加工高硬度轧辊的刀具材料

加工高硬度轧辊的刀具材料

随着轧制技术的发展及市场的激烈竞争，不论热轧或冷轧，对轧辊的质量要求都很严格，其主要性能要求有强度、硬度、耐热性及耐用性，还必须有一定的冲击韧性，轧辊工作层本身硬度很高，所以在对轧辊辊身进行车削加工时，对刀具的要求更为严格，随着切削技术的发展，刀具材料已经从20世纪初的高速钢，硬质合金发展到现在的陶瓷刀具，超硬刀具材料等，耐热温度已有500℃~600℃提高到1200℃以上，使切削加工生产率在不到100年时间内提高了100多倍，因此可以说刀具材料的发展历程实际上反映了切削轧辊技术的发展史；以下资料由华菱超硬刀具研发部提供：

一、硬质合金刀具材料：

随着国内钢材产量的逐年增加，使得轧辊的生产比例不断增加，有的品种轧辊辊身的硬度都在HSD75以上，刚开始加工铸铁轧辊常用的刀具是硬质合金，常用刀具牌号有YG6，YG6X，但由于材质的特性，其硬质合金刀体自身的硬度在HSD100左右，由于被加工件要与刀块之间存在一定的落差方可进行加工，因此其适应的加工范围即为硬度较低的球墨铸铁（HSD70以下）；如使用普通的硬质合金刀具加工高硬度的轧辊表面，由于轧辊和刀具的硬度落差很大，反应出来的问题就是刀具偏软，不耐磨，盯不住刃，不但转数上不去，还需要频繁换刀，磨刀；如果加工硬度达到HSD85左右的轧辊，就几乎无法加工。

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二、陶瓷刀具材料：

由于轧辊辊身硬度高，硬质合金刀具不能胜任，之后又采用陶瓷刀具加工轧辊，陶瓷刀片具有很好的硬度和耐磨性，良好的热化学稳定性，抗氧化能力均优于硬质合金，适合高硬度材料的加工，但陶瓷刀具对冲击和震动载荷比较敏感，所以车床必须要有良好的刚性，足够的功率和转速，陶瓷刀具的缺点是脆性大，横向断裂强度低，承受冲击载荷能力弱，所以在切削硬度低于HRC55以下和采用小进给量时，陶瓷刀具是较好的选择，但轧辊毛坯一般伴随着气孔，沙眼，包砂

等铸造缺陷，使用陶瓷刀具时会容易崩刀。

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三、立方氮化硼刀具材料：

采用立方氮化硼整体聚晶刀具加工轧辊，立方氮化硼刀具具有较好的切削

性能，较好的硬度，抗断裂性和耐磨性，刀具能够大幅度的提高高硬度轧辊辊身表面的切削效率，尤其是非金属粘合剂立方氮化硼刀具，其硬度和抗冲击强度能胜任轧辊的粗车和精车工序，目前被广泛应用于高硬度轧辊切削中，譬如立方氮化硼刀片BN-K1材质，其适合高硬度高合金铸铁轧辊的加工，而BN-S20材质比较适合热处理后锻钢轧辊的加工，具体刀具牌号的详细介绍请见下文。

根据经验，按照轧辊的肖氏硬度来选择刀具材料，低于HSD70的热轧辊或其他非工作辊，可以用硬质合金刀具YG6，YG6X材质进行切削。

四、高硬度铸铁轧辊的加工

对于HSD75以上的铸铁类轧辊加工，因轧辊硬度较高，轧辊毛坯一般伴随着气孔，沙眼，包砂等铸造缺陷，对刀片的抗冲击性、耐高温、耐磨损性能要求很高；目前，加工此类轧辊常用立方氮化硼刀片牌号为BN-K1。此牌号保持了立方氮化硼刀具硬度及耐磨性能优异之外，抗冲击韧性较好，不宜崩损，可对轧辊拉荒粗车，能承受较大的切削深度，金属切除率高。

