如何选择刀具切削加工淬火硬钢.pdfVIP

郑州华菱超硬材料有限公司 2014.12 如何选择刀具切削加工淬火硬钢 通过对淬火钢加工性能的了解，我们知道了由于淬火钢硬度高切削抗力大加 工过程中刀易崩刃；由于淬火钢切削抗力大导热系数低，刀尖易磨损刀具耐用度 低。这就要求刀具材料有很高的抗弯强度防止刀具崩刃，又要有很高的红硬性以 减少刀具磨损。这对刀具材料来说二者是矛盾的。大家都知道，凡是抗弯强度高 不易崩刃的刀具就不耐磨；凡是红硬性高耐磨的刀具材料，抗弯强度低就很易崩 刃，也就是说单靠选刀具材料解决淬火钢的加工是很困难的。 但我们从淬火钢 的加工性能中了解到：当切削温度达到400℃以上时，淬火钢的硬度则迅速下降， 加工性能将得到改善。从而提示我们，在选刀具材料的同时要和切削用量，刀具 几何参数同时考虑，并使之相匹配，是解决高硬度淬火钢加工难题的重要途径。 1、刀具材料的选择 从淬火钢的加工性能中了解到：适合加工淬火钢的刀具材料有硬质合金刀 具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具等，对于高硬度淬火硬钢硬质合金刀具无法加工， 不是剧烈磨损就是加工不动，陶瓷刀具适合精加工工序，小进给量加工工件，并 且尽量避免断续切削，如对于大型工件精加工余量2mm 以上的，淬火后变形量大， 不建议选用陶瓷刀具；立方氮化硼刀具相对于硬质合金刀具和陶瓷刀具硬度较 高，耐磨性好，是目前加工淬火硬钢件最合适的刀具。 2、刀具几何参数的选择 多年实践证明，一把刀具好用与否，单靠选好的刀具材料是不够的，必须有相适 应的刀具几何角度及合理的切削用量相匹配，才能充分发挥刀具材料的性能，实 现正常加工的目的。比如说：刀具材质抗弯强度较低耐磨性尚好但崩刃严重，这 时可以选用较小的后角及负前角，以加大楔角提高刀具的抗冲击性。如果加工表 面质量不好，可以减小付偏角加大刀尖圆弧等等。因此刀具几何参数 的选用至 关重要。具体各角的选择原则如下： 1） 前角 ： 前角对刀具的切削过程影响较大，前角太大、太小都会使刀具 使用寿命显著降低。对于不同的刀具材料，各有其对应的刀具最大使用寿命前角， 称为合理前角,加工淬火钢时为确保刀尖的抗冲击性能减少打刀，提高刀具耐用 度、前角要小。但如果前角过小切削抗力加大、切削径向力将会加大，易 引 起工艺系统的振动，导致刀具寿命、加工表面质量、尺寸精度的降低，工件材料 强度、硬度高，应取较小的前角；加工特别硬的工件(如淬硬钢)时， 前角很小 甚至取负值。一般应 选前角 r0=0°~-8°之间。淬火硬度越高负前角应取得越 大。精车时前角可取r0=0° 2） 后角：通常加大后角能提高刀具的锋利性，减少后刀面磨损，有利于刀 具耐用度的提高和提高工件表面质量。但车削淬火钢由于切削抗力大，刀具后角 加大会使楔角减小，降低了刀刃强度，在 切削过程中易出现崩刃。因此，车削 淬火钢时，后角不宜太大。 3）主偏角：主偏角直接影响刀具的径向力的大小和散热条件。主偏角选的 小时，可增加刀具强度和散热条件，但如果主偏角选的过小会增加径向力，特别 是加工切削抗力很大的淬火钢易引起切削振动。基于上述原因，加工淬火钢时一 般主偏角取Kr=30°~60°之间，通常淬火硬度偏低、工艺系 统刚性较好，可选 较小的主偏角。反之主偏角可适当加大。 4）副偏角：副偏角的大小直接影响工件的表面质量。副偏角小易提高表面 华菱超硬知名于高硬度材料切削领域，致力于高硬度切削和高速切削领域完整的刀具产品及方案设计 郑州华菱超硬材料有限公司 2014.12 质量。刀尖散热条件较好刀具耐磨性提高，但太小会增加径向抗力引起切削振动。 实践证明副偏角取6°~12°较好，粗车半精车取大点，精车取小点。 5）刃倾角：刃倾角的大小直接影响刀尖部分的强度，刃倾角取负值可提高 刀尖强度，但如果取值过大会加大径向力引起切削振动。一般刃倾角λ s=0° ~5°。半精车取较大值，精车取0°。但在断续加工时，淬火硬度偏高时应取λ s= -10°~15°。 6）刀尖圆弧：通常在加大刀尖圆弧半径时可提高刀尖强度和散热性，也可 提高工件表面质量。但是刀尖圆弧过大时，切削接触面增大，切削抗力增加易产 生切削振动，并造成打刀和工件表面质量的下降，一般刀尖圆弧re=1.2~2 毫米， 精车刀可适当取大。 延伸阅读：PCBN 硬车刀片相关知识简