滲碳淬火鋼是經過滲碳淬火工藝之後的高硬度鋼件,滲碳淬火工藝常用於低碳鋼、低碳合金鋼,如20Cr,20CrMnTi等,如滲碳淬火後齒輪硬度一般在HRC58-62之間,20Cr滲碳淬火鋼零件硬度也在HRC55度以上。針對如此高硬度鋼件的車削加工和高精度鉸孔刀具該如何選擇呢?

加工滲碳淬火鋼刀具方案——數控工具機車削刀具
為滿足使用要求,滲碳淬火鋼齒輪硬度要求,以20CrMnTi齒輪為例,齒面HRC58-62度,齒面滲碳層深度<1.8mm,齒輪精度等級6級,齒輪粗糙度Ra為1.6~0.8。
(1)粗加工滲碳淬火鋼齒輪刀具:用於大型齒輪、齒圈(如高鐵齒輪、工程機械大齒圈、重工行業用大齒圈等),滲碳淬火後,外徑均脹大,齒寬大小不同時,齒寬方向呈錐形或腰鼓形,變形量達到2mm,同時硬度高達HRC60~65度,此情況選擇整體聚晶刀片BN-S20加工,BN-S20整塊兒都是立方氮化硼超硬材料,中間沒有安裝孔,更抗衝擊。如BN-S20 SNMN120712粗車加工HRC60度齒輪齒頂圓時,相比陶瓷刀片,在切削速度提高1倍的情況下,刀具壽命提高十幾倍。

(2)斷續加工滲碳淬火鋼齒輪刀具:用於高硬度淬火鋼齒輪的斷續加工,在高速切削淬火鋼齒輪時,如果有斷續切削存在,刀具會受到每分鐘100次以上的衝擊,現在很多齒輪工件,尤其是汽車齒輪,內孔和端面常有鍵槽和油孔出現,此情況選擇複合式PCBN刀片BN-H10和BN-H21、塗層CBN刀片BN-H20 C75可解決斷續加工淬火鋼齒輪的難題。如BN-H20 C75 CNGA120408刀片在斷續加工20CrNiMo齒輪內孔及端面時,以300轉的高速乾式切削,加工效果非常好,而且齒圈的表面粗糙度達Ra0.8以內。

(3)精車加工滲碳淬火鋼齒輪刀具:用於對精度、光潔度要求非常高的齒輪加工,部分齒輪工件表面粗糙度要求高,需要達到Ra0.2,尺寸精度要求保證2絲以內,此情況選擇精車刀片BN-H05可以滿足要求。如BN-H05 CNGA120408在以180m/min的線速度幹切下,在保證Ra0.8光潔度的前提下,刀具使用壽命比某品牌PCBN刀片提高45%,而單價相差無幾。

加工滲碳淬火鋼刀具方案——加工中心鉸孔刀具
眾所周知,在加工高硬度的精密小孔方面,立方氮化硼(或金剛石)鉸刀正逐步取代國內廣泛的研(珩)孔工藝。此類鉸刀能在常規的研(珩)餘量內高效率地完成鉸削,最大餘量(雙向)可達0.15mm,且該刀具的壽命非常高。為保證較高的刀具使用壽命,在設計鉸刀時,需要跟刀具工程師進行有效溝通後,根據加工需求定製成套的研磨鉸刀。
HDK金剛石或立方氮化硼(CBN)鉸刀加工出的孔,尺寸分散度小,幾何形狀精度高(可達0.002mm),表面粗糙度小(Ra<0.4~0.2μm),刀具壽命長且生產率高,目前已廣泛用於加工液壓元件的主閥孔、機械和儀表各種精密孔的最終加工上。

HDK金剛石或CBN鉸刀是以金屬鎳和鈷等作為粘結劑,把金剛石或CBN的細小顆粒包鑲在一定尺寸和幾何形狀的鉸刀基體(鉸刀套)表面上,再經過適當的修磨製成。鉸刀的結構有固定式和可調節式兩種,固定式鉸刀的特點是製造簡單,刀體剛性好,容易修磨,加工孔的尺寸穩定,但刀具壽命低。可調整式鉸刀的特點是工作尺寸可以調整,使用壽命長,但其製造精度要求高,刀體剛性差,鉸刀套易變形,故加工精度要稍低於固定式鉸刀。所以,在選擇鉸刀之前,要跟刀具工程師進行有效溝通後再進行選擇。
HDK金剛石或立方氮化硼(CBN)鉸刀的應用範圍很廣,單邊加工餘量可達0.05~0.15mm;除適於加工普通鋼件於鑄件外,還能加工鋁合金、黃銅、淬硬鋼和有機玻璃等材料的工件。