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1．什么是淬火钢?它有哪些切削特点？
淬火钢是指金属经过淬火后，组织为马氏体，硬度大于HRC50的钢。它在难切削材料中占有相当大的比重。
加工淬火钢的传统方法是磨削。但为了提高加工效率，解决工件形状复杂而不能磨削和淬火后产生形状和位置误差的问题，往往就需要采用车削、铣削、镗削、钻削和铰削等切削加工方法。淬火钢在切削时有以下特点：
(1)硬度高、强度高，几乎没有塑性：这是淬火钢的主要切削特点。当淬火钢的硬度达到HRC50～60时，其强度可达σb=2100～2600MPa，按照被加工材料加工性分级规定，淬火钢的硬度和强度均为9a级，属于难切削的材料。
(2)切削力大、切削温度高：要从高硬度和高强度的工件上切下切屑，其单位切削力可达4500MPa。为了改善切削条件，增大散热面积，刀具选择较小的主偏角和副偏角。这时会引起振动，要求要有较好的工艺系统刚性。
(3)不易产生积屑瘤：淬火钢的硬度高、脆性大，切削时不易产生积屑瘤，被加工表面可以获得较低的表面粗糙度。
(4)刀刃易崩碎、磨损：由于淬火钢的脆性大，切削时切屑与刀刃接触短，切削力和切削热集中在刀具刃口附近，易使刀刃崩碎和磨损。
(5)导热系数低：一般淬火钢的导热系数为7.12W/(m•K)，约为45号钢的1/7。材料的切削加工性等级是9a级，属于很难切削的材料。由于淬火钢的导热系数低，切削热很难通过切屑带走，切削温度很高，加快了刀具磨损。
2．怎样选择切削淬火钢的刀具材料？
合理选择刀具材料，是切削加工淬火钢的重要条件。根据淬火钢的切削特点，刀具材料不仅要有高的硬度、耐磨性、耐热性，而且要有一定的强度和导热性。
(1)硬质合金：为了改善硬质合金的性能，在选择硬质合金时，应优先选择加入适量TaC或NbC的超细微粒的硬质合金。因为在WC-Co类硬质合金中，加入TaC以后，可将其原来的800℃高温强度提高 150～300MPa，常温硬度提高HV40～100。 常用来切削淬火钢的硬质合金牌号有：YM051、YM052、YN05、YN10、600、610、726、758、767、813等。
(2)热压复合陶瓷和热压氮化硅陶瓷：在Al2O3中加入TiC等金属元素并采用热压工艺，改善了陶瓷的致密性，提高了氧化铝基陶瓷的性能，使它的硬度提高到HRA95.5，抗弯强度可达到 800～1200MPa，耐热性可达1200℃～1300℃，在使用中可减少粘结和扩散磨损。
(3)立方氮化硼复合片(PCBN)刀具：它的硬度为HV8000～9000，复合抗弯强度为900～1300MPa，导热性比较高，耐热性为1400℃～1500℃，是刀具材料中高的。它十分适合于淬火钢的精加工， 目前华菱超硬刀具公司率先研制出整体式CBN刀片，增加了CBN刀片的应用领域，开始在粗加工，断续加工中广泛使用。(三种刀具材料选择参考： 钢热后（淬火后）加工刀具的选择标准） 3．立方氮化硼刀具切削淬火钢时的参数选择?
切削加工淬火钢的切削参数，主要根据刀具材料、工件材料的物理力学性能、工件形状、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，首先考虑选择合理的切削速度，其次是切削深度，再其次是进给量。
立方氮化硼刀具(CBN)不仅有很高的金属切除率，而且有很好的表面加工质量。切削各种淬火钢可以有效地代替磨削，减少加工工序，提高生产率。现在市场上所销售的 CBN刀片，大都以它与硬质合金复合片的形式，作成可转位刀片或刀具， 目前华菱超硬刀具公司率先研制出整体式CBN刀片，增加了CBN刀片的应用领域，开始在粗加工，断续加工中广泛使用。 由于CBN刀具的硬度高(HV8000～9000)，耐热性高(1400℃～1500℃)，在使用时能允许以高于硬质合金几倍的切削速度切削淬火钢，而耐用度是硬度合金的几倍到几十倍。
在切削硬度为HRC55～65的材料时，CBN刀具的切削速度应在50～120m／min。铣削时的Vc=100～160m/min，每分钟进给量Vf=70～160mm/min；铰削时Vc= 60～130m/min，ap=0.1～0.2mm，f=0.07～0.2mm/r。需注意用立方氮化硼刀具精车淬硬钢，其工件硬度高于45HRC，效果好，工件硬度越高，切削线速度宜取低值，如车硬度为70HRC的工件，其切削速度宜选用60-80m/min;当精车的切深在0.1～0.3mm，进给量在0.05～0.025mm/r，精车后的工件表面粗糙度为Ra0.3～0.6μm，尺寸精度可达0.013mm。若能采用刚性好的标准数控车床加工，刀具的刚性好和刃口锋利，则精车后的工件表面粗糙度可达Ra0.3μm，尺寸精度可达0.01mm，可达到用数控磨床加工的水平。
