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什么刀片适合车削淬火钢?

淬火钢是指金属经过淬火之后,其组织为马氏体,硬度HRC>50的钢。在实际的机械加工生产中,对淬火钢的加工,传统的方法是采用磨削。但是为了提高加工效率、解决工件形状复杂而不便磨削和淬火后变形或磨削余量大等问题,就必须采用刀具来切削。淬火钢的车削,就是其中一种切削加工,而且也常采用。

由于淬火钢的硬度高、脆性大、强度高、导热系数低,造成在切削时的切削力大、切削温度高、刀具易磨损并出现打刀的情况。所以,它是常见的一种较为难切削的材料,必须采用相应的措施,才能顺利的进行车削。

淬火钢的热处理工艺

淬火钢之所以具有良好的使用性能,热处理是不可避免的工序,淬火钢常见的热处理工艺包括退火、淬火、回火。退火是在车削之前,目的是降低金属材料的硬度,提高塑性,以利切削加工或压力加工,减少残余应力。

淬火、回火是一起的,淬火后直接回火,在精加工之前进行,淬火的目的:使钢件获得所需的马氏体组织,提高工件的硬度,强度和耐磨性,为后道热处理作好准备等。回火的目的:主要是消除钢件在淬火时所产生的应力,使钢件具有高的硬度和耐磨性外,并具有所需要的塑性和韧性等。

经过热处理之后,工件的硬度一般在HRC45以上,有的甚至达到HRC60以上,不同的工件,工作性质不同,故热处理后的硬度也不同,如汽车变速箱齿轮热处理后的硬度一般在HRC58-63之间,回转支承轴承热处理后的硬度在HRC47-55之间,滚珠丝杠热处理后的硬度一般在HRC60-62之间。

淬火件有很高的硬度,且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。

车削淬火钢中常遇到哪些问题?

1、淬火钢的粗加工:车削加工淬火过的齿轮,齿圈的生产过程中,一些齿轮、齿圈淬火或渗碳淬火后,硬度一般在HRC55以上,而且变形严重,如高铁齿轮,工程机械大齿圈,重工行业用大齿圈等,这些大型齿轮齿圈淬火后变形量非常大,这就涉及到淬火钢粗加工。同样,在模具钢生产过程中,淬火钢的粗加工也经常看到,但很多厂家采取的措施也五花八门,有的先把大余量线切割掉,有的用硬质合金刀具慢慢啃,有的用立方氮化硼(PCBN)刀具多次走刀才能完成加工,工人感慨粗加工淬火钢是有劲使不出,干着急,没办法。

2、淬火钢的断续加工:间断切削加工一直是个难题,何况是动辄HRC60左右的淬火钢。特别是在高速车削淬火钢时,刀具在间断车削淬火钢时会以每分钟100次以上的冲击来完成加工,对刀具的抗冲击性能是个很大的挑战。以汽车齿轮加工为例,淬硬齿轮以车代磨已经成为一种趋势,据了解,作为齿轮产业的三大市场之一,车辆齿轮占据了齿轮市场总额的62%,其中汽车齿轮又占据了车辆齿轮市场份额的62%。也就是说,汽车所用齿轮占有了整个齿轮市场近40%的比重,可见齿轮对于汽车产业的重要性。虽然淬火钢的以车代磨和硬车削已经很普及,其实汽车淬硬齿轮加工过程中仍然遇到很多问题,如一些汽车齿轮内孔有油孔,这就出现间断切削加工难题,很多CBN刀具在高速运转时期遇到油孔容易崩刀,齿轮的位置公差难以保证,等等

3、淬火钢的切槽加工:举一个简单的例子,同步器滑套啮合槽淬火后的硬车削加工,虽然立方氮化硼刀具厂家开发出了同步器滑套专用立方氮化硼切槽刀具,但PCBN刀具的寿命仍然不尽如人意。

4、车削淬火钢的光洁度问题:如轴承钢淬火后车削加工一般需要很好的表面光洁度,Gcr15钢是常用轴承钢,淬火后硬度一般在HRC62左右,在生产加工过称中,由于轴承的精度和光洁度要求非常高,如果设计调整好CBN刀具的刃口,淬火钢车削光洁度达到Ra0.4也不是不可能。

