高強度鋼和超高強度鋼的切削加工

1、簡介：1什么是高強度鋼和超高強度鋼？所謂高強度鋼，是指那些在強度和韌性方面聯(lián)合很好的鋼種。低合金構(gòu)造鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)辦理后，擁有很好的綜協(xié)力學性能。其抗拉強度sb1200MPa時，叫高強度鋼；其抗拉強度sb1500MPa時，稱為超高強度鋼。超高強度鋼，視其合金含量的多少，可分為低合金超高強度鋼（合金含量不大于6%）、中合金超高強度鋼和高合金超高強度鋼。含一種合金元素的高強度合金鋼有鉻鋼、重點字：刀具夾具切削銃削車削機床測量什么是高強度鋼和超高強度鋼？所謂高強度鋼，是指那些在強度和韌性方面聯(lián)合很好的鋼種。低合金構(gòu)造鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)辦理后，擁有很好的綜協(xié)力學性能。其抗拉強度Cb1200MPa時，叫高強度鋼；其

2、抗拉強度Cb1500MPa時，稱為超高強度鋼。超高強度鋼，視其合金含量的多少，可分為低合金超高強度鋼（合金含量不大于6%）、中合金超高強度鋼和高合金超高強度鋼。含一種合金元素的高強度合金鋼有鉻鋼、鎳鋼、錳鋼等；含兩種合金元素的合金鋼有鉻鎳鋼、鉻錳鋼、鉻鉬鋼等；含三種以上合金元素的高強度合金鋼有鉻錳硅鋼、鉻鎳鎢鋼、鉻鎳鉬鋼、鉻錳鈦鋼、鉻錳鉬釩鋼等。高強度鋼和超高強度鋼的原始強度和硬度其實不高，可是經(jīng)過調(diào)質(zhì)辦理后可獲取較高的強度，硬度在HRC30?50之間。鋼的抗拉強度與硬度之間存在必然的關(guān)系。一般來說，硬度提高強度也隨之增高，但不能夠說高強度鋼就是高硬度鋼。所謂高強度鋼和超高強度鋼，是指綜合性能

3、而言的。淬火鋼的硬度很高，但不能夠稱為高強度鋼和超高強度鋼，其原因是它的綜合性能不好，幾乎沒有塑性，韌性也很差，只能作耐磨部件和工具。2高強度鋼和超高強度鋼有哪些切削特點?高強度鋼和超高強度鋼，由于加入不同樣量的合金元素，經(jīng)熱辦理后,Si、Mo、Ni等元素使固溶體加強，金相組織多為馬氏體，擁有很高的強度(最高可達1960MPa)和較高的硬度(HRC35)，沖擊韌性高于45號鋼，切削時擁有以下特點：1.刀具易磨損、耐用度低：高強度鋼和超高強度鋼，調(diào)質(zhì)后的硬度一般在HRC50以下，但抗拉強度高，韌性也好。在切削過程中，刀具與切屑的接觸長度小，切削區(qū)的應(yīng)力和熱量集中，易造成前刀面月牙洼磨損，增加后刀

4、面的磨損，致使刃口崩缺或燒傷，刀具的耐用度低。2.切削力大：高強度鋼和超高強度鋼的剪切強度高，變形困難，切削力在同樣的切削條件下，比切45號鋼的單位切削力大1.17?1.49倍。切削溫度高：這兩種鋼的導熱性差，切削時切屑集中于刃口相鄰很小的接觸面內(nèi)，使切削溫度增高。如45號鋼的導熱系數(shù)為50.2W/(m-K)，而38CrNi3MoVA的導熱系數(shù)為29.3W/(m-K)，僅為45號鋼的60%，切削38CrNi3MoVA時的切削溫度比切削45號鋼的切削溫度高100C左右。切削溫度高，刀具磨損加劇。斷屑困難：由于高強度鋼和超高強度鋼擁有優(yōu)秀的塑性和韌性，因此切削時切屑不易拳曲和折斷。切屑常圍繞在工件

