高锰钢的切削加工

1、高镒钢的切削加工高镒钢的切削加工.高锐钢有哪几种？其性能如何？钮含量约为11 %18%的钢称高钻钢。常用的铸造高锐钢 ZGMnl3勺 化学成分为：Mn量11 %14%, c含量1.0 %1.4 %, Si含量0.3 %1.0 %, P含量0.03 %, S含量0.05 %。高钻钢是一种耐磨钢，经过水韧处理的高钻钢可以得到较高的塑性 和冲击韧性。所谓水韧处理，就是把钢加热到1000c1100C,保温一段时间，使钢中的碳化物全部溶入奥氏体中，然后迅速冷却，使碳化物来不及从奥氏体 中析出，从而保持了单一的均匀的奥氏体组织。经过水韧处理的高锐钢称为高钮奥氏体钢。其力学性能为：(T b=980 MPa,

2、 (T s=392 MPa, HB210 6=80%, a一一 -,2k=2.94 MJ/m。高锐钢具有很高的耐磨性，虽然它的硬度只有HB210但它的屈服点 心 较低，只有(7b的40%,因此具有较高的塑性和韧性。高锐钢在受到外来压力 和冲击载荷时，会产生很大的塑性变形或严重的加工硬化现象，钢被剧烈强化， 硬度显著提高，可达HB450-550,因此有了较高的耐磨性。高钻钢可分为高碳高钮耐磨钢、中碳高钮无磁钢、低碳高钻不锈钢和 高锐耐热钢。几种高钻钢的牌号和性能见表5-1。表1几种高钻钢的牌号与性能埼号HB(HRO/MPa6毒/MJ * m1(m (?-ZGMnLS2109850-802.9丸9

3、137OMnl5Cr2Al3WM&V2(4850)1474.561414ICrHMnUNi费69170伍86206Mnl8Al5Si2Ti26CS535. 1910.高锐钢有哪些切削加工特点？高钻钢钻含量高达11%18%,具有较高的塑性和韧性，在切削加工 中有以下特点：(1)加工硬化严重：高锐钢在切削过程中，由于塑性变形大，奥氏体组 织转变为细晶粒的马氏体组织，从而产生严重的硬化现象。加工前硬度一般为 HB203220,加工后表面硬度可达 HB453550,硬化层深度 0.10.3 mm,其硬化程度和深度要比45号钢高几倍。严重的加工硬化使切削力增大，加剧了刀 具磨损，也容易造成刀具崩刃而损坏

4、。(2)切削温度高：由于切削功率大，产生的热量多，而高锐钢的导热系 数比不锈钢还低，只有中碳钢的1/4,所以切削区温度很高。当切削速度 Vc50 m/min时，高钻钢的切削温度比 45号钢高200c250 C,因此，刀具磨损严 重，耐用度降低。(3)断屑困难：高锐钢的韧性是45号钢的8倍，切削时切屑不易拳曲 和折断。(4)尺寸精度不易控制：高钻钢的线膨胀系数与黄铜差不多，在高的 切削温度下，局部产生热变形，尺寸精度不易控制。切削高钻钢时，应先进行 粗加工，工件冷却后再进行精加工，以保证工件的尺寸精度。.怎样通过热处理改善高钻钢的切削性能？金属材料的切削性能主要取决于材料的力学、物理性能，如：强

5、度、硬 度、塑性、韧性、耐磨性及线膨胀系数等。通过热处理可以改变金属材料的力 学、物理性能，从而改善其切削性能。改善高钻钢的切削性能可以通过高温回 火来实现。将高钻钢加热至 600C650C,保温两小时后冷却，使高锐钢的奥 氏体组织转变为索氏体组织，具加工硬化程度显著降低，加工性能明显改善。 加工完成的零件在使用前应进行淬火处理，使其内部组织重新转变为单一的奥 氏体组织。.切削高钻钢时怎样选择刀具材料？高钻钢属难加工材料，对刀具材料要求较高。一般来说，要求刀具材料 红硬性高、耐磨性好，有较高的强度、韧性和导热系数。切削高钻钢可选用硬质合金、金属陶瓷做刀具材科，也可以用CN25层刀片或CBN位

