淬硬钢经过热处理之后硬度高难加工,随着时代的发展,研制出可以以车代磨的刀具材料,本文主要介绍了淬硬钢以车代磨的优势,及如何选择正确的刀具材料加工淬硬钢。
工具/原料一、淬硬钢件的以车代磨工艺的优势
在机械加工中,对于某些大型盘类、轴类零件,由于考虑变形量的因素,淬火后磨削余量一般在0.5mm以上;对于工件料硬且加工余量大时,传统工艺一般是退火后再进行切削加工,或者采用大余量磨削加工。
采用以车代磨工艺加工淬硬钢件具有以下优点:1,节约时间 2,降低成本3,质量较好 4,工序较少 5,浪费较小。
二、切削加工淬火钢的三种刀具
(1)涂层硬质合金刀具:涂层硬质合金刀具是在韧性较好的硬质合金刀具上涂层,涂层的厚度为2~18μm,涂层后降了热传导系数,减弱了刀具基体的热作用;能够有效地改善切削过程的摩擦和粘附作用,降低切削热的生成。涂层硬质合金刀具与硬质合金刀具相比,无论在强度、硬度和耐磨性方面均有了很大的提高。对于硬度在HRC45以下工件的车削,低成本的涂层硬质合金可实现低速车削。
(2)陶瓷材料:陶瓷刀具使用正常时,车速可比硬质合金提高2~5倍,特别适合高硬度材料加工、精加工以及高速加工。对于硬度在HRC45-55度的淬火钢精车可以选用陶瓷刀具,注意尽量避免断续切削。
(3)CBN刀具:立方氮化硼的硬度和耐磨性仅次于金刚石,有极好的高温硬度,与陶瓷刀具相比,冲击强度和抗破碎性能较好。它广泛适用于淬硬钢(50HRC以上)、珠光体灰铸铁、冷硬铸铁和高温合金等的切削加工,与硬质合金刀具相比,其切削速度甚至可提高一个数量级。
CBN含量高的PCBN刀具,硬度高、耐磨性好、抗压强度高及耐冲击韧性好,其缺点是热稳定性差和化学惰性低,适用于耐热合金、铸铁和铁系烧结金属的切削加工。复合PCBN刀具中CBN 颗粒含量较低,采用陶瓷作粘结剂,其硬度较低,但弥补了前一种材料热稳定性差、化学惰性低的特点,适用于淬硬钢的切削加工。
在切削淬硬钢的应用领域,陶瓷刀具和CBN刀具是可以同时选择的,因此进行成本效益和加工质量分析非常必要,以确定哪一种材料更经济。PCBN刀具材料切削性能优于Al2O3陶瓷刀,陶瓷刀具具有良好的热化学稳定性,但却不及PCBN刀具的韧性和硬度。一般从加工硬度上来说,在切削硬度低于50HRC以下和小切深小进给情况下的淬火钢工件时,陶瓷刀具是较好的选择。CBN刀具适合于工件硬度高于50HRC情况,尤其是对于自动化加工和高精度加工时更为重要。除此之外,在相同后刀面磨损情况下,CBN刀具切削后的工件表面残余应力也比陶瓷刀具相对稳定。 另外陶瓷刀具尽量避免在半精加工和粗加工用,整体式CBN刀片适合断续切削,重载粗加工硬车淬火钢。
三、CBN刀具加工淬硬钢件的优势及切削参数
淬硬钢件的种类很多,并且运用广泛,针对各种淬火件都有专门的CBN刀具牌号,以下简单介绍几种淬硬钢件相对于的刀具牌号及切削参数。
华菱超硬CBN刀具精加工淬硬钢件的刀具牌号及切削参数表如下:
对于粗加工工序有相对于的刀具牌号BN-S20材质,属于非金属粘合剂CBN刀具,与传统的CBN刀具相比增加了韧性,不仅硬度高,耐磨性好,抗冲击性强,可实现高速切削,而且大余量断续切削淬硬钢件不崩刀,即能保证淬硬钢件的精度,又提高了加工效率,降低了加工成本。
四、CBN刀具BN-S20材质断续切削齿轮齿面案例:
如CBN刀具BN-S20材质断续切削大齿轮的案例:加工材料:大齿轮(硬度60HRC),加工工况:车外圆(加工余量大,而且是断续切削),切削参数:吃刀深度:ap=2.5mm,进给量:Fr=0.12mm/r,切削线速度:Vc=90m/min,切削状态:断续切削,干式切削。切削效果:在CBN刀具BN-S20材质的切削速度是陶瓷刀片的一倍的情况下,刀具寿命是陶瓷刀片的15倍,即提高了切削效率,又节省的刀具费用,并且刀具磨损是正常磨损,而不是人们所担心的刀片崩损。
五、CBN刀具精加工淬硬钢件的优势及参数推荐
淬硬钢件多半属于小余量精加工,除非零部件直径比较大,否则被加工工件的余量都在0.5mm左右,对于大余量切削淬硬钢件选择整体聚晶CBN刀具BN-S20材质较合适,但对于0.5mm左右小余量小淬硬钢件,选择BN-S20材质无疑是大材小用,所以小编在此推荐大家选择焊接式CBN刀具,不仅满足生产效率,而且降低加工成本。
精加工小余量淬硬钢件选择BN-H05,BN-H10,BN-H21材质,分别针对淬硬钢的连续切削,中等断续切削和强断续切削工况,其中BN-H05材质在使用过程中,一点断续都不能出现,反之则易崩刀。其具体切削参数如下表:
六、CBN刀具精加工淬硬钢件的案例现场
分别采用BN-H05材质和BN-H10材质精加工淬硬钢件的效果如下表: