淬火鋼是指金屬經(jīng)過(guò)淬火后芙掖,組織為馬氏體位谋,硬度大于HRC50的鋼多柑。它在難切削材料中占有相當(dāng)大的比重。
加工淬火鋼的傳統(tǒng)方法是磨削瑞佩。但為了提高加工效率聚磺,解決工件形狀復(fù)雜而不能磨削和淬火后產(chǎn)生形狀和位置誤差的問(wèn)題,往往就需要采用車削智谓、銑削莹宁、鏜削、鉆削和鉸削等切削加工方法裂膛。淬火鋼在切削時(shí)有以下特點(diǎn):
(1)硬度高庇鸭、強(qiáng)度高,幾乎沒(méi)有塑性:這是淬火鋼的主要切削特點(diǎn)紧贪。當(dāng)淬火鋼的硬度達(dá)到HRC50~60時(shí)狂嘉,其強(qiáng)度可達(dá)σb=2100~2600MPa,按照被加工材料加工性分級(jí)規(guī)定藤该,淬火鋼的硬度和強(qiáng)度均為9a級(jí)询蚊,屬于最難切削的材料。
(2)切削力大里状、切削溫度高:要從高硬度和高強(qiáng)度的工件上切下切屑因震,其單位切削力可達(dá)4500MPa。為了改善切削條件鳞编,增大散熱面積汁蝶,刀具選擇較小的主偏角和副偏角。這時(shí)會(huì)引起振動(dòng)论悴,要求要有較好的工藝系統(tǒng)剛性掖棉。
(3)不易產(chǎn)生積屑瘤:淬火鋼的硬度高、脆性大膀估,切削時(shí)不易產(chǎn)生積屑瘤幔亥,被加工表面可以獲得較低的表面粗糙度。
(4)刀刃易崩碎察纯、磨損:由于淬火鋼的脆性大帕棉,切削時(shí)切屑與刀刃接觸短,切削力和切削熱集中在刀具刃口附近饼记,易使刀刃崩碎和磨損香伴。
(5)導(dǎo)熱系數(shù)低:一般淬火鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為7.12W/(m?K),約為45號(hào)鋼的1/7。材料的切削加工性等級(jí)是9a級(jí)即纲,屬于很難切削的材料捺僻。由于淬火鋼的導(dǎo)熱系數(shù)低,切削熱很難通過(guò)切屑帶走崇裁,切削溫度很高,加快了刀具磨損扛焊。
怎樣選擇切削淬火鋼的刀具材料:
合理選擇刀具材料波耗,是切削加工淬火鋼的重要條件。根據(jù)淬火鋼的切削特點(diǎn)崎绽,刀具材料不僅要有高的硬度休敛、耐磨性、耐熱性宅殿,而且要有一定的強(qiáng)度和導(dǎo)熱性史糕。
(1)硬質(zhì)合金:為了改善硬質(zhì)合金的性能,在選擇硬質(zhì)合金時(shí)诞书,應(yīng)優(yōu)先選擇加入適量TaC或NbC的超細(xì)微粒的硬質(zhì)合金锤知。因?yàn)樵赪C-Co類硬質(zhì)合金中,加入TaC以后快檀,可將其原來(lái)的800℃高溫強(qiáng)度提高150~300MPa贩纵,常溫硬度提高HV40~100。加入NbC以后都晶,高溫強(qiáng)度提高150~300MPa懒叛,常溫硬度提高HV70~150。而且TaC和NbC可以細(xì)化晶粒耽梅,提高硬質(zhì)合金抗月牙洼磨損的能力薛窥。TaC還可以降低摩擦系數(shù),降低切削溫度眼姐,增強(qiáng)硬質(zhì)合金抗熱裂和熱塑性變形的能力诅迷,同時(shí)也將WC的晶粒細(xì)化到0.5~1μm,其硬度提高HRA1.5~2妥凳,抗彎強(qiáng)度可提高600~800MPa竟贯,高溫硬度比一般硬質(zhì)合金高。
常用來(lái)切削淬火鋼的硬質(zhì)合金牌號(hào)有:YM051逝钥、YM052屑那、YN05、YN10艘款、600持际、610、726、758搂物、767蝠笔、813等。
(2)熱壓復(fù)合陶瓷和熱壓氮化硅陶瓷:在Al2O3中加入TiC等金屬元素并采用熱壓工藝囱蕴,改善了陶瓷的致密性床少,提高了氧化鋁基陶瓷的性能,使它的硬度提高到HRA95.5朋堪,抗彎強(qiáng)度可達(dá)到800~1200MPa橘疚,耐熱性可達(dá)1200℃~1300℃,在使用中可減少粘結(jié)和擴(kuò)散磨損盹扮。其主要牌號(hào)有AG2胶僵、AG3、AG4字拒、LT35隘勾、LT55、AT6等投嫂。氮化硅基陶瓷是在Si3N4中加入TiC等金屬元素捏章,其硬度為HRA93~94,抗彎強(qiáng)度為700~1100MPa座泳。其主要牌號(hào)有HS73惠昔、HS80、F85挑势、ST4镇防、TP4、SM潮饱、HDM1来氧、HDM2、HDM3香拉。這兩種陶瓷適用于車啦扬、銑、鏜凫碌、刨削淬火鋼扑毡。
(3)立方氮化硼復(fù)合片(PCBN)刀具:它的硬度為HV8000~9000,復(fù)合抗彎強(qiáng)度為900~1300MPa盛险,導(dǎo)熱性比較高瞄摊,耐熱性為1400℃~1500℃,是刀具材料中最高的颅婴。它十分適合于淬火鋼的半精加工和精加工颈缆。
綜上所述葡料,切削淬火鋼最好的刀具材料是立方氮化硼,其次是復(fù)合陶瓷梧货,再其次是新牌號(hào)硬質(zhì)合金佃贞。
怎樣選擇切削淬火鋼刀具的幾何參數(shù):
切削淬火鋼時(shí),光有好的刀具材料镐催,而沒(méi)有合理的刀具幾何參數(shù)隶俄,也不能達(dá)到滿意的效果。所以要根據(jù)具體的刀具材料椅豆、工件材料和切削條件丹叨,合理地選擇刀具幾何參數(shù),才能有效地發(fā)揮刀具材料應(yīng)有的切削性能尾贮。
(1)前角:前角的大小對(duì)切削淬火鋼影響很大。由于淬火鋼的硬度袁暗、強(qiáng)度高怔巷,切削力大,而且集中在刀具刃口附近讯屈。為了避免崩刃和打刀蛋哭,前角應(yīng)選零度和負(fù)值,一般γ0=-10°~0°涮母。工件材料硬度高谆趾、斷續(xù)切削時(shí),應(yīng)選較大的負(fù)前角叛本,γ0=-10°~-30°沪蓬。如果采用正前角可轉(zhuǎn)位刀片時(shí),應(yīng)磨出bγ=0.5~1mm寬来候,γ01=-5°~-15°較大的負(fù)倒棱跷叉,以增強(qiáng)刀刃強(qiáng)度。
(2)后角:切削淬火鋼刀具的后角應(yīng)比一般刀具的后角大一些营搅,以減小后刀面的摩擦云挟,一般α0=8°~10°為好。
(3)主偏角和副偏角:為了增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度和改善散熱條件转质,主偏角κr=30°~60°园欣,副偏角κ’r=6°~15°。
(4)刃傾角:刃傾角為負(fù)值時(shí)埠限,可以增大刀尖強(qiáng)度幔膝。但負(fù)值太大時(shí),會(huì)使Fp力增大皿遏,在工藝系統(tǒng)剛性差時(shí)噪境,引起振動(dòng)堪渠。所以在一般情況下,λs=-5°~0°半泪;斷續(xù)切削時(shí)陶握,λs=-10°~-20°;硬齒面刮削滾刀效勺,它的刃傾角λs=-30°禁歧。
(5)刀尖圓弧半徑:它的大小影響刀尖強(qiáng)度和已加工表面粗糙度。因工藝系統(tǒng)剛性的影響嘉容,刀尖圓弧半徑γε=0.5~2mm為宜架独。
切削淬火鋼刀具,在合理選好幾何參數(shù)的基礎(chǔ)上饿呢,必須經(jīng)過(guò)仔細(xì)刃磨和研鐾脖旱,提高刀具各表面的刃磨質(zhì)量,使刀具耐用度得到提高介蛉。
怎樣選擇切削淬火鋼時(shí)的切削用量:
切削加工淬火鋼的切削用量萌庆,主要根據(jù)刀具材料、工件材料的物理力學(xué)性能币旧、工件形狀践险、工藝系統(tǒng)剛性和加工余量來(lái)選擇。在選擇切削用量三要素時(shí)吹菱,首先考慮選擇合理的切削速度巍虫,其次是切削深度,再其次是進(jìn)給量鳍刷。