5、表1高速鋼牌號的選擇和刀具上，影響切削的順利進行。刀具種類刀具資料W9Mo3Cr4V3Co10W12Mo3Cr4V3Co5SiW2Mo9Cr4VCo8車刀W10Mo4Cr4V3Co4NbW10Mo4Cr4V3AIW6Mo5Cr4V2AIW2Mo9Cr4VCo8W12Mo3Cr4V3Co5Si銃刀W9Mo3Cr4V3Co10W10Mo4Cr4V3Co4NbW10Mo4Cr4V3AI3切削高強度鋼和超高強度鋼時怎樣選擇刀具資料？高強度鋼和超高強度鋼擁有很高的強度成形銃刀和硬度，切削時要求刀具應(yīng)擁有較高的紅硬性、耐磨性及沖擊韌性，而且不易產(chǎn)生粘結(jié)磨損和擴散磨損。粗加工和斷續(xù)切削時，要求刀具擁有抗熱沖

6、擊性拉刀能。除金剛石刀具外，各樣刀具資料均能夠切肖在選擇刀具資料時，應(yīng)依照切齒輪刀具削條件合理選擇。高速鋼：采用高性能高速鋼切削高強度鋼和超高強度鋼，應(yīng)依照工件資料的性螺紋刀具能、形狀、加工方法和工藝系統(tǒng)剛性等特點,W6Mo5Cr4V2AIW18Cr4V4SiNbAIW6Mo5Cr4V5SiNbAIW2Mo9Cr4VCo8W12Mo3Cr4V3Co5SiW10Mo4Cr4V3Co4NbW10Mo4Cr4V3AIW10Mo4Cr4V3AIW6Mo5Cr4V2AIW2Mo9Cr4VCo8W12Mo3Cr4V3Co5SiW10Mo4Cr4V3AIW10Mo4Cr4V3AIW6Mo5Cr4V2AIW6

7、Mo5Cr4V5SiNbAIW6Mo5Cr4V2AIW2Mo9Cr4VCo8W12Mo3Cr4V3Co5SiW10Mo4Cr4V3Co4NbW9Mo3Cr4V3Co10W6Mo5Cr4V2AIW2Mo9Cr4VCo8W12Mo3Cr4V3Co5SiW10Mo4Cr4V3Co4NbW9Mo3Cr4V3Co10全面考慮刀具資料的耐熱性、耐磨性和韌性等。當工藝系統(tǒng)剛性較好、刀具型面簡單時，可采用鎢系、鎢鉬系高釩高鈷高速鋼；型面復(fù)雜時，可采用鎢鉬系、高碳低釩含鋁高速鋼或鎢鉬系高碳低釩高鈷高速鋼；當工藝系統(tǒng)剛性較差時，可采用鎢鉬系低釩含鋁高速鋼及鎢鉬系低釩高鈷高速鋼；在沖擊切削條件下，宜采用鎢鉬系高釩高

8、速鋼、鎢鉬系含鈮高速鋼或鎢鉬系含鋁高速鋼。不同樣的切削方式切削高強度鋼和超高強度鋼時，高速鋼牌號的選擇見表1。2.粉末冶金高速鋼和TiN涂層高速鋼：粉末冶金高速鋼，是由高速鋼粉末在高溫(1100c)、高壓(lOOMPa)下直接壓制，再鑄造成所需要的刀具形狀，加工淬火后刃磨而成。它擁有硬度高、高溫硬度好、耐磨性好的特點，合用于高強度鋼和超高強度鋼的切削。如原冶金部鋼鐵研究總院生產(chǎn)的FW12Cr4V5CO5(FT15)和FW1OMo5Cr4V2Co12等。高速鋼刀具TiN涂層，能夠延伸刀具耐用度2?3倍，提高切削速度25%。常用的涂層高速鋼刀擁有：麻花鉆、立銑刀、絲錐、齒輪滾刀、鉸刀和插齒刀等。3

