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超硬刀具可實(shí)現(xiàn)高效切削加工淬硬鋼
發(fā)布者：admin 時(shí)間：2024-01-15 17:06:00
隨著我國(guó)工業(yè)飛速發(fā)展，對(duì)機(jī)械零件的性能要求越來(lái)越高。為了提高機(jī)械零件的耐磨性，延長(zhǎng)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(lái)了難題。
刀具性能的優(yōu)劣對(duì)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。
一、淬硬鋼的定義及加工特點(diǎn)
淬硬鋼是指鋼件經(jīng)過(guò)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(méi)有塑性的一類鋼件。
淬硬鋼的切削加工特點(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。
由于淬硬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、淬硬鋼的熱處理工藝
淬硬鋼之所以具有良好的使用性能，熱處理是不可避免的工序，淬硬鋼常見(jiàn)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，為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等?；鼗鸬哪康闹饕牵合摷诖慊饡r(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(guò)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、淬硬鋼的機(jī)械加工工藝
淬硬鋼經(jīng)過(guò)熱處理之后需精加工，保證圖紙要求尺寸和表面粗糙度，但熱處理后的淬硬鋼件硬度高難加工，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(lái)提高工件精度，下面就簡(jiǎn)單介紹幾種淬硬鋼的機(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--驗(yàn)收交活。
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(kù)。
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(lái)看，以上幾種淬硬鋼件均需要磨削加工來(lái)保證圖紙要求，齒輪是由于屬于斷續(xù)切削，車刀無(wú)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(lái)達(dá)到表面光潔度。
三、采用以車代磨工藝加工淬硬鋼
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，車削代替磨削做為加工工序，實(shí)現(xiàn)以車代磨工藝。下面就簡(jiǎn)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)合金刀具上電鍍上一層耐磨材料，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2～18mm，耐磨層較薄，長(zhǎng)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(wú)異不耐磨；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(zhēng)的事實(shí)。
