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1、郑州华菱超硬材料有限公司 2014.12 华菱超硬知名于高硬度材料切削领域，致力于高硬度切削和高速切削领域完整的刀具产品及方案设计 如何选择刀具如何选择刀具切削切削加工淬火硬钢加工淬火硬钢 通过对淬火钢加工性能的了解， 我们知道了由于淬火钢硬度高切削抗力大加 工过程中刀易崩刃；由于淬火钢切削抗力大导热系数低，刀尖易磨损刀具耐用度 低。这就要求刀具材料有很高的抗弯强度防止刀具崩刃，又要有很高的红硬性以 减少刀具磨损。这对刀具材料来说二者是矛盾的。大家都知道，凡是抗弯强度高 不易崩刃的刀具就不耐磨；凡是红硬性高耐磨的刀具材料，抗弯强度低就很易崩 刃，也就是说单靠选刀具材料解决淬火钢的加工是很困难的
2、。 但我们从淬火钢 的加工性能中了解到： 当切削温度达到 400以上时， 淬火钢的硬度则迅速下降， 加工性能将得到改善。从而提示我们，在选刀具材料的同时要和切削用量，刀具 几何参数同时考虑，并使之相匹配，是解决高硬度淬火钢加工难题的重要途径。 1 1、刀具材料的选择、刀具材料的选择 从淬火钢的加工性能中了解到：适合加工淬火钢的刀具材料有硬质合金刀 具、 陶瓷刀具、 立方氮化硼刀具等， 对于高硬度淬火硬钢硬质合金刀具无法加工， 不是剧烈磨损就是加工不动，陶瓷刀具适合精加工工序，小进给量加工工件，并 且尽量避免断续切削， 如对于大型工件精加工余量 2mm 以上的， 淬火后变形量大， 不建议选用陶瓷
3、刀具；立方氮化硼刀具相对于硬质合金刀具和陶瓷刀具硬度较 高，耐磨性好，是目前加工淬火硬钢件最合适的刀具。 2 2、刀具几何参数的选择、刀具几何参数的选择 多年实践证明，一把刀具好用与否，单靠选好的刀具材料是不够的，必须有相适 应的刀具几何角度及合理的切削用量相匹配，才能充分发挥刀具材料的性能，实 现正常加工的目的。比如说：刀具材质抗弯强度较低耐磨性尚好但崩刃严重，这 时可以选用较小的后角及负前角，以加大楔角提高刀具的抗冲击性。如果加工表 面质量不好，可以减小付偏角加大刀尖圆弧等等。因此刀具几何参数 的选用至 关重要。具体各角的选择原则如下： 1 1） 前角前角 ： 前角对刀具的切削过程影响较大
4、，前角太大、太小都会使刀具 使用寿命显著降低。 对于不同的刀具材料， 各有其对应的刀具最大使用寿命前角， 称为合理前角,加工淬火钢时为确保刀尖的抗冲击性能减少打刀，提高刀具耐用 度、前角要小。但如果前角过小切削抗力加大、切削径向力将会加大，易 引 起工艺系统的振动，导致刀具寿命、加工表面质量、尺寸精度的降低，工件材料 强度、硬度高，应取较小的前角；加工特别硬的工件(如淬硬钢)时， 前角很小 甚至取负值。一般应 选前角 r0=0-8之间。淬火硬度越高负前角应取得越 大。精车时前角可取 r0=0 2 2） 后角：后角：通常加大后角能提高刀具的锋利性，减少后刀面磨损，有利于刀 具耐用度的提高和提高工
5、件表面质量。但车削淬火钢由于切削抗力大，刀具后角 加大会使楔角减小，降低了刀刃强度，在 切削过程中易出现崩刃。因此，车削 淬火钢时，后角不宜太大。 3 3）主偏角：主偏角：主偏角直接影响刀具的径向力的大小和散热条件。主偏角选的 小时，可增加刀具强度和散热条件，但如果主偏角选的过小会增加径向力，特别 是加工切削抗力很大的淬火钢易引起切削振动。基于上述原因，加工淬火钢时一 般主偏角取 Kr=3060之间，通常淬火硬度偏低、工艺系 统刚性较好，可选 较小的主偏角。反之主偏角可适当加大。 4 4）副偏角：副偏角：副偏角的大小直接影响工件的表面质量。副偏角小易提高表面 郑州华菱超硬材料有限公司 2014
6、.12 华菱超硬知名于高硬度材料切削领域，致力于高硬度切削和高速切削领域完整的刀具产品及方案设计 质量。 刀尖散热条件较好刀具耐磨性提高， 但太小会增加径向抗力引起切削振动。 实践证明副偏角取 612较好，粗车半精车取大点，精车取小点。 5 5） 刃倾角：刃倾角：刃倾角的大小直接影响刀尖部分的强度，刃倾角取负值可提高 刀尖强度，但如果取值过大会加大径向力引起切削振动。一般刃倾角 s=0 5。半精车取较大值，精车取 0。但在断续加工时，淬火硬度偏高时应取 s= -1015。 6 6） 刀尖圆弧：刀尖圆弧：通常在加大刀尖圆弧半径时可提高刀尖强度和散热性，也可 提高工件表面质量。但是刀尖圆弧过大时，
7、切削接触面增大，切削抗力增加易产 生切削振动，并造成打刀和工件表面质量的下降，一般刀尖圆弧 re=1.22 毫米， 精车刀可适当取大。 延伸阅读延伸阅读：PCBNPCBN 硬车刀片相关知识简介：硬车刀片相关知识简介： PCBN 刀具（立方氮化硼刀具）的硬度一般为 HV30005000，精 HV 硬度换算 HRC 相当于 HRC95-100，对于 HRC50 以上高硬度淬火工件高速加工降低成本来讲 最为经济划算。目前，PCBN 刀具经黑色金属加工领域，是耐磨性最高的刀具材 料，经过论证，刀片（立方氮化硼刀片）的寿命一般是硬质合金刀片和 陶瓷刀片的几倍到几十倍，而且随着研究的进步，PCBN 刀具（
8、立方氮化硼刀具） 适应各种高硬度复杂材料的加工，华菱 HLCBN 新研制的 PCBN 刀具牌号 BN-K10， 可以加工 HRC70 以上硬度的碳化钨，在国内尚属首例；但同时，PCBN 刀具相对 于硬质合金材料刀片，其脆性大是不争的事实，针对立方氮化硼刀片硬而脆的弱 点，华菱超硬 HLCBN 曾推出的适合断续切削和重载粗加工立方氮化硼刀片牌号， 以华菱超硬 BN-S20 牌号数控刀片为例，它不仅可以断续切削淬硬钢，也可以大 余量切除工件的淬硬层，但前提是并没有牺牲刀具的耐磨性，这是与市场上的 PCBN 刀具最大的不同， “耐磨性与抗冲击性的完美平衡”是 HLCBN 品牌屹立于世 界超硬刀具行业的原因之一，在国内外刀具学术界享有很高声誉的同时，华菱超 硬 HLCBN 提出“量体裁衣”式服务理念，也在业内受到一致好评。
