101切削高錳鋼如何選擇刀具材料.doc

切削高錳鋼如何選擇刀具材料1、高錳鋼的類(lèi)別與性能 錳含量約為1118的鋼稱(chēng)高錳鋼。常用的鑄造高錳鋼ZMn13的化學(xué)成分為：Mn含量1114，c含量1.01.4，Si含量0.31.0，P含量0.03，S含量0.05?？煞譃楦咛几咤i耐磨鋼、中碳高錳無(wú)磁鋼、低碳高錳不銹鋼和高錳耐熱鋼。高錳鋼是一種耐磨鋼，經(jīng)過(guò)水韌處理的高錳鋼可以得到較高的塑性和沖擊韌性。高錳鋼具有很高的耐磨性，雖然它的硬度只有HB210，但它的屈服點(diǎn)s較低，只有b的40，因此具有較高的塑性和韌性。高錳鋼在受到外來(lái)壓力和沖擊載荷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的塑性變形或嚴(yán)重的加工硬化現(xiàn)象，鋼被劇烈強(qiáng)化，硬度顯著提高，可達(dá)HB450550，因此有了較高的耐磨性。2、高錳鋼的切削加工性能(1)加工硬化嚴(yán)重：高錳鋼在切削過(guò)程中，由于塑性變形大，奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)晶粒的馬氏體組織，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的硬化現(xiàn)象。加工前硬度一般為HB200220，加工后表面硬度可達(dá)HB450550，硬化層深度0.10.3 mm，其硬化程度和深度要比45號(hào)鋼高幾倍。嚴(yán)重的加工硬化使切削力增大，加劇了刀具磨損，也容易造成刀具崩刃而損壞。(2)切削溫度高：由于切削功率大，產(chǎn)生的熱量多，而高錳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)比不銹鋼還低，只有中碳鋼的1/4，所以切削區(qū)溫度很高。當(dāng)切削速度Vc1200),允許用較高的切削速度，但脆性大，切削時(shí)容易崩刀。4，立方氮化硼（CBN）材料的特點(diǎn)：硬度高（73009000HV)，耐熱性高（13001500度），耐磨性好，化學(xué)穩(wěn)定性高于金剛石，與鐵族金屬的親和力小，切削性能好，一般脆性較大，此時(shí)可以選擇抗沖擊韌性?xún)?yōu)異的CBN刀具牌號(hào)，譬如高錳鋼磨輥和高錳鋼軋臼壁（破碎機(jī)圓錐）零件加工用的BN-K1或BN-S20兩種牌號(hào)；由于此類(lèi)非金屬粘合劑CBN刀具的韌性和耐磨性的優(yōu)異，使得可以勝任高錳鋼的粗加工和精加工。 4加工高錳鋼時(shí)如何確定刀具的切削三要素切削高錳鋼，無(wú)論選擇什么刀具材料，刀具的切削用量基本按照如下原則進(jìn)行：粗加工時(shí)，應(yīng)盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度，故一般優(yōu)先選擇盡可能大的切削深度ap，其次選擇較大的進(jìn)給量f，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定合適的切削速度。精加工時(shí)，首先應(yīng)保證工件加工精度和表面質(zhì)量要求，故一般選用較小的進(jìn)給量f和切削深度ap，而盡可能選用較高的切削速度c。1，切削深度ap的選擇 1）切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量來(lái)確定。粗加工時(shí)，除留下精加工余量外一次走刀應(yīng)盡可能切除全部余量。當(dāng)加工余量過(guò)大，工藝系統(tǒng)剛度較低，機(jī)床功不足，刀具強(qiáng)度不夠或斷續(xù)切削的沖擊振動(dòng)較大時(shí)，可分多次走刀。切削表面層硬皮的鑄鍛件時(shí)，應(yīng)盡量使ap大于硬皮層的厚度，以保護(hù)刀尖。 2）半精加工和精加工的加工余量一般較小時(shí)，可一次切除，但有時(shí)為了保證件的加工精度和表面質(zhì)量，也可采用二次走刀。2，進(jìn)給量f的選擇 切削深度選定后，接著就應(yīng)盡可能選用較大的進(jìn)給量f。粗加工時(shí)，由于作用在工藝系統(tǒng)上的切削力較大，進(jìn)給量的選取受到下列因素限制；機(jī)床刀具工件系統(tǒng)的剛度，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度，機(jī)床有效功率與轉(zhuǎn)矩，以及斷續(xù)切削時(shí)刀片的強(qiáng)度。半精加工和精加工時(shí)，最大進(jìn)給量主要受工件加工表面粗糙度的限制。