(1)切削速度:一般的淬火鋼耐熱性在200℃~600℃占遥,而硬質(zhì)合金的耐熱性為800℃~1000℃,陶瓷刀具的耐熱性為1100℃~1200℃输瓜,立方氮化硼的耐熱性為1400℃~1500℃筷频。除高速鋼外,一般淬火鋼達(dá)到400℃左右時(shí)前痘,它的硬度開(kāi)始下降涯馆,而上述刀具材料仍保持它原有的硬度。所以在切削淬火鋼時(shí)崎爽,充分利用上述這一特性俺埋,切削速度不宜選擇太低或太高,以保持刀具有一定的耐用度摹撰。從目前的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看俄脂,不同的刀具材料切削淬火鋼的切削速度,硬質(zhì)合金刀具Vc=30~75m/min行翘;陶瓷刀具Vc=60~120m/min相吭;立方氮化硼刀具Vc=100~200m/min秧朝。在斷續(xù)切削和工件材料硬度太高時(shí),應(yīng)降低切削速度郊拄,一般約為上面最低切削速度的1/2噩振。在連續(xù)切削時(shí)的最佳切削速度,以切下的切屑呈暗紅色為宜楚陶。
(2)切削深度:一般根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)剛性選擇钻寿,一般情況下,αp=0.1~3mm左刽。
(3)進(jìn)給量:一般為0.05~0.4mm/r捺信。在工件材料硬度高或斷續(xù)切削時(shí),為了減小單位切削力欠痴,應(yīng)當(dāng)減小進(jìn)給量迄靠,以防崩刃和打刀。
怎樣用陶瓷刀具切削淬火鋼:
采用陶瓷刀具材料切削淬火鋼喇辽,比用硬質(zhì)合金切削淬火鋼梨水,有其顯著的效果。這主要表現(xiàn)在陶瓷刀具的硬度和耐熱性高于硬質(zhì)合金茵臭。用它來(lái)制造的車刀、銑刀舅世、螺紋刀具旦委,均可成功地切削淬火鋼,其耐用度均高于YT05雏亚、643缨硝、YM052等硬質(zhì)合金。
(1)充分發(fā)揮陶瓷刀具材料硬度和耐熱性比硬質(zhì)合金高這一特點(diǎn)罢低,選擇的切削速度應(yīng)高于硬質(zhì)合金切削淬火鋼的切削速度谎拴,一般高50%。如在切削速度50m/min時(shí)和月,陶瓷刀具的后刀面磨損量與硬質(zhì)合金接近呐品。當(dāng)切削速度增至95m/min時(shí),它的耐磨性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于YT05等硬質(zhì)合金逸铆。如用陶瓷刀片作成的三面刃銑刀垒汉,以102m/min的切削速度銑完深5.2mm、寬16mm苦钱、長(zhǎng)700mm的淬火鋼鍵槽盛闻,刀具基本上無(wú)磨損。
(2)陶瓷刀具在切削中受沖擊載荷時(shí)避晾,刀具應(yīng)選擇小的主偏角悼晨、大的刀尖圓弧或采用圓形刀片抑昨,以增加刀尖強(qiáng)度,避免刀具損壞蛙梆。如采用圓形陶瓷刀片作成的機(jī)夾端銑刀赚铅,銑削淬火鋼,Vc=120~150m/min扁眯,Vf=230~290mm/min壮莹,αp=1~2mm。
(3)應(yīng)采用負(fù)前角和負(fù)刃傾角姻檀,以利于增加刀刃和刀尖強(qiáng)度命满。刀刃和刀面的粗糙度Ra要小于0.4μm。
(4)切削時(shí)一般不用切削液绣版,若要用胶台,要自始至終充分供給,否則刀片會(huì)因熱脹冷縮而產(chǎn)生裂紋杂抽。
(5)陶瓷刀具的抗彎強(qiáng)度低于硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度诈唬,為了減小刀具單位面積受力,切削時(shí)進(jìn)給量要小一些缩麸,一般為f=0.08~0.15mm/r铸磅。
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