9、.硬質(zhì)合金：依照硬質(zhì)合金的性能，它是切削高強度和超高強度鋼的主要刀具資料。一般應(yīng)選新式高性能硬質(zhì)合金或涂層硬質(zhì)合金。4.陶瓷刀具：它的硬度和耐熱性高于硬質(zhì)合金，贊同的切削速度比硬質(zhì)合金高1?2倍。在高強度鋼和超高強度鋼的切削中，陶瓷刀具主要用于車削和平面銑削的半精加工和精加工中。介紹選用Al2O3?TiC系列陶瓷，如AT6、AG2、T8、LT35、LT55等。5.立方氮化硼(CBN、PCBN)：這種刀具的硬度、耐磨性及耐熱性很高，PCBN的強度也很高，達1500MPa,合用于高強度鋼和超高強度鋼的車削和銃削，主要用于半精加工和精加工。簡介：陶瓷刀具車5切削高強度鋼和超高強度鋼時怎樣選擇切削用量

10、？各樣高強度鋼和超高強度鋼中的合金元素種類與含量不同樣，熱辦理后的力學物理性能差別也很大，因此應(yīng)依照不同樣的切削對象合理選擇切削用量。選擇切削用量的基出處則與一般切削同樣。切削高強度鋼時的切削速度應(yīng)比加工一般鋼材低些，為切削45號鋼的切削速度的50%左右。加工超高強度鋼應(yīng)更低一些，為切削45號鋼的切削速度的30%。采用高重點字：刀具夾具切削銑削車削機床測量切削高強度鋼和超高強度鋼時怎樣選擇切削用量？各樣高強度鋼和超高強度鋼中的合金元素種類與含量不同樣，熱辦理后的力學物理性能差別陶瓷刀具車也很大，因此應(yīng)依照不同樣的切削對象合理選擇切削用量。選擇切削用量的基出處則與一般切削同樣。切削高強度鋼時的切

11、削速度應(yīng)比加工一般鋼材低些，為切削45號鋼的切削速度的50%左右。加工超高強度鋼應(yīng)更低一些，為切削45號鋼的切削速度的30%。采用高速鋼刀具時，Vc=3?11m/min,f=0.03?0.3mm/r,ap=0.3?2mm;采用陶瓷刀具切削時，Vc=70?210m/min,f=0.05?1mm/r,ap=0.1?4mm;采用CBN（或PCBN）切削時，Vc=40?220m/min,f=0.03?0.3mm/r,ap0.8mm。采用硬質(zhì)合金刀具車削時，粗車或荒車時，Vc=10?90m/min,f=0.3?1.2mm/r,ap=4?20mm;半精車時，Vc=30?140m/min,f=0.15?0.

12、4mm/r,ap=1?4pmm;精車時，Vc=70120m/min,f=0.05?0.2mm/r,ac=0.05?1.5mm。在選擇切削速度時，應(yīng)試慮資料的強度，一般=1000?1500MPa時，Vc=85?40m/min,紀=1500?1700MPa時，Vc=58?35m/min;=2000?2150MPa時，Vc=35?10m/mi6怎樣解決切削高強度鋼和超高強度鋼時的斷屑問題?切削高強度鋼和超高強度鋼時的斷屑問題，是影響加工效率和生產(chǎn)自動化的重要問題。同時，解決好斷屑問題，也是提高加工質(zhì)量和刀具耐用度的重要手段。因此必定依照切削的條件和加工方式，選擇有效的斷屑舉措。1.利用刀片斷屑槽斷屑

13、：這種方法是最常用而比較簡單的斷屑方法。常用的刀具都能夠磨出必然的槽型，但一般一種槽型只能針對一種或幾種工件資料，在必然的切削用量范圍內(nèi)斷屑。焊接式硬質(zhì)合金刀具，能夠磨成槽底為圓弧槽，前寬深后窄淺的錐形槽、弧形槽、腰鼓形槽、棱形凸面槽等，見圖1和圖2。錐形斷屑槽刃磨起來比較簡單，其幾何參數(shù)見表5?；⌒尾垩男尾弁估饷娌蹐D1錐形斷屑槽圖2弧形槽、腰鼓形槽、凸棱面槽表5錐形斷屑槽參數(shù)WnRnLOP0(tCrfap(倒棱(mm)(mm)(mm)(mm/r)(mm)粗車4.5910881080.280.25?13?15半精車2.53410128100.2150.08?0.30.1?5精車1.512.5