4．用立方氮化硼（CBN）刀具硬车淬火钢时，代替磨削的可行性
(1)在数控机床上切削复杂的表面和几个复杂的表面，代替磨削工序，可以减少1/3～2/3的劳动量，而且能保证很高的位置精度。
(2)形状复杂的内孔或小孔。如采用磨削，要求砂轮的形状也相应复杂，有的时候无法磨削，这时采用车削有利。
(3)一个零件几个表面(外圆、内孔、端面、阶台、沟槽)都需磨削，这时采用车削，一道工序即可完成，可减去磨削用的工装。
(4)零件淬火后易变形和留余量小时易造成废品，这时可留余量大一些，待淬火后，再用CBN刀具切除多余余量，再磨削，以减少因变形大而产生的废品。
(5)在加工载荷变动量很大的，困难条件下使用的表面高频零件，采用CBN刀具加工，工件表面组织和物理力学性能较磨削时好，可以延长零件的使用寿命。
5 .硬车削淬火钢滚丝轮的螺纹案例
淬火后滚丝轮的螺纹，一般都采用螺纹磨床磨削。但为了提高加工效率和解决没有螺纹磨的困难，也可采用车削的方法加工。
(1)滚丝轮的技术要求：坯料材质为Cr12MoV合金工具钢，经淬火后硬度为HRC59，牙距为1.5mm，螺纹头数为10头，半角α/2＝30º±25＇，牙深为0.922mm，牙尖高h1＝ (0.435±0.042)mm，牙根高h2＝(0.487(＋0.010/－0.029)mm。
(2)机床与刀具：机床是大连生产的8955型 290mm铲齿车床，机床附件为分度盘。刀具分粗车刀和精车刀。刀具几何参数为：γ。＝－3º，α。＝5º，α＇＝ 0º～2º，εr＝60º20＇，λs＝－5º，前刀面向螺旋方向倾斜3º。各角度在工具磨磨好后，用金刚石油石鐾研，并在主、副刀刃和刀尖处鐾出负倒棱。
(3)切削用量：切削速度26.2m/min，粗车螺纹aP＝0.1～0.15mm，精车aP＝0.05～0.08mm。在车削中，每走一次刀，分一次头，以保证每齿均匀地去除余量。
(4)注意事项：为了防止切入切出时刀尖崩刀，在螺纹的两端各倒30º角。为了准确地控制每次吃刀深度，在横向进刀放一百分表。
6，刀具硬车淬火钢的现场实例
淬火钢的切削，是难切削材料有代表性的一种。以前人们认为它硬度高，只能磨削。现在由于切削技术的进步，以车削、铣削、刨削和钻削代替磨削也习以为常了。
(1)车冷镦轴承滚子模具顶杆，材质为合金工具钢Crl2MoV，淬火后硬度为HRC62～66。由于工件细长，怕淬火，变形大，留了2 mm的余量，给磨削带来困难，改为车削。原来用硬质合金刀具几何参数是：γ。=－8o，α。=8o，κr=75o，κ'r=15o，γε=0.5mm。切削用量是：νc=15 m/min，aP=0.3～0.5mm，f=0.1～0.2mm/r。刀具耐用度为35min不到，表面粗糙度为Ra=3.2～1.6μm；改用华菱超硬BN-S20牌号CBN刀具加工时，线速度提高5倍，吃刀深度提高2.5倍，2mm加工余量一刀加工完成，经过对比刀具寿命不但比硬质合金高，而且与市场上同类CBN刀具相比，寿命高处3倍，加工表面粗糙度为Ra0.8。
(2) 刨淬火后的高速钢，材质为W18Cr4V，硬度为HRC64，工件尺寸120mm×40mm。刀具材料为硬质合金。刀具几何参数是：γ。=－10o，α。=6o～8o，κr=45o，κ'r=15o，γs=－10o，γε=1mm。切削用量是：νc=10 m/min，aP=0.5～0.8mm，f=0.1～0.15mm/行程，刀具耐用度为21min，表面粗糙度为Ra=3.2μm。
(3)车削淬火后的轴承钢 (GCrl5)，硬度为HRC62。工件为轴承外环。采用硬质合金刀具，刀具几何参数是：γ。＝－6º，α。＝8º，κr＝45º，κ＇r＝45º，γε＝1.2mm，λs ＝0º。切削用量是：νc＝15m/min，aP＝0.3mm，f＝0.1～0.2mm/r。刀具耐用度为15min，表面粗糙度为Ra＝1.6μm。采用华菱CBN牌号BN-H1时，切削参数为是：νc=115 m/min，aP=0.3mm，f=0.1～0.2 mm/r。刀具耐用度为55min，表面粗糙度为Ra≦0.8μm。如果要求光洁度Ra1.6，每个刃口可加工时长为120分钟。
7，以车代磨工艺成本与风险
与磨削相比，以车代磨技术比磨削具有更高的加工效率。在硬车削中，华菱BN-S10可采用大切深间断切削、加上高的工件转速，其金属切除率通常是磨削加工的3～4 倍，所消耗的电能及人工，物料耗材却只有磨削的1/5。
风险因素：硬车所用机床间隙和刚性决定了震刀、让刀问题的发生几率，亦会影响加工工件的尺寸精度和表面粗糙度，所以用户需要根据自身工件要求咨询选用。
华菱超硬刀具研发部
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