淬火后淬硬钢加工刀具选择-PCBN刀片

淬硬钢具有硬度高、抗拉强度高、导热系数低、脆性大等特点，根据工件材料的可加工性将其归类为9A，属于难切削材料，成为生产中的主要切削问题。但只要合理选择刀具材料、几何参数、切削参数和操作工艺，就能成功地完成淬火钢的切削加工，达到所需的加工精度和表面质量。

第一部分 淬硬钢的特性

淬硬钢是指淬火后组织转变为马氏体，硬度大于50hrc的钢在难加工材料中占很大比例。传统加工淬火钢的方法是磨削，但为了提高加工效率，解决工件形状复杂而不能磨削，淬火后变形而产生较大的形位误差的问题，车削、铣削、刨削、钻孔、铰削等切削方法常被采用。

第二部分 切削淬硬钢的特点

（1） 淬硬钢的主要性能是硬度和强度高，几乎没有塑性。淬硬钢硬度达到50-60hrc时，抗拉强度m为2100-2600mpa，属于难切削材料。

（2） 切削力大，切削温度高。为了从高硬度、高强度的工件上切屑，单位切削力C可达到4500mpa，切削温度比普通钢高50%以上。

（3） 不易产生切屑瘤。由于淬火钢具有较高的硬度和脆性，切削温度高于产生积屑的条件，因此不会产生积屑，获得较低的表面粗糙度。

（4） 刀具容易崩刃和磨损。由于淬火钢的特性，切削力和切削热集中在刀刃附近，容易造成刀具的断裂和磨损。

第三部分 淬硬钢加工刀具的选择

合理选择刀具材料是切削淬火钢的重要条件。根据淬火钢的性能和切削特点，选择硬度高、耐磨性好、耐热性高、具有一定弯曲强度和良好导热性的刀具材料。

（1） 硬质合金刀具。细晶硬质合金或超细晶硬质合金应优先加入TAC或NBC。在硬质合金中加入TAC或NBC，可提高硬质合金的常温和高温硬度和抗弯强度。硬质合金经晶粒细化后，弯曲强度BB提高了600～800mpa，降低了刀具的切削磨损。切削淬火钢常用的硬质合金有ys8、yg600、yg610、yg726、yg758和YG813。如果没有这种牌号，只要是硬质合金都可以切削加工淬火钢，但刀具容易磨损，刀具耐用度低。

（2） 陶瓷刀片。在氧化铝中加入tic等金属元素，采用热压工艺，提高了陶瓷的致密化程度和性能。陶瓷的硬度为95.5hra，抗弯强度为800-1200mpa，耐热性为1200℃。可用于陶瓷刀具车削、铣削、刨削、镗削淬火钢。切削速度和刀具耐用度均高于硬质合金。

（3） 立方氮化硼刀片（PCBN）。其硬度为8000-9000hv，耐热性为1400-1500℃，与硬质合金复合后的弯曲强度为1500MPa，最适合淬火钢的半精车和精车。

用于加工淬硬钢的CBN刀具常见刀具牌号如下：

第三部分 淬硬钢的切削参数推荐

切削淬火钢的切削参数主要根据刀具材料和工件材料的物理力学性能、工件形状、工艺系统刚度和加工余量来选择。首先确定合理的切削速度，然后确定切削深度，最后确定进给速度。

（1） 切削线速度。淬硬钢的耐热性一般为200-400℃。当温度高于这个温度时，材料的硬度就会降低。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℃。因此，在切削淬硬钢时，要充分利用这一特性，切削速度Vc不能太低。硬质合金刀具Vc为30-75m/min；陶瓷刀具Vc为60-120m/min；PCBN刀具Vc为100-200m/min；断续切削时Vc约为上述的1/2。

（2） 切削深度。一般根据加工余量和工艺系统刚度来选择。一般ap为0.1-3mm。

（3） 进给量。一般Fr为0.05-0.3mm/r，当工件材料硬度很高或断续切削时，应降低进给速度，防止刀具崩刃。

第四部分 淬硬钢切削应注意的问题

① 用上述刀具连续车削淬硬钢时，切屑呈深红色，说明Vc值是合理的。当Vc值过高时，刀具耐用度较低。相反, 工件的切削表面不软化，刀具耐用度也较低。

② 间断切削时，Vc值应相对较低。

③ 使用硬质合金钻头钻淬硬钢小孔时，Vc值应合理（Vc=15-30m/min），钻头应经常拔出，排屑，防止钻头因工件的热膨胀和冷收缩而被夹扭。淬火钢硬度小于50hrc时，也可用高速钢钻钻孔。此时Vc≤5m/min，钻头外缘前角可适当减小。

④ 车削淬硬钢螺纹时，应先将比齿高30°-45°的角切入和切出，以便顺利切入和切出，防止切削，每次切削深度应较小。

第五部分 结论

（1） 淬硬钢可以用硬质合金、陶瓷和PCBN刀具材料切割。

（2） 切削淬硬钢时，应根据具体情况，合理选择刀具的几何参数和切削参数，掌握使用中的注意事项。

（3） 用PCBN刀具切削淬硬钢，可以实现车削代替磨削，提高加工效率。