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如何選擇刀具切削加工淬火鋼?

文章出處: 人氣:1274 發(fā)表時(shí)間:2021-01-02 16:04:20
隨著我國工業(yè)飛速發(fā)展,對機(jī)械零件的性能要求越來越高。為了提高機(jī)械零件的耐磨性,延長其使用壽命,很多結(jié)構(gòu)鋼零件常常采用淬火處理。但淬火后的零件強(qiáng)度和硬度較高,塑性較差,這就給切削加工帶來了難題。
    刀具性能的優(yōu)劣對切削加工的效率和加工精度至關(guān)重要。提高刀具性能一直是機(jī)械制造領(lǐng)域不斷探索和研究的課題之一。本文主要介紹了淬硬鋼的加工特點(diǎn)及如何選擇正確的刀具材料加工淬硬鋼。
工具/原料涂層硬質(zhì)合金刀具,陶瓷刀具,立方氮化硼刀具車床,工具及量具方法/步驟一、淬火鋼的定義及加工特點(diǎn)    淬火鋼是指鋼件經(jīng)過熱處理后獲得馬氏體組織,其硬度(大于HRC50) 高,強(qiáng)度也高,幾乎沒有塑性的一類鋼件。    淬火鋼的切削加工特點(diǎn):(1)硬度高、強(qiáng)度高,塑性接近0;(2)切削力大、切削溫度高;(3)不易產(chǎn)生積屑瘤;(4)導(dǎo)熱系數(shù)低。    由于淬火鋼具有良好的使用性能,廣泛應(yīng)用于交通行業(yè),風(fēng)電行業(yè),機(jī)床行業(yè),模具行業(yè)等領(lǐng)域,典型零部件有齒輪,齒輪軸,軸承,滾珠絲杠,同步器,模具等。
二、淬火鋼的熱處理工藝    淬火鋼之所以具有良好的使用性能,熱處理是不可避免的工序,淬火鋼常見的熱處理工藝包括退火,淬火,回火。退火是在在切削加工之前,目的是降低金屬材料的硬度,提高塑性,以利切削加工或壓力加工,減少殘余應(yīng)力。淬火、回火是一起的,淬火后直接回火,在精加工之前進(jìn)行,淬火的目的:使鋼件獲得所需的馬氏體組織,提高工件的硬度,強(qiáng)度和耐磨性,為后道熱處理作好準(zhǔn)備等。回火的目的主要是:消除鋼件在淬火時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力,使鋼件具有高的硬度和耐磨性外,并具有所需要的塑性和韌性等。    經(jīng)過熱處理之后,工件的硬度一般在HRC45以上,有的甚至達(dá)到HRC60以上,不同的工件,工作性質(zhì)不同,故熱處理后的硬度也不同,如汽車變速箱齒輪熱處理后的硬度一般在HRC58 63之間,回轉(zhuǎn)支承軸承熱處理后的硬度在HRC47 55之間,滾珠絲杠熱處理后的硬度一般在HRC60 62之間。
三、淬火鋼的機(jī)械加工工藝    淬火鋼經(jīng)過熱處理之后需精加工,保證圖紙要求尺寸和表面粗糙度,但熱處理后的淬火鋼件硬度高難加工,部分工件屬于斷續(xù)切削或表面精度要求高,常采用磨削方式來提高工件精度,下面就簡單介紹幾種淬火鋼的機(jī)械加工工藝。    齒輪的加工工藝:下料—鍛造—正火—粗車—調(diào)質(zhì)熱處理(淬火+高溫回火)—精車—齒面磨削加工 檢驗(yàn)入庫。    滾珠絲杠的加工工藝:下料—鍛造—退火—切削加工—熱處理—磨削加工—檢驗(yàn)入庫。    汽車半軸的加工工藝:下料—鍛造—正火—車削加工—拉花鍵—熱處理—磨削加工。    從加工工藝來看,以上幾種淬火鋼件均需要磨削加工來保證圖紙要求,齒輪是由于屬于斷續(xù)切削,車刀無法加工;而滾珠絲杠和汽車半軸就屬于表面精度高,采用磨削方式來達(dá)到表面光潔度。
四、采用以車代磨工藝切削加工淬火鋼    隨著切削技術(shù)的不斷發(fā)展,刀具行業(yè)依次研制出涂層硬質(zhì)合金刀具,陶瓷刀具和立方氮化硼刀具,車削代替磨削做為最終加工工序,實(shí)現(xiàn)以車代磨工藝。下面就簡單介紹一下這三種刀具的性能。    涂層硬質(zhì)合金刀具:是在韌性較好的硬質(zhì)合金刀具上電鍍一層耐磨材料,比未涂層的硬質(zhì)合金刀具性能硬度高,耐磨性好,但涂層的厚度一般在2~18μm,耐磨層較薄,長時(shí)間的加工致使耐磨層磨損,耐磨層磨損完之后的加工性能和未涂層的硬質(zhì)合金刀具無異;或者遇到斷續(xù)時(shí)涂層硬質(zhì)合金刀具刃口崩裂,導(dǎo)致磨損加劇,換刀頻繁,影響加工效率,增加刀具成本。    陶瓷刀具:與涂層刀具相比性能較好,但脆性大是眾所周知的缺點(diǎn),不能斷續(xù)切削和大余量車削,適合精加工硬度HRC45 55之間的淬硬鋼件。    立方氮化硼刀具:由于硬度僅次于金剛石刀具,和金剛石刀具統(tǒng)稱為超硬刀具。除了硬度高之外,耐磨性好,但和陶瓷刀具的缺點(diǎn)一樣脆性大是不爭的事實(shí)。我國刀具行業(yè)通過不斷的努力和研究,研制出非金屬粘合劑立方氮化硼刀具,解決了立方氮化硼刀具只能用于精加工工序的問題。    我國針對淬火鋼不同工件的不同性能,和涂層硬質(zhì)合金,陶瓷刀具加工淬硬鋼時(shí)出現(xiàn)的問題,研制出相對應(yīng)的刀具材質(zhì)。


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