淬硬钢(≥60HRC)的高速加工
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本文介绍了淬硬钢的切削实例。可以说,过去只能依赖于磨削和放电加工的领域,现在已完全可以用切削加工来替代。
用立铣刀切削加工淬硬钢时,切削深度和每齿进给量的增加将引起切削阻力显著增大,因此,在小切深且不增加每齿进给量的条件下,采用高速铣削这种高效加工方法十分有效。但是,随着被加工工件硬度的提高,切削热也在增加,使刀具刃口处于高温状态。这样,由于扩散和氧化等原因,将加剧刀具的磨损。因此,用于高速铣削淬硬钢的刀具,在高温下的稳定性显得十分重要。
本文介绍淬硬钢的切削实例。淬硬钢的切削使用涂覆有耐热膜层的硬质合金立铣刀,这种耐热涂层在高温下具有良好的耐氧化性、耐磨损性等特性。另外,还使用了在高速加工领域引人注目的CBN立铣刀。

图1 氧化开始温度与涂层硬度

耐热涂层立铣刀加工实例

为了实现淬硬钢的高速铣削,涂层除了应具有与刀具之间高的结合强度以外,提高其硬度、耐热性、抗氧化性能也必不可少。
OSG公司正在开发并投入使用的耐热涂层(WX超级涂层)的氧化开始温度由过去的800℃大幅提高到1300℃(图1)。即使在高速切削淬硬钢所达到的高温情况下,氧化温度的提高也可有效防止涂层损坏,从而防止因氧化、扩散而导致硬质合金基体磨损状况的恶化。而且,与过去的涂层相比,这种涂层的硬度也有所提高,能够防止涂层自身的磨料磨损。
下面介绍超耐热涂层立铣刀系列及其加工实例。用WX特型球头立铣刀(WXS-EBD)加工SKD11(62HRC)工件,加工条件见表1,加工结果见图2。由加工结果可见,与以前的涂层相比,WXS-EBD的磨损较慢,可长时间维持球头立铣刀的R形状。

图2 SKD11(62HRC)的加工
表1 加工条件
使用刀具WXS-EBD R1×4
工件材料SKD11(62HRC)
转速32000r/min
进给速度2800mm/min(0.038mm/齿)
切削方法加工型腔
切削深度αa=0.04mm,Pf=0.05mm
冷却方式风冷
加工机床立式加工中心(HSK-E32)
表2 加工条件
使用刀具WXS-EMSØ10
工件材料SKD11(62HRC)
切削速度150m/min(4800/min)
进给速度860mm/min(0.03mm/齿)
切削方法侧面切削,下切式;
切削深度αa=10mm,αr=0.5mm;
冷却方式风冷;
加工机床立式加工中心(BT40)
图3是用WX超耐热方头多刃立铣刀对SKD11(60HRC)进行侧面铣削加工的实例(加工条件见表2)。尽管采用了150m/min高切削速度,刀具磨损情况仍然比较稳定,显示出了耐热涂层的效果。

图3 SKD11(62HRC)的侧面铣削加工
新的涂层(WX超级涂层)的开发极大提高了硬质合金涂层立铣刀切削淬硬钢的性能。

图4 SKD11(62HRC)的直壁加工

CBN立铣刀加工实例

立方氮化硼(CBN)的硬度和热传导率仅次于金刚石,与铁质材料反应极小,而且比金刚石具有更优良的热稳定性和化学稳定性。因此,可用于加工金刚石难以加工的铁族金属。
CBN不是天然材料,而是在高温高压条件下,经过与聚晶金刚石相同的工序人工合成的。但是,合成时采用的粘合剂种类和CBN浓度,可极大影响CBN的机械性能和耐热特性。
CBN刀具刚问世时,主要以加工铸铁为主,其使用已逐渐普及。近来,由于CBN粒子的微细化、结合剂的改良,尤其是对刀具形状的改进,即使对于普通碳素钢和淬硬钢的切削,也显示出很好的效果。下面介绍CBN立铣刀切削淬硬钢的加工实例。
图4所示为用
本文作者:黄宁秋(译)
原载:《工具展望》2008年第3期
上载于:2010-1-11 14:24:58

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