淬火钢 以后淬火钢的这样切削，加工不再是难题

淬火钢具有高硬度和抗拉强度，低热导率和高脆性，根据工件材料的可加工性分类为9a。这是一种困难的切割材料，并成为生产中的主要切割问题。但只要合理选择刀具材料、几何参数、切削参数和操作工艺，就能成功完成淬硬钢的切削，达到要求的加工精度和表面质量。

淬火钢的特性

淬火钢是指显微组织转变为马氏体，淬火后硬度大于50HRC的钢。在难加工材料中占很大比例。加工淬火钢的传统方法是磨削。然而，为了提高加工效率，解决工件形状复杂而无法磨削的问题，以及淬火后变形引起的形状和位置误差，往往需要采用车、铣、刨、钻、铰等切削方法。

切削过程中淬硬钢的特性；

硬度高，强度高，几乎没有塑性，这是淬火钢的主要性能特点。当淬硬钢硬度达到50 ~ 60 HRC时，其抗拉强度Rm为2100 ~ 2600 MPa，是最难切削的材料。

切削力大，切削温度高。从高硬度、高强度工件上切屑，单位切削力Kc可达4500MPa，切削温度比普通钢高50%以上。

不易产生碎屑瘤。由于淬硬钢具有较高的硬度和脆性，切削温度高于积屑的条件，不会发生积屑，可以获得较低的表面粗糙度值。

刀具易崩磨。由于淬硬钢的特性，切削力和切削热都集中在切削刃附近，容易造成刀具刃崩和磨损。

淬火钢的刀具选择

合理选择刀具材料是切削淬硬钢的重要条件。根据淬火钢的性能和切削特点，应选择高硬度、高耐磨性、高耐热性、有一定抗弯强度、导热性好的刀具材料。

硬质合金。应优先选用添加TaC或NbC的细晶粒或超细晶粒硬质合金。因为在硬质合金中加入TaC或NbC可以提高常温和高温下的硬度和抗弯强度。硬质合金晶粒细化后，抗弯强度σbb提高600 ~ 800 MPa，刀具磨损降低。常用于切削淬硬钢的硬质合金有YS8、YG600、YG610、YG726、YG758、YG813。没有以上品牌，淬硬钢可以用硬质合金切削，但刀具易磨损，刀具耐用度低。

图1用硬质合金钻头钻淬硬钢

陶瓷。通过在Al2O3中添加TiC等金属元素，采用热压工艺，提高了陶瓷的致密度和性能，陶瓷的硬度、抗弯强度和耐热性分别达到95.5HRA、800~1200MPa和1200℃。淬硬钢可以用陶瓷刀具车削、铣削、刨平、钻孔，其切削速度和刀具耐用度都高于硬质合金。

立方氮化硼复合板。其硬度为8000~9000HV，耐热性为1400 ~ 1500℃，与硬质复合后的抗弯强度σbb为1500MPa，最适合淬硬钢的半精加工和精加工。

图2用陶瓷工具铣削淬硬钢

确定刀具后，通过合理选择刀具的几何参数，可以有效地发挥刀具材料的切削性能。淬硬钢硬度高、强度高、切削力大、切削温度高，集中在切削刃附近。为了增加切削刃的强度，避免崩刃和切削，刀具前角γ0应为零或负值，一般γ0为-10° ~ 0°。断续切削时，选择较大的负值；后角α0应大于普通工具，α0应为8° ~ 10°；主偏转角κr和次偏转角κr’影响工具尖端的强度和工具的散热。为了增加刀尖的强度，改善散热条件，主、次偏转角应尽可能小，κr为30 ~ 60°，κr′为8 ~ 10°。叶片倾角λs应为负，以增加叶尖的强度。一般情况下，λs为-15 ~-10；鼻弧半径ε一般为0.8 ~ 1.6 mm。

淬火钢的切割

切削淬硬钢的切削参数主要根据刀具材料、工件材料、工件形状、工艺系统刚度和加工余量的物理机械性能来选择。首先确定合理的切削速度，然后是切削深度，然后是进给速度。

切削速度。淬硬钢的耐热性一般在200℃-400℃之间，温度越高，材料的硬度越低。硬质合金的耐热性为800 ~ 1000℃，陶瓷刀具材料的耐热性为1200℃，立方氮化硼的耐热性为1400 ~ 1500℃。所以在切削淬硬钢时，要充分利用这一特点，切削速度vc不能太低。硬质合金刀具，vc为30 ~ 75m/min；陶瓷刀具，v c 60 ~ 120m/min；PCBN切割机，VC 100 ~ 200m/min。在断续切削的情况下，vc约为上述的1/2。

切削深度。一般根据加工余量和工艺系统刚度来选择。一般情况下，ap为0.1 ~ 3 mm。

进料速度。一般fz为0.05 ~ 0.3 mm/r，当工件材料硬度较高或切削中断时，应降低进给速度，防止刀具崩刀。

切割淬硬钢时的注意事项:

用上述工具连续车削淬硬钢时，切屑呈暗红色，表明vc是合理的。当vc过高时，刀具耐用度低。相反，工件的切削面不软化，刀具耐用度也低。

②断续切削时vc应相对较低。

③硬质合金钻头钻淬硬钢孔时，vc应合理，勤退钻头，勤排屑，防止工件受热胀冷缩时被钻头夹住。当淬硬钢硬度小于50HRC时，也可用高速钢钻头钻孔，当VC小于等于5 m/min时，钻头外缘前角应适当减小。

车削淬硬钢螺纹时，切入和切出时要比齿高30 ~ 45°角，以便顺利切入和切出，防止切削。同时每次切削深度要小一些。

结束语

淬硬钢可用硬质合金、陶瓷和PCBN工具材料切割。

切削淬硬钢时，必须根据具体情况合理选择刀具的几何参数和切削参数，并掌握操作中的注意事项。

利用PCBN刀具切削淬硬钢，可以实现车削代替磨削，提高加工效率。

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本文发表于《金属加工》，2017年第7期，第12~13页。作者:郑北京南口机械有限公司