14、2010880.2150.08?0.150.1?0.5阻擋式（或?qū)计鳎嘈迹翰捎每烧{(diào)式斷屑壓板或彈性斷屑板強迫斷屑，也是常采用的方法。鉆削、鏜削時可采用導屑器，防備切屑圍繞，見圖4.改變刀具幾何參數(shù)斷屑：在切削高強度鋼和超高強度鋼時，能夠經(jīng)過改變一個或幾個刀具幾何參數(shù)達到斷屑的目的。如加大主偏角、加大負倒棱寬度、減小前角等。但應(yīng)注意的是，改變刀具幾何參數(shù)時，必定綜合考慮工藝系統(tǒng)剛性和刀具耐用度。當機床剛性較差或弱剛性工件時，如加大倒棱寬度、減小前角，會使切削力增加，簡單惹起工件振動，影響加工質(zhì)量。圖3鉆頭導屑器而加大主偏角，會使刀尖強度降低，散熱面積減小，影響刀具耐用度。一般只在半精車和精車

15、時采用。改變切削用量斷屑：當切削深度不很大時，能夠經(jīng)過增加進給量、降低切削速度來達到斷屑的目的。當切削深度已經(jīng)較大時，必定考慮刀具的強度、工藝系統(tǒng)的剛性和機床功率，免得造成悶車”使刀具破壞。工件預(yù)切槽斷屑法：切削高強度鋼和超高強度鋼時，能夠在工件的被加工表面上，起初加工1?2條直槽或螺旋槽，深度不得高出切削深度，一般為0.6?0.8ap。使切削深度在切削過程中不停的變化，能夠獲取牢固的斷屑收效。7.中斷進給斷屑：在切削過程中，周期性剎時停止進給，也能夠達到優(yōu)秀斷屑的目的。外力強迫斷屑：在切削過程中，能夠采用協(xié)助裝置或能量，使切屑被迫折斷。如發(fā)射高壓流體等。7對高強度鋼和超高強度鋼鉸孔時怎樣選擇

16、鉸刀?對高強度鋼和超高強度鋼鉸孔時，可采用高性能高速鋼和硬質(zhì)合金作為刀具資料。高性能高速鋼中的高釩、高鈷、含鈷或含鋁的超硬高速鋼，特別適于加工這種鋼材。如用含鈷超硬高速鋼W12Mo5Cr4V3Co5Si制作的鉸刀，直徑?18mm，鉸削高強度鋼（db=1200?1300MPa）的孔時，每把鉸刀可鉸孔60?70個。鉸時n=140r/min,f=0.05mm/r，粗拙度Ra為1.6口。用于高強度鋼的硬質(zhì)合金鉸刀，如圖4-4所示，刀具資料為YT15硬質(zhì)合金。此鉸刀合用于L/DW5及D=6?80mm的孔。使用時要充分加乳化液。如使用鉆套，必定使用旋轉(zhuǎn)鉆套，以預(yù)防鉸刀刃口與鉆套摩擦。操作時，先將刀具與工件

17、接觸后再開車，退刀時最好先停車。8鉸削高強度鋼和超高強度鋼孔時怎樣選擇切削用量?高強度鋼和超高強度鋼一般鉸孔時，切削余量不宜過大，否則會影響加工效率和刀具耐用度。當孔徑小于等于15mm時，余量約為0.1?0.15mm;孔徑大于15mm時，余量為0.20.3mm。在選擇切削速度時，要充分考慮工件資料的強度和硬度。硬質(zhì)合金鉸刀的切削用量見表6和表7。表6硬質(zhì)合金鉸刀的切削用量工件資料強度Ob切削速度Vc孔徑轉(zhuǎn)速n(MPa)(m/min)(mm)(r/min)11306010?15600?118012505513245020?30375?75014254015203030?80375?6001668

18、20表7硬質(zhì)合金高速鉸刀的切削用量工件資料切削用量HRCas(MPa)Vc(m/min)f(mm/r)ap(mm)28882108?1380.1?7.170.2?0.25351372100?1300.1?7.170.2?0.2548157270?1080.1?7.170.15?0.251176560?1000.12?0.20.15?0.25353186440?700.1?0.17V0.15簡介：硬質(zhì)合金鉆頭9鉆削高強度鋼和超高強度鋼時怎樣選擇鉆頭？鉆削高強度鋼，可選用高性能高速鋼麻花鉆或硬質(zhì)合金鉆頭。鉆削超高強度鋼，一般應(yīng)采用硬質(zhì)合金鉆頭，直徑大于16mm孔時，介紹采用可轉(zhuǎn)位淺孔鉆。高速鋼麻花