BN-K1材质刀片加工铸铁轧辊的案例如下：

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以镍铬合金铸铁轧辊加工为例（如图）

轧辊硬度：HSD80

刀具牌号：BN-K1

切削参数：ap=4mm

Fr=1mm/r

Vc=55m/min

切削方式：干式切削。

BN-K1与陶瓷刀片的效果对比如下图：

五、高硬度锻钢冷轧辊的加工：

锻钢冷轧辊的切削特点不同于浇铸轧辊，而且锻钢冷轧辊相对热轧辊来讲，硬度更高，所以车削时更困难，只有合理的选择刀具才能保证工件的质量和加工效率。如加工热处理后的GCr15滚动轴承钢轧辊时，常用刀具牌号为BN-S20的立方氮化硼刀片，其刀片采用非金属粘合剂和立方氮化硼精粉制成，其沿袭

BN-K1牌号刀具韧性的同时，特别针对长铁屑材料锻钢冷轧辊研制，在加工锻钢冷轧辊时，耐磨性能是普通立方氮化硼刀片寿命的3倍左右。

加工高速钢轧辊（如图）：

硬度：HSD90

刀具牌号：BN-S20

切削参数：Fr=0.2mm/r

Vc=50m/min

切削方式：干式切削。

BN-S20与硬质合金刀片的效果对比如下：

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六、BN-S20材质刀具加工锻钢冷轧工作辊的切削参数：

（1），以加工瑞典锻钢冷轧辊（硬度HRC67）为例：切削深度4-7mm，线速度90m/min;寿命是国外某品牌立方氮化硼刀片寿命的2.5倍。

（2），车削修复9Cr2Mo冷轧工作辊时，采用BN-S20牌号，同样可以取得很好的效果，刀片寿命是国内立方氮化硼刀片寿命的4倍以上，且在车削修复冷轧辊时，遇到皲裂部位不崩刀，保证了立方氮化硼刀片使用的安全性和经济性。

（3）修复冷轧辊：遇到皲裂部位时BN-S20牌号不崩刀，保证了CBN刀具使用的安全性和经济性。

（4）堆焊轧辊车削：BN-S20牌号刀片可用于加工镍基合金堆焊，钴基合金堆焊轧辊。

七、华菱超硬刀具针对轧辊材质及其工作层硬度所采用的刀具材质和切削参表：

华菱硬车刀具品牌简介：

1，CBN刀具行业唯一国产化品牌。

2，硬材料加工行业用户中最知名的刀具品牌

3，“量体裁衣”式服务。

4，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。

5，专业、高效。

PCBN硬车刀片相关知识简介：

PCBN刀具（立方氮化硼刀具）的硬度一般为HV3000~5000，精HV硬度换HRC 相当于HRC95-100，对于HRC50以上高硬度淬火工件高速加工降低成本来讲最经济划算。目前，PCBN刀具经黑色金属加工领域，是耐磨性最高的刀具材料，过论证，ＰＣＢＮ刀片（立方氮化硼刀片）的寿命一般是硬质合金刀片和陶瓷刀的几倍到几十倍，而且随着研究的进步，PCBN刀具（立方氮化硼刀具）适应各高硬度复杂材料的加工，华菱HLCBN新研制的PCBN刀具牌号BN-K10，可以加HRC7以上硬度的碳化钨，在国内尚属首例；但同时，PCBN刀具相对于硬质合金材片，其脆性大是不争的事实，针对立方氮化硼刀片硬而脆的弱点，华菱超硬HLCB推出的适合断续切削和重载粗加工立方氮化硼刀片牌号，以华菱超硬BN-S20牌数控刀片为例，它不仅可以断续切削淬硬钢，也可以大余量切除工件的淬硬层，前提是并没有牺牲刀具的耐磨性，这是与市场上的PCBN刀具最大的不同，“耐磨与抗冲击性的完美平衡”是HLCBN品牌屹立于世界超硬刀具行业的原因之一，在内外刀具学术界享有很高声誉的同时，华菱超硬HLCBN提出“量体裁衣”式服务念，也在业内受到一致好评。