華菱立方氮化硼刀具精加工淬火鋼的方案

時(shí)間：2014-12-29作者：鄭州華菱超硬材料有限公司瀏覽：5

華菱立方氮化硼刀具精加工淬火鋼的方案
    一、淬火鋼的切削特點(diǎn)及精加工淬火鋼的工藝
    （1）淬火鋼的切削特點(diǎn)
    淬火鋼是指金屬經(jīng)過(guò)淬火后，組織為馬氏體，硬度大于HRC50的鋼。它在難切削材料中占有相當(dāng)大的比重。淬火鋼在切削時(shí)有以下特點(diǎn)：(1)硬度高、強(qiáng)度高，幾乎沒(méi)有塑性（主要切削特點(diǎn)）；(2)切削力大、切削溫度高；(3)不易產(chǎn)生積屑瘤；(4)刀刃易崩碎、磨損；(5)導(dǎo)熱系數(shù)低。
    （2）精加工淬火鋼的工藝變化
    淬火鋼精加工時(shí)因?yàn)楣ぜ慊鸷笥捕忍岣?，按照傳統(tǒng)的精加工方法就是用磨削方法來(lái)達(dá)到最后尺寸精度和光潔度要求的，但磨削效率太低。隨著各種新型刀具(如硬質(zhì)合金涂層刀具、金剛石、陶瓷、立方氮化硼等超硬刀具)的應(yīng)用日趨廣泛，現(xiàn)在出現(xiàn)了用車(chē)削方法來(lái)加工淬火鋼的新工藝,也就是以車(chē)代磨。以車(chē)代磨的優(yōu)點(diǎn)(1)是車(chē)削比磨削的效率高,在某些場(chǎng)合車(chē)削所需工時(shí)僅為磨削的幾十分之一;(2)是工件幾何形狀(圓度)比磨削的好;（3）是機(jī)床容易維護(hù)和保養(yǎng)。
    以下是通過(guò)車(chē)削的方法精加工淬火鋼，簡(jiǎn)單介紹了精加工時(shí)刀具材料的選擇以及華菱立方氮化硼刀具精加工淬火鋼的應(yīng)用案例。
    二、精加工淬火鋼時(shí)刀具材料的選擇
    合理選擇刀具材料，是精加工淬火鋼的重要條件。根據(jù)淬火鋼的切削特點(diǎn)，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(qiáng)度和導(dǎo)熱性。    
    （1）硬質(zhì)合金刀具：硬質(zhì)合金刀片的硬度在89-94HRA，相當(dāng)于71-76HRC，對(duì)于HRC40以上的淬火鋼加工時(shí)硬質(zhì)合金刀片容易燒刀造成磨損塊且加工效率低，所以適合HRC45以下硬度工件的精加工，相對(duì)來(lái)講需低速車(chē)削(如果是單件偶爾性精加工生產(chǎn)，也可用合適牌號(hào)的普通硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行加工)。
    （2）陶瓷刀具：陶瓷刀片由于脆性太大、容易崩刀，PCBN刀具的硬度一般為HV3000-5000，精HV硬度換算HRC相當(dāng)于HRC95-100，適合加工硬度在HRC40--55度的工件的精加工，但盡量避免斷續(xù)車(chē)削。
    （3）華菱立方氮化硼刀具BN-H10牌號(hào)，BN-H20牌號(hào)和BN-S20 牌號(hào)：對(duì)淬火后硬度在HRC55硬度以上的鋼件較為適合。精加工吃刀深度在0.3mm以下可以選擇BN-H10牌號(hào)和BN-H20牌號(hào)，都屬于焊接復(fù)合式立方氮化硼刀具，兩種刀具牌號(hào)的區(qū)別在于BN-H10牌號(hào)只適合連續(xù)切削，而B(niǎo)N-H20可加工中等斷續(xù)工件。當(dāng)吃刀深度0.5mm以上的粗加工或者有斷續(xù)精加工的淬火鋼可考慮BN-S20牌號(hào)整體聚晶立方氮化硼刀具，此牌號(hào)屬于非金屬粘合劑，它不僅可以斷續(xù)切削淬火鋼，也可以大余量切除工件的淬硬層，但前提是并沒(méi)有犧牲刀具的耐磨性，這是與市場(chǎng)上的立方氮化硼刀具較大的不同。由于三種刀具牌號(hào)的硬度高(HV8000～9000)，耐熱性高(1400℃～1500℃)，在使用時(shí)可以**硬質(zhì)合金幾倍的切削速度切削淬火鋼，而耐用度是硬度合金的幾倍到幾十倍。以下是三種刀具牌號(hào)的性能優(yōu)勢(shì)及適合加工材料表：
    BN-H10牌號(hào)的性能優(yōu)勢(shì)及適合加工材質(zhì)表




刀具牌號(hào)	適合加工材質(zhì)	此牌號(hào)刀具的性能優(yōu)勢(shì)	典型應(yīng)用行業(yè)
BN-H10	淬火鋼和高強(qiáng)度鑄鐵	適合高速精加工，耐磨損性和耐崩損性均衡。	軸承，齒輪，齒輪軸，恒速聯(lián)軸節(jié)；珠光體球墨鑄鐵等。




