淬硬钢（≥60HRC）的高速加工

　　用立铣刀切削加工淬硬钢时，切削深度和每齿进给量的增加将引起切削阻力显著增大，因此，在小切深且不增加每齿进给量的条件下，采用高速铣削这种高效加工方法十分有效。但是，随着被加工工件硬度的提高，切削热也在增加，使刀具刃口处于高温状态。这样，由于扩散和氧化等原因，将加剧刀具的磨损。因此，用于高速铣削淬硬钢的刀具，在高温下的稳定性显得十分重要。

　　本文介绍淬硬钢的切削实例。淬硬钢的切削使用涂覆有耐热膜层的硬质合金立铣刀，这种耐热涂层在高温下具有良好的耐氧化性、耐磨损性等特性。另外，还使用了在高速加工领域引人注目的CBN立铣刀。

　　耐热涂层立铣刀加工实例

　　为了实现淬硬钢的高速铣削，涂层除了应具有与刀具之间高的结合强度以外，提高其硬度、耐热性、抗氧化性能也必不可少。

　　CBN立铣刀加工实例

　　立方氮化硼（CBN）的硬度和热传导率仅次于金刚石，与铁质材料反应极小，而且比金刚石具有更优良的热稳定性和化学稳定性。因此，可用于加工金刚石难以加工的铁族金属。

　　CBN不是天然材料，而是在高温高压条件下，经过与聚晶金刚石相同的工序人工合成的。但是，合成时采用的粘合剂种类和CBN浓度，可极大影响CBN的机械性能和耐热特性。

　　CBN刀具刚问世时，主要以加工铸铁为主，其使用已逐渐普及。近来，由于CBN粒子的微细化、结合剂的改良，尤其是对刀具形状的改进，即使对于普通碳素钢和淬硬钢的切削，也显示出很好的效果。下面介绍CBN立铣刀切削淬硬钢的加工实例。

　　用CBN立铣刀加工淬硬钢SKD11（60HRC）直壁的实例（加工条件：使用刀具：①CBN-CR-EDSφ10(2齿)②硬质合金涂层立铣刀φ10(6齿)；工件材料：SKD11(60HRC)；切削速度：①400m/min（12740/min）；②20m/min（640/min）；进给速度：①1270mm/min(0.05mm/齿)；②190mm/min(0.05mm/齿)；悬伸长度：50mm；切削深度：①αr=0.5mm(αa=5mm×8次)；②αa=40mm,αr=0.01mm；倾斜量：①2～6μm；②10μm以上；冷却方式：风冷；加工机床：立式加工中心）。使用短刃长颈立铣刀对40mm宽的直壁进行加工。以每5mm为一步的轴向切深进行高速切削，加工面的倾斜量达到6μm以下。加工后的立铣刀磨损很小，可以继续切削。

　　带螺旋刃的CBN球头立铣刀系列CBN-SXB的加工实例。这种球头螺旋刃有利于形成薄切屑和断续切削效果，一般用于硬质合金球头立铣刀。

　　尽管CBN铣刀的切削刃非常难以刃磨，但OSG公司还是采用螺旋刃作为基本刃形，并开发了特别适合CBN刀具几何形状（负角）的球头立铣刀，这种刀具现已投放市场。由于这种螺旋刃与强韧性好的CBN专用材料的双重效果，与过去的CBN球头立铣刀相比，CBN-SXB可以采用更大的切深，即使是在加工切削负荷变化的复杂形状时，也可实现稳定的切削。

　　用CBN-SXB加工SKH51（65HRC）金属模具简易模型的切削实例（加工条件：使用刀具：CBN-SXB R1×5；工件材料：SKH51（65HRC）；主轴转速：40000/min；进给速度：6000mm/min（0.075mm/t）；切削深度：αa=0.03mm，Pf=0.05mm；冷却方式：MQL；加工机床：立式加工中心）。其走刀路径不是直线方式，而是在局部凹凸处加工出模腔形状。工件加工面的状态表明，不用说在切削初期，即使在走刀长度达到70m以后，切削痕迹仍是均匀一致的，保持了良好的切削状态。

　　高速加工淬硬钢的相关技术   

　　高速铣削淬硬钢时会产生大量切削热，实际上大部分热量传到了切屑上。因此，将切屑从切削区和工件上尽快清除十分重要。但是，若使用大量具有冷却效果的水溶性切削液来清除切屑，在短时间内反复进行剧烈的加热和冷却，将导致出现热裂纹，大大缩短刀具寿命，因此必须引起注意。   

　　为了避免出现这种问题，采用吹风冷却方式效果显著，特别是微量润滑（MQL）切削对提高加工表面质量效果很好。MQL不会产生可诱发热裂纹的急剧冷却作用，因冷却液中含有微量油剂，使润滑性能提高，有助于切削刃进入被加工面，从而获得良好的加工质量。由此，不仅能改善加工表面粗糙度，还可以改善加工面的波纹度和垂直度，更重要的是可以保持刀具寿命的稳定性。   

　　需要引起注意的是，刀具的旋转振动不仅使加工表面质量恶化，而且会缩短刀具使用寿命。尤其在切削淬硬钢时，微小的振动也易诱发刀具崩刃。因此，刀具及工件的夹持方法变得尤为重要。热装式刀柄的动平衡性能好，夹持精度高，把持力大，可以说是非常有效的刀具夹持方法。   

　　以上介绍了淬硬钢的切削实例。可以说，过去只能依赖于磨削和放电加工的领域，现在已完全可以用切削加工来替代。

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