熟知車削淬火鋼刀具選擇4要素,選刀不再是難題!

1.什麼是淬火鋼?

淬火鋼是指金屬經過淬火後,組織為馬氏體,硬度大於HRC50的鋼。它在難切削材料中佔有相當大的比重。

加工淬火鋼的傳統方法是磨削。但為了提高加工效率,解決工件形狀複雜而不能磨削和淬火後產生形狀和位置誤差的問題,往往就需要採用車削、銑削、鏜削、鑽削和鉸削等切削加工方法。

2.淬火後加工有什麼特點?

熟知車削淬火鋼刀具選擇4要素,選刀不再是難題!

(1)硬度高、強度高,幾乎沒有塑性:這是淬火鋼的主要切削特點。當淬火鋼的硬度達到HRC50~60時,其強度可達σb=2100~2600MPa,按照被加工材料加工性分級規定,淬火鋼的硬度和強度均為9a級,屬於最難切削的材料。

(2)切削力大、切削溫度高:要從高硬度和高強度的工件上切下切屑,其單位切削力可達4500MPa。為了改善切削條件,增大散熱面積,刀具選擇較小的主偏角和副偏角。這時會引起振動,要求要有較好的工藝系統剛性。

(3)不易產生積屑瘤:淬火鋼的硬度高、脆性大,切削時不易產生積屑瘤,被加工表面可以獲得較低的表面粗糙度。

(4)刀刃易崩碎、磨損:由於淬火鋼的脆性大,切削時切屑與刀刃接觸短,切削力和切削熱集中在刀具刃口附近,易使刀刃崩碎和磨損。

(5)導熱係數低:一般淬火鋼的導熱係數為7.12W/(m•K),約為45號鋼的1/7。材料的切削加工性等級是9a級,屬於很難切削的材料。由於淬火鋼的導熱係數低,切削熱很難通過切屑帶走,切削溫度很高,加快了刀具磨損。

3.車削淬火鋼的刀具選擇有哪幾個要素注意?

要素一:合理選擇刀具材料,是車削加工淬火鋼的重要條件。根據淬火鋼的加工特點,刀具材料不僅要有高的硬度、耐磨性、耐熱性,而且要有一定的強度和導熱性。

(1)硬質合金:在選擇硬質合金刀片時,應優先選擇加入適量TaC或NbC的超細微粒的硬質合金,因其單價低,適合單件偶爾性生產,性價比高。

(2)塗層硬質合金刀具:適合HRC45以下硬度工件的加工,相對來講需低速車削。

(3)熱壓複合陶瓷和熱壓氮化硅陶瓷:在Al2O3中加入TiC等金屬元素並採用熱壓工藝,適合硬度在HRC40--55度的工件的加工,但儘量避免斷續車削。

(3)立方氮化硼(PCBN)材質:它的硬度為HV8000~9000,複合抗彎強度為900~1300MPa,導熱性比較高,耐熱性為1400℃~1500℃,是刀具材料中最高的。對淬火後硬度在HRC55硬度以上的工件適合,尤其是批量加工效率高、壽命長,綜合成本低。

要素二

:綜上述,淬火後加工效率高的刀片材質是立方氮化硼,立方氮化硼刀具有整體式、通焊式、複合式、塗層刀片以及非標刀具等結構形式,根據切削工況不同,選擇立方氮化硼刀片的結構形式不同。

(1) 淬火後加工餘量小,單次吃刀控制在30絲以內的工況,適合選擇複合式立方氮化硼刀片、鑲嵌式立方氮化硼刀片,複合式PCBN刀片車削淬火鋼是精度、光潔度更高,又稱為超精密PCBN刀片;鑲嵌式CBN刀片刃口多更經濟,精度和光潔度能滿足大多數工況要求,但略遜於複合PCBN刀片。

(2) 淬火後加工餘量大,推薦選擇整體立方氮化硼刀片,抗衝擊性強、耐磨性好,可大吃刀量車削淬火鋼,淬火後加工可1刀或2刀過,無需多次走刀。

(3) 淬火後車槽、精鏜加工時,如果機夾數控刀片無法滿足高效率加工工藝需求,可定製非標刀具,滿足高效率加工工藝需求。同時,也可根據加工需求,在原有立方氮化硼刀片上增加CBN塗層,進一步提高刀具壽命和加工效率。

要素三:淬火後加工時,立方氮化硼刀片牌號的選擇規律如下:

(1) 淬火後連續加工,精車刀片牌號BN-H10,BN-H05,BN-H11,BN-H05 C25,BN-H10 C25、BN-S200,粗車刀頭牌號BN-S20;

(2) 淬火後斷續加工,精車刀片牌號BN-H21,BN-H20,BN-H21 C25;粗車刀頭牌號BN-S20。

要素四:切削加工淬火鋼的切削參數,主要根據刀具材料、工件材料的物理力學性能、工件形狀、工藝系統剛性和加工餘量來選擇。在選擇切削用量三要素時,首先考慮選擇合理的切削速度,其次是切削深度,再其次是進給量。

採用立方氮化硼刀具切削淬火鋼的參數推薦:

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4.車削淬火鋼的案例參數

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