淬硬鋼材料切削加工技術探討

邱彩云

摘要：隨著航空、航天、石油、化工、冶金和食品等工業(yè)的蓬勃發(fā)展，淬硬鋼材料已得到廣泛應用，而淬硬鋼材料硬度高、強度大，在加工過程中常出現(xiàn)刀具快速磨損、崩刃的情況，造成對工件的損傷；或者效率低下，達不到預期的效果，為提高加工效率和工件質量，正確選擇刀具材料、車刀幾何參數(shù)和切削用量至關重要。關鍵詞：淬硬鋼；刀具材料；車削；切削用量ブ型擠擲嗪牛篢Q330.4+2

文獻標識碼：A

文章編號：16723198(2009)180310011引言近年來，機械制品多功能、高功能化的發(fā)展勢頭十分強勁，要求零件必須實現(xiàn)小型化、微細化。為了滿足這些要求，則所用材料必須具有高硬度、高韌性和高耐磨性，而具有這些特性的材料其加工難度也特別大，如淬硬鋼材料 ，如果不熟悉其可加工性，就無法選擇合適的刀具材料 、幾何參數(shù)和切削用量，也就無法保證其生產效率，甚至無法加工或保證不了加工質量，這是機械加工中的難題。2淬硬鋼材料的特點ゴ閿哺滯ǔＶ復慊鷙缶哂新硎咸遄櫓，硬度高，強度也高，幾乎沒有塑性的工件材料。當淬硬鋼的硬度>55HRC時，其強度sb約為2100-2600N/mm2。在車削過程中，有時會遇到經淬火后鋼的硬度在40-60HRC，這類淬硬鋼的車削特點有：(1)淬硬鋼硬度高，塑性變形差，單位切削阻力大，如45鋼硬度為44 HRC，較正火狀態(tài)下的單位切削阻力高35%；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(tǒng)剛性。(2)淬硬鋼熱導率底，由于切削阻力大切削溫度高，如硬度為44 HRC 45鋼的切削溫度比正火狀態(tài)下高45%左右，這樣使刀具磨損加劇。(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：由于淬火鋼的脆性大，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。3刀具材料的選擇フ確選用刀具材料是保證高效率加工淬硬鋼的決定因素。根據(jù)淬硬鋼的切削特點，刀具材料應具備足夠的強度、韌性、高硬度和高耐磨性，常用的刀具材料有硬質合金和高速鋼兩大類，而對于進行粗車加工時，由于切削量大、振動大，必須選用具有較高強度和耐沖擊性的刀片。我們一般選用YA6和YN05硬質合金刀片。對淬火鋼零件進行精車加工時，對刀片硬度、耐磨性和耐熱性要求較高，我們通常選用YT15和YT30硬質合金刀片。此類刀片的韌性和抗彎強度不高，磨削性能和焊接性能也較差，更適合用于精加工。對淬硬鋼材料進行直徑較小(如20-30mm)的內孔加工時，可選用YT10和YT30硬質合金刀片制造拉鉸刀，這種刀具既可保證內孔的尺寸精度，又可獲得良好的加工表面粗糙度。4刀具幾何角度的選擇(1)車刀前角γ0的選擇。前角是刀具上最重要的一個角度，它的大小直接影響著刀刃的銳利與牢固程度，影響著切割作用與推擠作用的比例，決定刀具的切削性能，增大前角可以減小切屑的變形，從而減小切削力和切削功率，降低切削溫度，提高刀具耐用度。但是增大前角會使楔角減小，降低刀刃強度，造成崩刃，使刀具耐用度下降。車削淬硬鋼時，由于淬硬鋼材料硬度高、強度大，這就要求刀具具有一定的刀尖強度，所以一般取負前角，但是，也不能片面地無限度追求刀尖強度，而使刀具的銳利程度過于削弱，從而使切削阻力過大，所以車削淬硬鋼時，刀具前角宜取0°-10°，硬度越高，前角的絕對值應超大，當選用γ0=0°，需磨出2-3mm寬的負倒棱。(2)車刀后角α0的選擇。在切削過程中，后角可以減小后刀面與切削表面的摩擦。若后角過大，則楔角減小，使散熱條件惡化，刀具刃口強度下降，降低刀具耐用度；若后角過小，摩擦嚴重，則會使刃口變鈍，增大切削力，增高切削溫度，加劇刀具磨損。在一般情況下，后角變化不大，但必須有一個合理的數(shù)值，以利于提高刀具的耐用度。車削淬硬鋼，由于刀具常采用負前角，刀刃的牢固性得到加強，所以采用較大的后角，以使刀刃保持必要的銳利性，一般刀具后角宜取6°-10°。(3)車刀主偏角Kr的選擇。當切削深度ap和進給量f不變時，減小主偏角Kr可使散熱條件得到改善，減少刀具損壞，使刀具切入、切出平穩(wěn)。但主偏角減小又會使徑向力增大，在切削時容易引起振動。

〖FQ(+138mm.170mm，X，BP，DY-W〗こ迪鞔閿哺鐘不傾向性強，易產生振動，振動又會使加工硬化嚴重。因此，應取較小的主偏角，以提高刀尖 的強度，并減輕單位長度刀刃上的負荷，一般宜取30°-60°。(4)車刀副偏角Kr'的選擇。副偏角的作用主要是減小副切削刃、副后刀面與工件已加工表面之間的摩擦。當副偏角減小時，刀尖角增大，故刀尖部分強度提高，還可以減小殘留面積的高度，從而使已加工表面光潔度改善，但是，刀具與工件之間的摩擦和徑向力將有所增加。副偏角增大時，其結果相反。所以車削淬硬鋼時副偏角應取小值，以提高刀尖部分強度，一般取1°-2°。(5)車刀刃傾角λ璼的選擇。刃傾角可控制切屑流向，當刃傾角λ璼為負值時，切屑流向已加工表面；當刃傾角λ璼為正值時，切屑流向待加工表面。為了使切屑不劃傷已加工表面，在精加工時，刃傾角λ璼值為正值。當λ璼為正值時，刀尖強度低并首先接觸工件，易損壞；當λ璼為負值時，刀尖強度高，耐沖擊，可避免崩壞刀尖，切入、切出平穩(wěn)。車削淬硬鋼時，由于淬硬鋼材料硬度高、強度大，要求刀尖部分強度高，所以一般刀具刃傾角宜取0°-5°。 (6)車刀刀尖圓弧半徑的選擇。刀尖圓弧半徑的大小影響刀尖強度和已加工表面粗糙度。由于淬硬鋼硬度高、強度大，在加工過程中常出現(xiàn)刀具快速磨損、崩刃的情況，因此選擇合理的刀尖圓弧半徑可改善切削加工性，刀尖圓弧半徑γε=0.5-2mm為宜。切削淬火鋼刀具，在合理選好幾何參數(shù)的基礎上，必須經過仔細刃磨和研磨，提高刀具各表面的刃磨質量，使刀具耐用度得到提高。5切削用量的選擇(1)要根據(jù)淬硬鋼及各類毛坯的硬度等來選擇切削用量；(2)要根據(jù)刀具材料、焊接質量和車刀的刃磨條件來選擇切削用量；(3)要根據(jù)零件直徑、加工余量和車床精度等來選擇切削用量。同時由于淬硬鋼加工時塑性變形差，切削阻力大，切削溫度高，在采用硬質合金刀具進行加工時，切削用量應比車削一般碳鋼類工件稍低些，特別是切削速度不宜過高(vc=30-45m/min /min)；切削深度ap不宜過大，以避免切削刃和刀尖崩刀，ap=0.15-0.3mm/r；因此進給量f對刀具耐用度影響不如切削速度大，但會影響斷屑和排屑，拉傷、擦傷工件表面，影響加工的表面質量，進給量一般取f=0.4-1.2mm。6結論プ凵纖述，選擇合理的刀具材料、幾何參數(shù)和切削用量，對于提高淬硬鋼切削加工性，提高生產效率和保證加工質量，具有重要的意義。參考文獻[1]@陸劍中，孫家寧.金屬切削原理與刀具[M].北京：機械工業(yè)出版社，1989.[2]@胡農，劉繼福.車工技師手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.[3]@彭林中，張宏.機械切削工人工作手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007.