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淬火钢断续切削加工用CBN刀具研究
发布单位:郑州华菱超硬材料有限公司. 所属类别: 应用案例 . 发布时间:2017/7/15. 点击查阅: 5660 次.
淬火钢断续切削加工用CBN刀具研究
   淬火钢作为一种难切削加工材料,一直是CBN刀具行业研究课题,特别是断续切削加工淬火钢一直是个老大难,CBN刀具在断续切削加工淬火钢时会以每分钟100次以上的冲击来完成加工,对CBN刀具的抗冲击性能是个很大的挑战。
淬火钢的断续切削加工特点
根据一次连续切削延续时间的长短及切削时间占总时间的比例,可将个工件切削分为连续切削、高频率断续切削和低频率断续切削;断续面切削,加工中工件与车刀刀具不断受冲击和振动,加工中经常出现掉件、动件、碎刀、闷车等现象。工作效率低,质量难保证。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,虽然淬火钢硬车削已经很普及,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
淬火钢断续切削加工用CBN刀具的研究
   1,淬火钢的硬度换算误区
   淬火钢的硬度用附加公式HRC=100-37353/(HV+200)来进行辅助换算可以得到非常精确的结果,该公式在实际应用中非常方便。这与大家经常用的硬度对照表一般是《黑色金属硬度及强度换算表》,并不适合淬火钢和高速工具钢。例如,金属硬度和强度对照表中的HV700对照HRC硬度为59.5;而按照《淬硬高速钢洛氏硬度和维氏硬度换算标准》HV700换算得出HRC硬度值为41.6;相差近20个HRC硬度!
   2,淬火钢断续切削加工时用刀具选择
   断续切削加工淬火钢时,根据工件硬度和加工参数在涂层硬质合金,CBN刀具两种刀具材质中选用。(陶瓷刀具抗冲击性能差,一般只有连续精加工时可以考虑对比选用)
  (1),涂层硬质合金刀具:适合HRC45以下硬度工件的加工,相对来讲需低速车削,如果是偶尔性加工淬火钢,可以考虑硬质合金牌号,如YT726等牌号。
  (2),CBN刀具:对淬火后硬度在HRC45硬度以上的工件适合,CBN刀具分两种,市面上插常见的焊接复合式CBN刀具一般吃刀深度只能控制0.3mm以下为佳。且遇到断续切削加工时常崩刀,虽然国外CBN刀具鼓吹一些新牌号CBN刀具能够断续切削,但大部分是对于弱断续切削,而且是超精加工光刀时候使用。目前国内做CBN焊接刀具的厂家有很多,大部分是用国外CBN复合片经切割、焊接制成各种CBN刀具,对国外CBN刀具的复杂牌号特性弄得不并是很清楚,这也是国内CBN焊接刀具市场的尴尬处境。
    针对淬火钢断续切削加工的难题及CBN刀具行业亟待决绝问题,华菱超硬研发的BN-S10,BN-S20牌号CBN刀具断续车削淬火钢是刀具行业的一大进步,  
   图一:BN-S20牌号刀具对于淬火钢的强断续切削加工大型齿轮(齿圈)渗碳淬火后变形严重,齿轮齿圈外圆变形量高达2mm,淬火后的硬度为HRC60-65切削线速度:50--70m/min, 吃刀深度1.5--2mm   走刀量0.15-0.2mm/每转,一次走刀加工完所有余量,原来用的进口陶瓷刀具只能多次走刀加工才能把变形量切掉,而且崩刃严重,刀具使用成本非常高。
刀具试切结果:BN—S20牌号CBN刀具比原来用的进口刀具抗冲击,在吃刀深度增大三倍的情况下寿命是原用刀具的6倍,切削效率整整提高3倍(原来是三次走刀,现在是一次走到完成)。工件表面粗糙度也达到用户要求,难能可贵的是刀具的失效形式并不是让人担心的崩刀刃,而是正常的后刀面磨损。此次断续车削淬火齿轮外圆实验,打破了业内CBN刀具不能用于强断续车削淬火钢的神话,在刀具学术界引起很大的轰动。
   图二:用BN-H20牌号刀具加工汽车齿轮端面内孔,端面加工为连续切削面,内孔有油孔为轻微断续面,使用的华菱BN-H20焊接式CBN刀具,精加工。
CBN刀具角度与寿命的关系
   断续切削加工硬度HRC65淬火钢工件,CBN刀具角度为0.2*20度负倒棱,刀杆设计有装卡前角(-6度)和后角(6度)。淬火钢断续切削加工过程中,影响刀具寿命的主要原因为机械冲击;当负倒棱角度较大时,切削温度与机械冲击综合作用是影响刀具寿命的主要因素。
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