    BN-H20牌號(hào)的性能優(yōu)勢(shì)及適合加工材質(zhì)表




刀具牌號(hào)	適合加工材質(zhì)	此牌號(hào)刀具的性能優(yōu)勢(shì)	典型應(yīng)用行業(yè)
BN-H20	淬火鋼，難切削材料	刀片夾緊方式較靈活，多刃口數(shù)量。在淬火鋼等難切削材料加工中耐磨損性和耐崩損性兼?zhèn)洹?	剎車(chē)盤(pán)，制動(dòng)鼓，鑄鐵零件，淬硬鋼齒輪等




    BN-S20牌號(hào)的性能優(yōu)勢(shì)及適合加工材質(zhì)表




刀具牌號(hào)	適合加工材質(zhì)	此牌號(hào)刀具的性能優(yōu)勢(shì)	典型應(yīng)用行業(yè)
BN-S20	淬火鋼、高強(qiáng)度鋼，軋制硬鋼、耐熱耐磨鋼、鎳基合金及其表面硬化材料	加工淬硬鋼和高強(qiáng)度鋼時(shí)具有優(yōu)異的耐熱沖擊性和耐磨性。	淬硬鋼軋輥，絲杠，風(fēng)電軸承，高速鋼軋輥，石油鉆桿耐磨層等




    三、用以上三種牌號(hào)立方氮化硼刀具切削淬火鋼時(shí)，在哪些情況下代替磨削較為有效？
    (1)在數(shù)控機(jī)床上切削復(fù)雜的表面和幾個(gè)復(fù)雜的表面，代替磨削工序，可以減少1/3～2/3的勞動(dòng)量，而且能保證很高的位置精度。
    (2)形狀復(fù)雜的內(nèi)孔或小孔。如采用磨削，要求砂輪的形狀也相應(yīng)復(fù)雜，有的時(shí)候無(wú)法磨削，這時(shí)采用車(chē)削較為有利。
    (3)一個(gè)零件幾個(gè)表面(外圓、內(nèi)孔、端面、階臺(tái)、溝槽)都需磨削，這時(shí)采用車(chē)削，一道工序即可完成，可減去磨削用的工裝。
    (4)零件淬火后易變形和留余量小時(shí)易造成廢品，這時(shí)可留余量大一些，待淬火后，再用CBN刀具切除多余余量，再磨削，以減少因變形大而產(chǎn)生的廢品。
    (5)在加工載荷變動(dòng)量很大的，困難條件下使用的表面高頻零件，采用CBN刀具加工，工件表面組織和物理力學(xué)性能較磨削時(shí)好，可以延長(zhǎng)零件的使用壽命。
 
    四、華菱立方氮化硼刀具BN-H10牌號(hào)，BN-H20牌號(hào)和BN-S20牌號(hào)加工淬火鋼的案例：
    （1）BN-H10牌號(hào)精加工齒輪鋼（淬火后硬度58HRC-63HRC) 的案例（如下圖）：切削參數(shù)：ap=0.2mm， Fr=0.1mm/r，Vc=180m/min。切削狀態(tài)：連續(xù)切削，干式切削。
    
    華菱BN-H10牌號(hào)與陶瓷刀具對(duì)比效果（如下圖）：在華菱BN-H10牌號(hào)切削速度**陶瓷刀片0.4倍的情況下刀具壽命是陶瓷刀具的五倍多，提高了加工效率，節(jié)約了加工時(shí)間。
    
    （2）BN-H20牌號(hào)精加工同步器齒套（淬火后硬度58HRC-63HRC)的案例：切削參數(shù)：ap=0.15mm， Fr=0.1mm/r，Vc=170m/min。加工工序：精車(chē)槽，連續(xù)切削，切削狀態(tài)：干式切削。
    
                           同步器零件及華菱BN-H20牌號(hào)的刀具圖片
    BN-H20牌號(hào)和陶瓷刀片對(duì)比效果（如下圖）：在華菱BN-H20牌號(hào)立方氮化硼刀具的切削速度比陶瓷刀片高0.4倍的情況下刀具壽命是陶瓷刀片的5倍。不但提高了加工效率，而且還增加了刀具壽命。
    （3）BN-S20牌號(hào)精加工滾珠絲杠的案例：加工材料：中國(guó)牌號(hào)40CrMo或Gcr15，硬度60-62HRC，切削參數(shù)：ap=4.5mm,Fr=0.10mm/r每齒，Vc=90m/min，切削方式：干式切削。
滾珠絲杠零件和裝夾BN-S20牌號(hào)刀片的車(chē)刀圖片。
    
    
    BN-S20牌號(hào)和陶瓷刀片的對(duì)比：在華菱BN-S20牌號(hào)的切削速度提高30%的情況下吃刀深度是陶瓷刀片的9倍，可見(jiàn)BN-S20牌號(hào)顛覆了人們對(duì)于立方氮化硼刀片只能用于精加工的認(rèn)識(shí)，由于非金屬粘合劑BN-S20牌號(hào)刀片的抗沖擊韌性增加使得能夠承受7.5mm的切削深度，降低走刀次數(shù)來(lái)來(lái)節(jié)約加工時(shí)間，降低加工成本，使得淬火鋼粗加工和特別是大型硬零件的重切削成為現(xiàn)實(shí)。

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  詞條說(shuō)明

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