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以后淬火钢的这样切削,加工不再是难题

作者:老虎机 时间:2017-06-12 文章来源:www.xiaodujiubei.com
摘要:淬火钢由于硬度和抗拉强度高、热导率低且脆性大,按工件材料切削加工性分级为9a级,属于难切削材料,成为生产中一大切削难题。但只要合理选择 老虎机 刀具材料、刀具几何参数、...

淬火钢由于硬度和抗拉强度高、热导率低且脆性大,按工件材料切削加工性分级为9a级,属于难切削材料,成为生产中一大切削难题。但只要合理选择老虎机刀具材料、刀具几何参数、切削用量和掌握操作技术,就可顺利地完成淬火钢的切削,达到要求的加工精度和表面质量。

淬火钢的特点

合理选择刀具材料是切削加工淬火钢的重要条件,根据淬火钢的性能和切削特点,应选用高硬度、高耐磨性和耐热性高,并具有一定抗弯强度及良好导热性的刀具材料。

钢材淬火后,可使其硬度和强度有很大提高,并能改善某些物理化学性能。但由于快速冷却,会出现内应力,塑性和韧性也有所降低。为提高钢的综合性能,通常在淬火后再经高温回火处理的工艺称调质处理。

淬火钢是指金属经过淬火后,组织变为马氏体,硬度大于50HRC的钢。它在难加工材料中占有相当大的比例。加工淬火的钢传统方法是磨削,但为了提高加工效率,解决工件因形状复杂而不能磨削和淬火后因变形而产生形位误差大的问题,往往也需采用车削、铣削、刨削、钻削和铰削等切削加工方法。

淬火钢在切削时的特点:

1、硬度高、强度高,几乎没有塑性:这是淬火钢的主要切削特点。当淬火钢的硬度达到HRC50~60时,其强度可达σb=2100~2600MPa,按照被加工材料加工性分级规定,淬火钢的硬度和强度均为9a级,属于最难切削的材料。

2、切削力大、切削温度高:要从高硬度和高强度的工件上切下切屑,其单位切削力可达4500MPa。为了改善切削条件,增大散热面积,刀具选择较小的主偏角和副偏角。这时会引起振动,要求要有较好的工艺系统刚性。

3、不易产生积屑瘤:淬火钢的硬度高、脆性大,切削时不易产生积屑瘤,被加工表面可以获得较低的表面粗糙度。

4、刀刃易崩碎、磨损:由于淬火钢的脆性大,切削时切屑与刀刃接触短,切削力和切削热集中在刀具刃口附近,易使刀刃崩碎和磨损。

5、导热系数低:一般淬火钢的导热系数为7.12W/(m?K),约为45号钢的1/7。材料的切削加工性等级是9a级,属于很难切削的材料。由于淬火钢的导热系数低,切削热很难通过切屑带走,切削温度很高,加快了刀具磨损。

淬火钢的刀具选择

合理选择老虎机刀具材料是切削加工淬火钢的重要条件,根据淬火钢的性能和切削特点,应选用高硬度、高耐磨性和耐热性高,并具有一定抗弯强度及良好导热性的刀具材料。

(1)硬质合金。应优先选用添加TaC或NbC的细晶粒或超细晶粒的硬质合金。因为在硬质合金中添加TaC或NbC后,可使期常温和高温硬度及抗弯强度提高。硬质合金的晶粒细化后,其抗弯强度σbb提高600~800MPa,减少刀具在切削中的磨损。常用来切削淬火钢的硬质合金有YS8、YG600、YG610、YG726、YG758及YG813等。如没有上述牌号,只要是硬质合金都可以切削淬火钢,但刀具易磨损和刀具耐用度较低(见图1)。

以后淬火钢的这样切削,加工不再是难题

图1 用硬质合金钻头钻削淬火钢

(2)陶瓷。在Al2O3中加TiC等金属元素,并采用热压成形工艺,改善了陶瓷的致密性,提高了陶瓷的性能,使其硬度达95.5HRA,抗弯强度σbb达800~1200MPa,耐热性可达1200℃。用陶瓷刀具可以对淬火钢进行车削、铣削、刨削和镗削,其切削速度和刀具耐用度均比硬质合金高(见图2)。

(3)立方氮化硼复合片(PCBN)。它的硬度为8000~9000HV,耐热性为1400~1500℃,它与硬质复合后的抗弯强度σbb为1500MPa,最适合于对淬火钢的半精加工与精加工。

以后淬火钢的这样切削,加工不再是难题

图2 用陶瓷刀具铣削淬火钢

确定刀具后,合理选择刀具几何参数,才能有效地发挥刀具材料应有的切削性能。淬火钢的硬度高、强度大且切削力大,同时切削温度高,集中于刀具刃口附近。为了增大刃口强度,避免崩刃和打刀,刀具前角γ0应选择为零或负值,一般γ0为-10°~0°。断续切削时,应选较大的负值;后角α0应比一般的刀具大一些,α0为8°~10°为好;主偏角κr和副偏角κr'的大小,影响刀尖的强度和刀具的散热,为了增大刀尖的强度和改善散热条件,主、副偏角应尽量小一些,κr为30°~60°,κr'为8°~10°;刃倾角λs应为负值,以增大刀尖的强度。在一般的情况下,λs为-15°~-10°;刀尖圆弧半径rε一般为0.8~1.6mm。

淬火钢的切削

切削淬火钢的切削用量,主要根据刀具材料、工件材料的物理和力学性能、工件形状、工艺系统刚度和加工余量来选择。首先确定合理的切削速度,其次是切削深度,再其次是进给量。

(1)切削速度。一般淬火钢的耐热性为200~400℃,高于此温度时,材料的硬度就会下降。而硬质合金的耐热性为800~1000℃,陶瓷刀具材料的耐热性为1200℃,立方氮化硼的耐热性为1400~1500℃。所以在切削淬火钢时, 要充分利用这一特性,切削速度vc不能选择太低。硬质合金刀具,vc为30~75m/min;陶瓷刀具,v c为60~120m/min;PCBN刀具,vc为100~200m/min。如是断续切削时,vc为上述的1/2左右。

(2)切削深度。一般根据加工余量和工艺系统刚度来选择。一般情况下,ap为0.1~3mm。

(3)进给量。一般fz为0.05~0.3mm/r。在工件材料硬度很高或断续切削时,应减小进给量,以防刀具崩刃。

老虎机切削淬火钢应注意问题:

①在用上述刀具连续车削淬火钢时,切屑为暗红色,说明vc合理。vc太高时,刀具耐用度低。反之工件的切削表面没有软化,刀具耐用度也低。

②在断续切削时,vc应相对低一些。

③用硬质合金钻头钻淬火钢小孔时,vc要合理(vc=15~30m/min),并勤退出钻头与排屑,以防工件热胀冷缩把钻头夹住而扭断。当淬火钢的硬度小于50HRC时,也可用高速钢钻头钻孔,这时vc≤5m/min, 并适当减小钻头外刃前角。

④在车削淬火钢螺纹时,应先在切入和切出时倒一个比牙高大的30°~45°角,以便切入切出平稳且防止打刀,同时每次切削深度应小一些。

结 语

(1)用硬质合金、陶瓷和PCBN刀具材料可切削淬火钢。

(2)切削淬火钢时,必须根据具体条件,合理选择刀具几何参数、切削用量并且掌握操作中的注意事项。

(3)采用PCBN刀具切削淬火钢,可以实现以车代磨,提高加工效率。

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