工廠中，進(jìn)給量一般多根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按一定表格選取（詳見(jiàn)車(chē)、鉆、銑等各章有關(guān)表格），在有條件的情況下，可通過(guò)對(duì)切削數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索和優(yōu)化。3、切削速度c的選擇 在切削深度ap選定以后，可在保證刀具合理耐用度的條件下，用計(jì)算的方法或用表法確定切削速度c的值。在具體確定c值時(shí)，一般應(yīng)遵循下述原則： 1）粗車(chē)時(shí)，切削深度和進(jìn)給量均較大，故選擇較低的切削速度；精車(chē)時(shí)，則選擇較高的切削速度。 2）刀具材料的切削性能越好時(shí)，切削速度也可選得越高。因此，硬質(zhì)合金刀具的切削速度可選得比高速鋼高度好幾倍，而立方氧化硼刀具的切削速度又可選得比硬質(zhì)合金刀高許多，刀具牌號(hào)適用的線速度可參考刀具廠家的推薦參數(shù)，華菱BN-S20牌號(hào)CBN刀具切削線速度v=60-85m/min；精加工線速度可達(dá)v=135m/min。5、鉆削高錳鋼的刀具及注意事項(xiàng)隨著刀具材料的發(fā)展，使得加工高錳鋼已經(jīng)從90年代的硬質(zhì)合金刀具發(fā)展到目前的非金屬粘合劑氮化硼刀具，例如目前廣泛應(yīng)用的BN-S20和BN-k1牌號(hào)是一種機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片，廣泛用于高錳鋼零件的車(chē)削和銑削中。而對(duì)于高錳鋼零件的鉆孔，目前仍采用特殊涂層的高速鋼刀具材料和硬質(zhì)合金刀具材料居多。1、幾種鉆ZGMn13鋼常用的硬質(zhì)合金鉆頭 1） 通用硬質(zhì)合金鉆頭。一般采用YG或YW系列牌號(hào)的合金，這種鉆頭采用鑲片焊接形式，鉆頭耐用度高。為了保持鉆頭鋒利，外緣轉(zhuǎn)角磨損尺寸小于lmm 時(shí)就應(yīng)該及時(shí)重磨。鉆削時(shí)冷卻要充分，不能間斷冷卻。2） 硬質(zhì)合金群鉆。這種硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)與制造，與通用硬質(zhì)合金鉆頭相同。鉆頭一般用40Cr制造，刀片材料可用YG8或YW2，若選用齒冠刀頭，則鉆削效果更好。適當(dāng)選擇切削用量，可以使切削溫度控制在600左右范圍內(nèi)，這時(shí)加工條件較為有利。3） 無(wú)橫刃焊接式硬質(zhì)合金淺孔鉆。這種鉆頭與通用硬質(zhì)合金鉆頭的顯著區(qū)別在于沒(méi)有橫刃，由于鉆頭沒(méi)有橫刃，因此鉆削時(shí)軸向力較小，可降低3050。4）可轉(zhuǎn)位淺孔鉆?？赊D(zhuǎn)位淺孔鉆的刀具角度由刀槽和刀片兩部分構(gòu)成，所以對(duì)于刀體的加工精度要求較高。鉆頭在鉆削中定心好，切削平穩(wěn)，加工精度高。使用過(guò)程中須注意，當(dāng)孔鉆通的瞬時(shí)，有一薄片飛出，要安全防護(hù)。5）采用加熱工藝鉆削高錳鋼ZGMn13 ：加熱方法主要有乙炔一氧氣火焰加熱法。應(yīng)用這種簡(jiǎn)易加熱方法鉆削時(shí)將乙炔一氧氣氣焊槍對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心位置加熱，范圍約為孔直徑的2倍，加熱到450左右，即鋼板見(jiàn)紅后，離開(kāi)加熱立即下鉆，可以采用高轉(zhuǎn)速大進(jìn)給。實(shí)際證明乙炔一氧氣加熱鉆削高錳鋼是一種簡(jiǎn)單實(shí)用效率高的機(jī)工方法。2、用硬質(zhì)合金群鉆鉆高錳鋼時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題： (1)合理選擇切削用量：切削速度太低或進(jìn)給量太大，都會(huì)使切削力增加，容易造成切削崩碎。一般取Vc=3040m/min，f=0.070.1 mm/r。 (2)要充分使用冷卻液：高錳鋼的線膨脹系數(shù)大，鉆孔時(shí)應(yīng)充分使用冷卻液，有條件的可將工件浸在冷卻液中鉆孔，以防止因孔的收縮將鉆頭咬死損壞。 (3)嚴(yán)格控制鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)：鉆削過(guò)程中如聽(tīng)到刺耳的尖叫聲或發(fā)現(xiàn)鉆頭外緣轉(zhuǎn)角處后角棱邊磨損約1 mm時(shí)，應(yīng)及時(shí)將鉆頭進(jìn)行重磨，否則繼續(xù)使用會(huì)加快鉆頭磨損