CBN刀具-淬硬鋼硬車加工的理想刀具

2020-12-21 難切削材料加工技術

淬硬鋼一般都是高碳鋼或者是高合金鋼。熱處理後硬度在HRC50以上，如典型淬硬鋼零部件齒輪硬度HRC58-62，軸承HRC60-62，模具HRC65，對於剛接觸淬火鋼件的工廠很多都不知道怎麼解決，針對此類工件選擇CBN刀具加工，連續-斷續工況均有合適刀片加工，助力機械製造業快速發展。

淬火現場

1、淬硬鋼的淬火工藝及淬火後工件優勢

所謂的淬火就是把鋼加熱到某一適當溫度，如亞共析鋼加熱至AC3以上30-60℃，保持一定時間後，使其急速冷卻的工藝過程稱為淬火。淬火的冷卻介質可以是水也可以是油。

淬火一般是搭配回火使用，也稱為淬回火後工件。

淬火後的工件具備以下優勢：鋼件硬度和耐磨性得到提高，同時通過回火，大幅提高鋼件的強度、韌性及疲勞強度，廣泛應用於工、模、量具及要求表面耐磨的零件，如齒輪齒輪軸、軋輥、軸承、絲槓、球籠等行業。

2、淬硬鋼件的常見材質及淬火後硬度

（1）齒輪/齒輪軸：常見材質有20CrMnTi，40Cr，42CrMo，硬度HRC58-62之間，適合採用BN-H10，BN-H21材質CBN刀具加工。

（2）軸承：常見材質有GCr15，42Crmo，硬度在HRC60-62之間，其中風電軸承，輪轂軸承，冶金軸承，迴轉支承軸承較為常見。適合採用BN-H200，BN-H11材質CBN刀具加工。

（3）滾珠絲槓：常見材質為GCr15，硬度HRC60-62，適合採用CBN刀具BN-S20材質精車。

（4）球籠：常見材質為53號中碳鋼（S53C日本牌號），硬度在HRC58-63之間，適合採用BN-H10 C25材質CBN塗層CBN刀具加工。

（5）同步器：常見材質為20CrMnTi，硬度HRC58-62，適合採用BN-H10材質，BN-H20材質加工。

（6）模具：常見材質為Cr12moV，硬度HRC65，適合採用BN-S200材質CBN刀具加工。

3、淬硬鋼加工刀片選擇

（1）如果單件偶爾性生產，可用合適牌號的普通硬質合金刀具進行加工，如果批量加工淬火鋼/淬硬鋼，根據工件硬度和加工餘量在塗層硬質合金，陶瓷刀具，CBN刀具三種刀具材質中選用。

（2）塗層硬質合金刀具適合地速切削加工HRC45以下淬火鋼件，如果出現燒刀時選擇陶瓷刀具和CBN刀具；

（3）陶瓷刀具，CBN刀具和金剛石刀具三種相比，陶瓷和金剛石的耐熱性不如CBN刀具，而且陶瓷刀具更脆，不適合斷續加工，適合連續加工HRC45-55之間的淬火鋼件。

（4）金剛石刀具和CBN刀具統稱為超硬刀具，但金剛石刀具一般加工有色金屬和非金屬材料，所以在淬火鋼/淬硬鋼這種黑色金屬領域，選擇CBN刀具效果更理想。

（5）CBN刀具是目前加工淬火鋼/淬硬鋼的理想切削刀具，基本結合了以上三種刀具的優點，CBN刀具硬度僅次於金剛石，比陶瓷刀具和硬質合金刀具硬度都高，從而耐磨性好，同時CBN刀具後期經過超硬材料行業的不斷研發，BN-S20材質抗衝擊韌性優異，可代替陶瓷刀具斷續加工，同時可代替硬質合金刀具高速切削。

CBN刀具

4、CBN刀具硬車加工淬硬鋼的參數範圍

在切削加工硬度HRC50以上的淬火鋼/淬硬鋼件時，CBN刀片的切削速度應在50～120m/min。切深在0.1～0.3mm，進給量在0.05～0.025mm/r，

CBN刀具加工淬火鋼/淬硬鋼工件其表面粗糙度最高可達Ra0.3μm，尺寸精度可達0.01mm，可達到用數控磨床加工的水平。

備註：經濟切削線速度，是目前採用國產硬車工具機實測更為經濟的切削速度範圍，具體可根據工具機剛性和加工節拍要求調整，隨著高剛性硬車工具機的發展和普及，具體切削速度可適當提高。

CBN刀具硬車加工淬硬鋼的參數

5、CBN刀具硬車加工淬硬鋼的案例參數

BN-H05材質CBN刀具：精車加工淬硬鋼齒輪，切削參數：ap=0.1mm，Fr=0.1mm/r，Vc=180m/min；

BN-H10材質CBN刀片：連續切削淬火硬鋼，刃口複合式CBN刀片，經濟切削線速度Vc=120-230m/min；fn=0.1-0.25mm/r；

BN-H11材質CBN刀片：連續切削用，經濟切削線速度Vc=120-190m/min，Fn=0.1-0.3mm/r；

BN-H200材質CBN刀具：加工淬火鋼軸承，可承受斷續加工，切削參數：ap=1mm(粗),ap=0.15mm(精)，Fr=0.45mm/r，Vc=145m/min；

BN-H20材質CBN刀片：中等斷續切削用PCBN刀片，經濟切削線速度Vc=100-180m/min,fn=0.07-0.15mm/r，鑲嵌式結構（同BN-H11）。

BN-H21材質：強斷續切削CBN刀片，經濟切削線速度Vc=100-180m/min,fn=0.07-0.15mm/r，抗衝擊韌性較好，適合斷續切削HRC55以上淬火鋼件。

BN-S20材質：整體CBN刀片，非金屬粘合劑CBN刀具配方，可粗加工和斷續加工淬火件。用於修復模具，變形量大的大型淬硬鋼件，經濟切削線速度Vc=90--150m/min,Fn=0.1-0.45mm/r。

硬車加工淬硬鋼的現場

6、備註說明

CBN刀具還被稱為CBN刀片，PCBN刀具/刀片和立方氮化硼刀具/刀片，這幾種叫法都是一種產品，只是在機加工行業叫法不同而已；其實，在材料學領域，陶瓷刀片包含立方氮化硼刀片；而在金屬切削領域，CBN刀片常被作為一個獨立的分支進行探討。

硬車淬硬鋼的CBN刀片

注意事項

硬車加工淬硬鋼採用CBN刀具乾式切削

斷續加工淬硬鋼採用BN-H21材質精度高不斷刀

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