6、方氮化硼)刀具。目前应用最普遍的还是硬质合金，其中 YG类硬质合金具有较 高的抗弯强度和冲击韧性(与YT类硬质合金比较)，可减少切削时的崩刃。同时， YG类硬质合金的导热性较好，有利于切削热从刀尖散走，降低刀尖温度，避免 刀尖过热软化。YG类硬质合金的磨加工性较好，可以磨出锐利的刃口。一般情 况下，刀具的耐用度取决于刀具材料的红硬性、耐磨性和冲击韧性。YG类硬质合金中含钻量较多时，抗弯强度和冲击韧性好，特别是提高了疲劳强度，因此 适于在受冲击和震动的条件下作粗加工用；含钻量较少时，其硬度、耐磨性和 耐热性较高，适合作连续切削的精加工。YT类硬质合金具有较高的硬度和较高的耐热性，但与YG类硬质合

7、金相比，其强度低、脆性大，导热性差。因此，切削高钻钢时通常选用韧性好的YG类硬质合金作刀具材料。应当注意的是，YG类硬质合金不适于高速切削，因为在高速切削钢料时，切削时的高温将使刀具前刀面上形成强烈的月牙洼磨损，并加速后刀面磨损，刀具耐用度降低。在切削速度较高且切削过程较平稳的情 况下可考虑选用YT类硬质合金作刀具材料。YG类硬质合金中添加适量的（一般为0.5 %3%左右）TaC（碳化钥）或 NbC僦化锂），可提高其硬度和耐磨性而不降低其韧性。随着硬质合金中含钻量 的增加，这些优点更为显著。因此，以 Tac和NbC为添加剂的通用型硬质合金 也适于高钻钢的切削加工。切削高钻钢常用的硬质合金牌号有

8、： YG8 YG6A YG6X YG8N YW1 YW2A YW3 YC45 767、798、813 等。采用金属陶瓷刀片进行高钻钢的精车、 半精车，可选用较高的切削速度， 加工表面质量好，刀具耐用度高。例如利用Al 2Q基陶瓷刀具切削50Mn18Cr4高钻钢比用硬质合金刀具效率提高14倍。切削加工高钻钢还可选用CN2琳层刀片和CBN包方氮化硼）刀具。在使 用CBNW具时应注意被切削材料含钮量不能高于 14%,否则，CBNT能与Mn元 素产生化学反应使刀具磨损严重，切削性能下降。.切削加工高钻钢时怎样选择刀具几何参数？高锐钢具有较高的塑性和韧性，加工硬化严重，切削温度高，断屑困难， 容易造成崩

9、刃，因此合理选择刀具的几何参数尤为重要。（1）前角与后角：切削高钻钢时，为了减轻加工硬化，要求刀具保持锋 利。但一般不可以采用大前角，因为前角大不利于保证刃口强度和改善散热条 件。常采用较小前角或负前角及较大后角，但后角太大也会削弱刃强度引起崩刃。采用硬质合金刀具时，丫 0=-33 , a=812 ;采用陶瓷刀具时，丫 0=-5。-10。，a0=510。粗车时取小值，精车时取大值。（2）主偏角与副偏角：切削高钻钢时，主偏角应小些，这样可以增加刀具散热面积和刀尖强度，副偏角也不宜过大。选用硬质合金刀具时，一般取 Kr=2545 , K r = 1020。工艺系统刚性好时取小值，反之可适当加大主偏

10、角和副偏角。选用陶瓷刀具时，主偏角还可大些，一般取Kr=4560 ,精车时可取Kr=6090。(3)刃倾角：为了保持刀尖部分的强度，切削高钻钢时一般应选择负刃倾角。选用硬质合金刀具时,入s =-5 00 ;选用陶瓷刀具时，入s =-10 -5 。倾角。选用硬质合金刀具时,(4)刀尖圆弧半径：切削高钻钢时，不论采用何种刀具材料，刀尖部分 都应修磨出较大的圆弧半径，以加强刀尖强度，提高刀具耐用度。一般粗车时re=12 mm 半精车时re=0.51 mm 精车时 =0.20.5mm 工艺系统刚性好时取大值，反之取小值。(5)刃口倒棱：为了保证刃口有足够的强度，减少崩刃现象，一般应将 刃口修磨出负倒棱

