车床技师高硬度淬火钢车削

高硬度淬火钢车削

高硬度淬火钢车削

[摘要]：我们在生产中，经常遇到一些淬火后加工的产品。如新制螺纹环规，单元制动齿止推轴承盖产品，为避免淬火变形都是在淬火后加工，还有一些急用废旧刀具量规的改制。一般淬火硬度在HRC55~65的情况下半精车或直接车制加工完成的。因硬度高，车削抗力大，刀具损坏严重等，用通常的加工方法是无法完成的。经过反复试验，从淬火钢的加工特性入手，通过选用刀具材质，改进刀具几何参数、选择合理的切削用量等办法，最终摸索出车高硬度淬火钢的规律。解决了生产中的一系列加工难题。

[关键词] 刀片材质、刀具参数、切削用量、车淬火钢

一、引言

我们工模具分厂经常加工一些淬火件，如各型机车单元制动器上应的专用轴向止推轴承超薄的上、下盖；各种非标螺纹环规；有时改制急用的刀具、量规等一般淬火硬度都在HRC55-64之间。材质主要是材料主要是W18Cv4V、CrWMn、GCr15等。之所以要采用热处理后加工主要是为了解决热处理变形问题，如螺纹环规、如先粗车，淬火后用研磨棒研制。因变形量大往往需要六级研棒，工装量大、造价高、废品率60%，如淬火后精车只用三级研棒并杜绝了废品。单元制动器轴承上、下端盖也同样有很好的效果。然而上述产品淬火后车削，遇到的最大难题是刀具崩刃和刃口磨损问题，这些问题应该怎么解决呢？

二、淬火钢的加工性质分析。

通常所说的淬火钢一般指含碳量0.45%左右的优质碳素钢和含碳量在0.4%左右的合金钢。淬火硬度在HRC45~60，抗拉强度在120~210公斤/平方毫米，导热系数较低。而我们加工的淬火钢如W18Cr4V，GCr15等都属高合金工具钢，淬火硬度一般都在55~65之间上述特点更加明显。特别是很高的硬度和要求较高的加工精度给切削加工造成很大困难，但长期加工实践认识到淬火钢在切削过程中主要有以下特征。

1、切削抗力大，刀尖易崩刃。

据有些资料介绍。当45号钢淬火硬度达到HRC44时，单位切削力达270公斤/平方

毫米，比一般钢的单位切削力提高35%以上，而我们加工的产品硬度都在HRC55~65之间，且都是高合金钢，切削力将明显提高。这是造成刀尖崩刃的主要原因。

2、切削温度高，刀具易磨损。

由于工件硬度高，切削抗力大，加之导热系数低，易产生很高的切削温度。这是造成刀具磨损快使用寿命低的重要原因。

3、在车削加工的过程中我们发现淬火钢在常温下很硬，但当切削温度达到400℃以上时硬度则迅速下降，加工性能将得到很大的改善。

4、车淬火钢容易获得很高的表面加工质量。

淬火钢在硬度、强度提高的同时，塑性则明显地下降。因而在切削过程中加工表面不易产生高出基准的毛刺，也不易产生低于基准平面的拉痕，也就是说不易产生高低不平度，因而其表面单位凸和凹的平方和的平方根降低了，所以可获得较高的表面质量。

三、切削淬火钢应采取的主要措施。

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、金属陶瓷、立方氮化硼等，但任何一种材料都无法满足粗精加工的要求。只有采取粗精加工搭配使用方能满足刀具不崩刃和刀尖耐磨损的要求。因此通常是采用抗弯强度高不易崩刃的YT5、YW2、进行粗加工；用YA6、YG6x半精加工；用金属陶瓷、立方氮化硼精加工。但各种刀具材料又分很多型号，加之工件硬度、材质及形状的不同，选用上述刀具材料往往也很难把握到好处。近几年来我们经对刀具材质、刀具几何参数和切削用量的反复试验研究，最终采用YT726硬质合金一种材质就可基本满足粗精加工的需要，而且机夹焊

接均可以，价格比金属陶瓷、立方氮化硼经济又实惠。

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。

②前角：前角对刀具的切削过程影响较大，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，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°。

③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，一般取α0=3°~5°较好。

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λs=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λs= -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