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超硬刀具可實現高效切削加工淬硬鋼
發布者：admin 時間：2024-01-15 17:06:00
隨著我國工業飛速發展，對機械零件的性能要求越來越高。為了提高機械零件的耐磨性，延長其使用壽命，很多結構鋼零件常常采用淬火處理。但淬火后的零件強度和硬度較高，塑性較差，這就給切削加工帶來了難題。
刀具性能的優劣對切削加工的效率和加工精度至關重要。提高刀具性能一直是機械制造領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
淬硬鋼是指鋼件經過熱處理后獲得馬氏體組織，其硬度(大于HRC50) 高，強度也高，幾乎沒有塑性的一類鋼件。
淬硬鋼的切削加工特點：（1）硬度高、強度高，塑性接近0；（2）切削力大、切削溫度高；（3）不易產生積屑瘤；（4）導熱系數低。
由于淬硬鋼具有良好的使用性能，廣泛應用于交通行業，風電行業，機床行業，模具行業等領域，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，減少殘余應力。淬火、回火是一起的，淬火后直接回火，在精加工之前進行，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，強度和耐磨性，為后道熱處理作好組織準備等。回火的目的主要是：消除鋼件在淬火時所產生的應力，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。
經過熱處理之后，工件的硬度一般在HRC45以上，有的甚至達到HRC60以上，不同的工件，工作性質不同，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、淬硬鋼的機械加工工藝
淬硬鋼經過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，部分工件屬于斷續切削或表面精度要求高，常采用磨削方式來提高工件精度，下面就簡單介紹幾種淬硬鋼的機械加工工藝。
齒輪的加工工藝：下料—鍛造—正火—粗車—調質熱處理(淬火+高溫回火)—精車—齒面磨削加工--驗收交活。
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—檢驗入庫。
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。
從加工工藝來看，以上幾種淬硬鋼件均需要磨削加工來保證圖紙要求，齒輪是由于屬于斷續切削，車刀無法加工；而滾珠絲杠和汽車半軸就屬于表面精度高，采用磨削方式來達到表面光潔度。
三、采用以車代磨工藝加工淬硬鋼
隨著切削技術的不斷發展，刀具行業依次研制出涂層硬質合金刀具，陶瓷刀具和立方氮化硼刀具，車削代替磨削做為加工工序，實現以車代磨工藝。下面就簡單介紹一下這三種刀具的性能。
涂層硬質合金刀具：是在韌性較好的硬質合金刀具上電鍍上一層耐磨材料，比未涂層的硬質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，長時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合金刀具無異不耐磨；或者遇到斷續時涂層硬質合金刀具刃口崩裂，導致磨損加劇，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，不能斷續切削和大余量車削，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一樣脆性大是不爭的事實。
