所謂高錳鋼,就是指錳含量約在10%~18%左右的鋼,是一種耐磨鋼。高錳鋼具有良好的耐磨性能以及抗衝擊性能,因此常用於工程中承受較大衝擊或壓力的耐磨零部件,如採石、挖掘、採礦、鑄造、煤炭及鋼鐵等行業。
在車削加工高錳鋼的過程中,由於高錳鋼具有導熱係數低、線膨脹係數大、易加工硬化等特點,因此很容易出現切削力大、切削溫度高、加工精度低及斷屑困難等問題,嚴重影響了高錳鋼製品的加工效率。
因此,博特刀具認為,選擇合適的刀具,並採用合理的切削加工工藝參數,是有效解決高錳鋼車削加工難題的關鍵。
一、高錳鋼車削加工的難點。
1、加工硬化。高錳鋼材料在表面遇到衝擊、突然加壓或摩擦後,表面材料會被劇烈強化,硬度可達50HRC以上,容易加劇刀具的磨損,甚至出現崩刀的現象。
2、切削力大,刀尖處應力集中。高錳鋼工件在車削加工過程中,材料表面會出現氧化層,導致切削力明顯增加,容易導致刀具崩刃。
3、切削溫度高。一般加工高錳鋼工件,都需要較大的切削力和切削功率,因此工件表面容易因切削產生極高的熱量,又因為高錳鋼本身的導熱係數低,所以工件車削區的溫度很高,導致刀具切削刃熱磨損,影響刀具壽命。
4、加工精度低。高錳鋼材料的低導熱係數、高切削溫度、線膨脹係數,都會導致加工工件表面出現熱變形,影響車削的精度,造成工件表面粗糙度大。
5、切削韌性大,不易斷屑。高錳鋼材質經過處理後有極高的韌性,材料的伸長率和變形係數都比較大,車削加工時不易捲曲和斷屑,因此處理困難。
二、高錳鋼加工刀具的選擇。
高錳鋼材料具有極高的硬度和耐磨性,是一種典型的難加工材料,因此在刀具的選擇上,要優先選用硬度高、強度高、韌性好、熱硬性高、耐磨性好和導熱係數高的刀具,如塗層硬質合金刀具、陶瓷刀具等。
不過,最好的選擇還是CBN刀具(立方氮化硼刀具)。CBN刀具的硬度僅次於金剛石,即使在高溫下也能保證超高的硬度。同時,CBN刀具極佳的耐磨性和抗衝擊韌性,也能保證不會出現崩刀、劇烈磨損等問題。
三、CBN刀具車削加工高錳鋼案例。
高錳鋼材料有較高的塑形和韌性,為避免車削加工中出現諸如加工硬化、斷屑困難、刀尖應力集中甚至崩刃等現象,因此要要合理選擇刀具的幾何參數。
在切削參數的選擇上,也要根據實際的加工工況來確定,設定的車削速度不宜太高,同時也應選擇較大的切削深度和進給量,避開毛坯表層和前一次走到造成的硬化層。下圖為博特CBN刀具車削加工某高錳鋼工件的切削參數:
四、總結。
從以上內容來看,使用CBN刀具車削加工高錳鋼工件,不僅提升了車削速度,而且進給量也同樣提高不少,使用壽命也比硬質合金刀具高出十幾倍,是高錳鋼加工的首要選擇。