高锰钢的切削加工探讨

高锰钢的切削加工探讨

[摘要]高锰钢是含锰量在11%—18%的钢。它是一种耐磨钢，其硬度只有hb210，屈服点较低，具有较高的塑性和韧性。高锰钢在受到外来压力和冲击载荷时，会产生很大的塑性变形或严重的加工硬化现象。高锰钢又分高碳高锰钢、中碳高锰钢、低碳不锈高锰钢、高锰耐热钢。

关键词高锰钢切削加工

一、高锰钢切削加工特点

由于高锰钢具有较高的塑性、韧性，其加工特点：一是加工硬化严重。在切削过程中由于塑性变形大，奥氏体组织转变为晶粒的马氏体组织，从而产生硬化现象，加工后硬度达到hb450～550，硬化层深度达到0.1～0.3mm，其硬化程度比45号钢高几倍。从而使切削力增大，加剧刀具磨损、崩刃。二是由于其在切削时功率大，产生热量多，而其本身导热系数低，故而切削温度比45号钢高200～250°c，因此刀具磨损严重、耐用度降低。三是其韧性是45号钢的8倍、难以断屑。四是其膨胀系数大，在高温切削下，局部受热影响大，尺寸难以把握控制，所以切削高锰钢时要分粗加工、半精加工、冷却后再进行精加工，以保证尺寸精度。

二、高锰钢切削性能的改变

金属材料的切削性能取决于其力学性能、物理性能：强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性、线膨胀系数。在实际生产中，改变其物理性能及力学性能的方法主要是热处理方法，从而改变其切削性

能。我是将高锰钢加热至600°c～650°c，保温2小时后再冷却，使它的奥氏体组织转变为索氏体组织来改变加工性能。零件加工完后，使用前再进行淬火处理，使其内部组织重新转变为单一的奥氏体组织。

三、切削高锰钢时，刀具的选用

1、刀具材料的选用

难以切削加工的高锰钢对刀具材料的要求更高。刀具材料必须具有更高的高耐磨、高耐热（红硬性）、高硬度、高强度、良好的塑形与韧性及良好的工艺性。在实际生产中，我主要选用常用的刀具材料yg类硬质合金，也可以选用陶瓷刀片、cn25涂层刀片和cbn 刀具，但较贵。对于要求高的零件，用陶瓷刀进行精车。yg类硬质合金抗弯强度、耐冲击韧性好，减少了切削时崩刃，同时yg类硬质合金的导热性好有利于切削热从刀尖散走，降低刀尖温度，避免刀尖过热软化，其耐磨性能也好，刀刃可磨出锋利刃口。受冲击、振动时的粗加工用含钴较多的yg类刀，用含钴较少的yg类刀做连续切削及精加工。如高速切削时，则选用yt类硬质合金刀。

2、刀具切削部分的几何角度的选择

前角r0、后角a0：为减轻加工硬化，刀具必须保持锋利、保证刃口强度且利于散热，所以采用较少的前角和较大的后角。硬质合金刀具前角取-3°～3°，后角取8°～12°；如用陶瓷刀具前角取-5°～10°，后角取5°～10°.粗车时角度取小些，精车时取大些。

主偏角kr、副偏角kr’：为增加刀具散热条件及刀尖强度，kr应小些，kr’也不宜过大，一般是kr=25°～45° kr’=10°～20°；如选用陶瓷刀kr=45°～60°，精车时kr=60°～90°刃倾角入s：为保证刀尖部分的强度，切削高锰钢时选用负刃倾角，硬质合金刀取-5°～0°，陶瓷刀取-10°～-5°。

刀尖圆弧半径应修磨大些，以增加刀尖强度、提高刀具耐用度，粗车：取1～2mm，半精车：取0.5～1mm，精车：取0.2～0.5mm。

刃口倒棱：为保证刃口有足够强度、减少崩刃，要将刃口修磨出负倒棱。硬质合金刀的负倒棱取0.2～0.5mm，倒棱前角取-10°～-5°，陶瓷刀则分别为0.2mm、-20°

四、切削用量的选择

高锰钢的切削性能很差，为了维持一定的刀具耐用度，切削速度要低些。用硬质合金刀具时，切削速度在20～40m/min，低速用于粗车，高速用于半精车和精车。采用陶瓷刀具，其切削速度可高些，可达到50～80m/min。

高锰钢在切削过程中，由于切削变形和切削力的影响，切削层及其表面有一定深度的硬化层。为了避开毛坯表层和前一次走刀造成的硬化层，应选择较大的背吃刀量ap和进给量f。粗车时：ap=3～6mm，f=0.3～0.8mm，大件粗车时：ap=6～10mm，半精车时：ap=1～3mm f=0.2～0.4mm，精车时：ap≦1mm，f≦0.2mm.

参考文献吴国梁主编《铣工实用手册》

简光沂、王仁犳编《简明五金手册》

蒋增福主编《车工工艺及技能训练》王运炎主编《金属材料与热处理》