11、。硬质合金刀具倒棱宽度b-=0.20.8 mm,倒棱前角丫。1=-10。-5 ；如采用陶瓷刀具，by 1=0.2 mm, 丫 0i=-20 。.切削高钻钢时怎样选择切削用量？高锐钢的切削加工性很差，为了维持一定的刀具耐用度，切削速度应低 些。采用硬合金刀具时，Vc=2040 m/min ,其中，较低的速度用于粗车，较高的速度用于半精车和精车。采用陶瓷刀具时，可以选用较高的切削速度，一 股 Vc=5080 m/min(如用 Si3N4 陶瓷刀具，Vg 60 m/min)。高锐钢在切削过程中，由于塑性变形和切削力的影响，切削层及表层下 一定深度范围内会产生严重的硬化现象。为了使刀尖避开毛坯表层和前

12、一次走刀造成的硬化层，应选择较大的切削深度和进给量。一般粗车时ap =36 mmf=0.30.8 mm/r；大件粗车时可取 ap =610 mm半精车时ap =13 mmf=0.2 0.4 mm/r ；精车时口。 1 mm f00.2mm/r。.钻高钻钢硬质合金群钻有哪些特点？在工程机械、矿山机械和越野车辆的制造中，常采用ZGMn1绫高钻钢。ZGMn1菖钻钢钮含量达11%14%,这类钢经过水韧处理后在受到剧烈冲击压 力时，会产生很强的硬化现象，硬度可达 HB453550,硬化层深度达0.3 mm 右。高锐钢在受到冲击压力发生变形的过程中，会消耗那些对钢材表面继续作 用的冲击力，阻止作用力传到更

13、深的内层去。加之高钻钢的导热系数很低，只 有碳钢的1/31/4,给切削带来很大困难。特别是钻削时，刀具磨损严重，耐 用度较低。因此，常采用硬质合金群钻进行高钻钢的钻削。钻高钻钢硬质合金群钻的本体为 40Cr制造，切削部分为YG8或YW硬质 合金。切削部分形状与铸铁群钻近似，只是将钻尖高 h加大到0.08 D ,圆弧刃 的圆弧半径加大到0.4 D,以加大B点刃尖的刀尖角，提高刀尖强度，改善散热条件，同时也起到分屑作用。同样，在外缘处磨出双重锋角，并磨出负前角， 把外缘处后角加大到20 ,如图1所示。钻头磨好后，要用油石仔细嬖研刃口, 不得有锯齿。2= 120 2 = 13&* 绊i = T破=：

14、才5 r = J-04= jy .= 0= 7匚-25*E IT ft 0()S2)上七43。R 0. 1 1)b -0.08 D L = % 图【拈曲铭铜跟班合金群钻.使用硬质合金群钻钻削高钻钢时应注意什么？高锐钢具有较高的塑性和韧性，切削温度高，用硬质合金群钻钻高钻钢 时，应注意以下问题：(1)合理选择切削用量：切削速度太低或进给量太大，都会使切削力增 加，容易造成切削刃崩碎。一般取 Vc=3040m/min, f=0.070.1 mm/r。(2)要充分使用冷却液：高钻钢的线膨胀系数大，钻孔时应充分使用冷 却液，有条件的可将工件浸在冷却液中钻孔，以防止因孔的收缩将钻头咬死损 坏。(3)严格控制钻头磨钝标准：钻削过程中如听到刺耳的尖叫声或发现钻 头外缘转角处后角和棱边磨损约1 mm时，应及时将钻头进行重磨，否则继续使 用会加快钻头磨损以致损坏。(4)严禁中途停车：用硬质合金群钻钻削高钻钢时，应采用自动进给， 尽量不用手动进给，否则会加重硬化现象，使钻削更加困难。操