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。

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。

   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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