车削淬火钢的刀片材质选择

如果是单件偶尔性生产,可用合适牌号的普通硬质合金刀片进行加工,如果批量加工淬火钢,根据工件硬度和加工余量在涂层硬质合金刀片,陶瓷刀片,立方氮化硼刀片三种刀具材质中选用。

1,涂层硬质合金刀片:适合HRC45以下硬度工件的加工,相对来讲需低速车削。

2,陶瓷刀片:适合硬度在HRC40--55度的工件的加工,但尽量避免断续车削。

3,立方氮化硼刀片:对淬火后硬度在HRC55硬度以上的工件适合,立方氮化硼刀片分两种,焊接复合式PCBN刀片一般吃刀深度在0.3mm以下为佳。

注意:吃刀深度0.3mm以上,或者有断续加工的淬硬钢可考虑用整体式立方氮化硼刀片。

刀具牌号

适合加工方式

承受吃刀深度

承受切削状态

推荐加工硬度

BN-S20

粗加工、半精加工

0。5mm--10mm

断续-连续

HRC45-HRC68

BN-S200

精加工

≤1mm

连续精车

HRC45-HRC68

BN-H21

精加工

≤0.5mm

中断续-强断续

HRC58-HRC68

BN-H20

精加工

≤1mm

中等断续

HRC45-HRC63

BN-H11

精加工

≤1mm

连续切削

HRC45-HRC63

BN-H10

精加工

≤0。5mm

连续—中断续

HRC45-HRC68

BN-H05

精加工

≤0。2mm

连续切削

HRC45-HRC68

BN-H05 C25

精加工

≤0.2mm

连续切削

HRC45-HRC68

BN-H10 C25

精加工

≤0.5mm

连续—中断续

HRC45-HRC68

BN-H21 C25

精加工

≤0.5mm

中断续-强断续

HRC58-HRC68

车削淬火钢的刀具切削参数选择?

车削淬火钢的切削用量,主要根据刀具材料、工件材料的物理力学性能、工件外形、工艺系统刚性和加工余量来选择。在选择切削用量三要素时,首先考虑选择切削速度,其次是切削深度,再其次是进给量。本文以PCBN刀片车削淬火钢的参数为例。

加工材质

推荐切削参数

CBN刀具牌号

切削速度

Vc(m/min)

吃刀深度

ap(mm)

进给量

Fr(mm/r)

淬火钢

(硬度≥HRC45)

50-150(粗加工)

1-10

0。1-0。5

BN-H05,BN-H10,BN-H11,BN-H20,BN-H21

90-250(精加工)

≤1

0。05-0。35

在加工过程中,切削速度、切削深度、进给量的选择原则,基本上是:断续切削,粗加工时,切削速度选的低点,切削深度选大点。半精加工和精加工时,切削速度高一点,吃刀深度和走刀速度选小点。这有利于刀具寿命和工件表面质量的提高。

总之车削淬火钢工件时,刀具材料、几何参数、切削用量的选择要相匹配,并充分利用淬火钢在加工温度达到400℃左右时,硬度选择下降,有利于加工的特性。达到顺利切削的目的。这是车削淬火钢必须把握的一个极为重要的环节。而把握这一环节的方法是:在车削过程中,注意观察刀刃处的切削颜色,在刀刃完好的情况下,刀刃处的切削颜色呈暗红色或红色时是合适的。

车削淬火钢时应该注意哪些问题?

①在用上述刀具连续车削淬火钢时,切屑为暗红色,说明Vc合理。Vc太高时,刀具耐用度低。反之工件的切削表面没有软化,刀具耐用度也低。

②在断续切削时,Vc应相对低一些。

③用硬质合金钻头钻淬火钢小孔时,Vc要合理(vc=1530m/min),并勤退出钻头与排屑,以防工件热胀冷缩把钻头夹住而扭断。当淬火钢的硬度小于50HRC时,也可用高速钢钻头钻孔,这时Vc≤5m/min, 并适当减小钻头外刃前角。

④在车削淬火钢螺纹时,应先在切入和切出时倒一个比牙高大的30°~45°角,以便切入切出平稳且防止打刀,同时每次切削深度应小一些。

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