第4个回答 2020-05-27
经过淬火后的钢件，由于硬度高，传统方式都是采用磨削工艺来获得，但为了提高加工效率，降低生产成本，随着刀具行业的不断发展，逐渐出现了以车代磨，以铣代磨工艺，但同样车削、铣削淬火后钢件难度较大，由于遇到断续切削工况，更难保证其加工效果。本文就重点介绍一下经过淬火后的钢件应该如何选择刀具材料，对其切削加工。
淬火后钢件的加工方式
淬火后的钢件常用的加工方式有车削（端面、外圆、切槽）、铣削（平面）、镗孔（内孔），攻丝等。
其中镗孔可在车床和镗床上完成，对于大型工件一般采用专业的镗床进行孔加工，对于小零件，回转零件可在车床上进行。
对于在车床上进行镗孔时，对于孔径16mm以下，建议采用专业的镗孔刀杆进行加工，对于16mm以上的可采用车刀杆代替镗孔刀杆进行加工。
淬火后钢件的加工难点
（1） 先是硬度问题：淬火后工件硬度一般HRC50以上，还有例如模具硬度达到HRC60以上，一般刀具很难加工；
（2）还有加工工况的问题：很多零部件的被加工位置有断续工况存在，如齿轮内孔，端面常有键槽和油孔，刀具很容易崩碎；
（3）其次就是工件淬火后存在变形量的问题：如风电轴承直径很大，一般在2米以上，被加工位置余量为1mm，但经过热处理后，部分位置余量达到3mm，在加工过程中突然从1mm变成3mm，很多刀具承受不了就出现崩刃的情况；
（4） 后还有精度和表面光洁度的问题：表面光洁度Ra0.8属于正常范围，如果同时要求很高精度的情况下，刀具的使用寿命就会急剧下降，影响生产效率。
切削刀具材质的发展过程
硬质合金刀具
应优先选用添加TaC或NbC的细晶粒或超细晶粒的硬质合金。因为在硬质合金中添加TaC或NbC后，可使期常温和高温硬度及抗弯强度提高。常用来切削加工淬火后钢件的硬质合金材质有YM051、YM052、YN05、YN10、600、610、726、758、767、813等。
热压复合陶瓷和热压氮化硅陶瓷刀具
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。其主要材质有AG2、AG3、AG4、LT35、LT55、AT6等。氮化硅基陶瓷是在Si3N4中加入TiC等金属元素，其硬度为HRA93～94，抗弯强度为700～1100MPa。其主要材质有HS73、HS80、F85、ST4、TP4、SM、HDM1、HDM2、HDM3，这两种陶瓷适用于车、铣、镗削淬火后钢件。
立方氮化硼（CBN）刀具
立方氮化硼（CBN）的硬度在HV8000～9000，复合抗弯强度为900～1300MPa，导热性比较好，耐热性为1400～1500℃，在800℃时的硬度为Al2O3/TiC陶瓷的常温硬度。同时具备很高的抗氧化能力，在1000℃时也不产生氧化现象，与铁系材料在1200～1300℃时也不发生化学反应。是刀具材料中 高的，非常适合淬火后钢件的粗加工和精加工。常用来切削加工淬火后钢件的刀具材质有：KBN700，KBN100，KBN150，KBS800，KBN200。
淬火后钢件加工刀具的切削参数选择
切削淬火后钢件的切削用量， 先确定合理的切削速度，其次是切削深度，再其次是进给量。
切削速度：一般淬火后钢件的耐热性为200～400℃，高于此温度时，材料的硬度就会下降。而硬质合金的耐热性为800～1000℃，陶瓷刀具材料的耐热性为1200℃，立方氮化硼的耐热性为1400～1500℃。所以在切削淬火后钢件时，要充分利用这一特性，切削速度Vc不能选择太低。硬质合金刀具Vc为30～75m/min；陶瓷刀具Vc为60～120m/min；立方氮化硼（CBN）刀具Vc为50～250m/min。如是断续切削时，vc为上述的1/2左右。
切削深度：一般根据加工余量和工艺系统刚度来选择。一般情况下，ap为0.1～3mm。
进给量：一般Fr为0.05～0.3mm/r。在工件材料硬度很高或断续切削时，应减小进给量，以防刀具崩刃。
车削加工淬火后钢件传动轴的案例参数
工件名称：传动轴
工件材料：20CrMo
工件硬度：62-65HRC
选用刀片：KBN150 VNGA160408
切削参数：Vc=132m/min,ap=0.1mm,fr=0.15mm/r
表面质量：Ra1.6
刀具使用寿命：145件/刃
冷却方式：湿切
相较于某品牌CBN刀片，KBN150材质刀具寿命提高45%。
强断续车削加工淬火后钢件齿轮的案例参数
加工工况:强断续切削端面
加工材料:20CrMnTi齿轮,HRC58-62
选用刀片:KBN200 WNGA080404
切削参数:ap=0.15mm,Fr=0.1mm/r,Vc=117m/min
冷却方式：干切
相较于某品牌CBN刀片，KBN200材质刀具寿命提高5倍。
车削加工淬火后钢件风电轴承的案例参数
工件名称：风电轴承滚道
工件材质：42CrMo4（硬度HRC58-63）
刀片型号：KBN100 RNMN090300
切削参数：Vc=260m/min，Fr=0.2mm/r，ap=0.1
加工方式：干式切削
相较于某 品牌CBN刀片，KBN100材质加工风电轴承表面光洁度达到Ra0.4，而且属于正常的后刀面磨损。
车削加工淬火后钢件滚珠丝杠的案例参数
加工材料：滚珠丝杠Gcr15
工件硬度:：HRC60-62
选用刀片：KBN700 CNGN120708
切削参数：ap=4.5mm,Fr=0.10mm/r，Vc=95m/min
加工方式：干切
相较于某品牌陶瓷刀片，BN-S20材质效率提高8倍，而且属于正常的后刀面磨损，没有出现不正常的崩损现象。
淬火后钢件滚珠丝杠切槽案例参数
加工零件：滚珠丝杠螺纹,Gcr15
工件硬度：HRC60-62
选用刀片：KBN150
切削参数：Fr=0.10mm/r，Vc=150m/min
冷却方式：干切
相较于某品牌CBN刀片，KBN150材质可满足Ra0.8的表面粗糙度，而且磨损状态为正常磨损。
淬火后钢件同步器齿套切槽案例参数
加工零件：同步器齿套
加工材料：齿轮钢（HRC58-63）
加工工序：精车齿套槽（连续切削）
刀片牌号：KBS800 VNGA160404S01020
切削参数：ap=0.15mm，Fr=0.1mm/r，Vc=170m/min
冷却方式：干切
相较于某品牌陶瓷刀片，BN-H20材质刀具寿命提高4倍，效率提高50%
淬火后钢件模具的铣削加工案例参数
工件材料：Cr12MoV（硬度HRC65）
刀具型号：KBN700 RNGN090300
切削参数：Vc=130m/min，Fr=0.12mm/r，ap=0.5mm
加工方式：干式切削
相较于某品牌CBN刀片，KBN700材质刀具寿命提高4%，单件刀具费用降低60%。