19、鉆，可采用群鉆或修磨成三尖刃形的鉆頭。為了提高鉆頭的剛度，應(yīng)適合增加鉆心厚度，減小懸伸量。螺旋角也應(yīng)小一些，一般為17?30采用硬質(zhì)合金鉆頭時，可加大頂角，以重點字：刀具夾具切削銃削車削機床測量鉆削咼強度鋼和超咼強度鋼時怎樣選擇鉆頭？鉆削高強度鋼，可采用高性能高速鋼麻花鉆或硬質(zhì)合金鉆頭。鉆削超高強度鋼，一般應(yīng)采用硬質(zhì)合金鉆頭，直徑大于硬質(zhì)合金鉆頭16mm孔時，介紹采用可轉(zhuǎn)位淺孔鉆。高速鋼麻花鉆，可采用群鉆或修磨成三尖刃形的鉆頭。為了提高鉆頭的剛度，應(yīng)適當增加鉆心厚度，減小懸伸量。螺旋角也應(yīng)小一些，一般為17?30。采用硬質(zhì)合金鉆頭時，可加大頂角，以改良排屑，一般為2=140?150。為了減小軸

20、向力，應(yīng)減小橫刃，一般為0.1d（d。為鉆頭直徑）。鉆頭的進給前角f=0進給后角箇=6。?12可轉(zhuǎn)位淺孔鉆的刀片應(yīng)采用涂層刀片或非涂層刀片。介紹采用的涂層刀片有：YB01、YB02、YB03；非涂層刀片有：YC10、YC30、YC40、YD20、798、813等。鉆削高強度鋼和超高強度鋼時怎樣選擇切削用量？鉆削高強度鋼和超高強度鋼，比鉆削一般鋼材的切削速度低50%左右。采用高速鋼鉆頭鉆孔時，一般取Vc=10?15m/min，當工件資料的硬度HRC45時，切削速度更低。進給量為f=0.03?0.3mm/r，鉆頭直徑小時取小值。采用硬質(zhì)合金鉆頭時，能夠選較高的切削速度，但不能夠太高，必定考慮工件資

21、料的硬度對鉆頭耐用度的影響。當工件資料硬度HRC50時，鉆頭的速度應(yīng)小于30m/min，進給量f=0.03?0.3mm/r。高速鋼和硬質(zhì)合金鉆頭，鉆削不同樣硬度的高強度和超高強度鋼的切削速度見表8;高速鋼群鉆的切削用量見表9。表8按工件資料硬度選擇切削速度工件硬度35?40404545-5050?55刀具切削速度咼速鋼9?12?7.6-11?-7.62?6.64.6?(m/min)硬質(zhì)合金72?120?307222-30V30表9高速鋼群鉆切削用量?深徑比孔徑(mm)切削用量81012162025303540?60L/Df(mm/r)0.130.180.220.260.320.360.400.

22、450.5V3Vc(m/min)1212.513f(mm/r)0.120.150.180.220.260.300.320.380.413?8Vc(m/min)1111.512超高強度鋼螺紋？攻高強度鋼和超高強度鋼螺紋的絲錐，可用高性能高速鋼、粉末冶金高速鋼等制作。當工件硬度達到HRC48?52時，應(yīng)采用硬質(zhì)合金絲錐。絲錐多采用跳牙絲錐和修正絲錐。絲錐的齒形角應(yīng)小于2?5校準部分應(yīng)有17?33的倒錐，切削錐角取23（?5切削錐長度L仁（1/2?2/3）校準部分長度。應(yīng)適合增加螺紋底孔直徑與切削部分長度，減小校準部分長度。如攻制高強度鋼螺紋的絲錐（如圖5所示），絲錐的材質(zhì)為含鈷超硬高速鋼（W2Mo9Cr4VCo8），規(guī)格為M18