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高强度钢和超高强度钢的切削加工(三)-切削加工
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硬质合金钻头
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9 钻削高强度钢和超高强度钢时怎样选择钻头？
钻削高强度钢，可选用高性能高速钢麻花钻或硬质合金钻头。钻削超高强度钢，一般应采用硬质合金钻头，直径大于16mm孔时，推荐选用可转位浅孔钻。
高速钢麻花钻，可选用群钻或修磨成三尖刃形的钻头。为了提高钻头的刚度，应适当增加钻心厚度，减小悬伸量。螺旋角也应小一些，一般为17°～30°。
选用硬质合金钻头时，可加大顶角，以改善排屑，一般为2kr=140°～150°。为了减小轴向力，应减小横刃，一般为0.1do(do为钻头直径)。钻头的进给前角gf=0°，进给后角af=6°～12°。可转位浅孔钻的刀片应选用涂层刀片或非涂层刀片。推荐选用的涂层刀片有：YB01、YB02、YB03；非涂层刀片有：YC10、YC30、YC40、YD20、798、813等。
10 钻削高强度钢和超高强度钢时怎样选择切削用量？
钻削高强度钢和超高强度钢，比钻削一般钢材的切削速度低50％左右。选用高速钢钻头钻孔时，一般取Vc=10～15m/min，当工件材料的硬度HRC>45时，切削速度更低。进给量为f=0.03～0.3 mm/r，钻头直径小时取小值。
采用硬质合金钻头时，可以选较高的切削速度，但不能太高，必须考虑工件材料的硬度对钻头耐用度的影响。当工件材料硬度HRC>50时，钻头的速度应小于30m/min，进给量f=0.03～0.3 mm/r。高速钢和硬质合金钻头，钻削不同硬度的高强度和超高强度钢的切削速度见表8；高速钢群钻的切削用量见表9。
表8 按工件材料硬度选择切削速度
| 工件硬度 |
35～40 |
40～45 |
45～50 |
50～55 |
刀具切削速度
(m/min) |
高速钢 |
9～12 |
7.6～11 |
4.6～7.6 |
2～6.6 |
| 硬质合金 |
72～120 |
30～72 |
22～30 |
＜30 |
表9 高速钢群钻切削用量
深径比
L/D |
切削用量 |
孔径(mm) |
| 8 |
10 |
12 |
16 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40～60 |
| ＜3 |
f (mm/r) |
0.13 |
0.18 |
0.22 |
0.26 |
0.32 |
0.36 |
0.40 |
0.45 |
0.5 |
| Vc (m/min) |
12 |
12.5 |
13 |
| 3～8 |
f (mm/r) |
0.12 |
0.15 |
0.18 |
0.22 |
0.26 |
0.30 |
0.32 |
0.38 |
0.41 |
| Vc (m/min) |
11 |
11.5 |
12 |
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图5 攻刚强度钢螺纹的丝锥
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11 怎样攻高强度钢和超高强度钢螺纹？
攻高强度钢和超高强度钢螺纹的丝锥，可用高性能高速钢、粉末冶金高速钢等制作。当工件硬度达到HRC48～52时，应采用硬质合金丝锥。丝锥多采用跳牙丝锥和修正丝锥。丝锥的齿形角应小于2°～5°，校准部分应有17′～33′的倒锥，切削锥角取2°30′～5°，切削锥长度L1=(1/2～2/3)校准部分长度。应适当增加螺纹底孔直径与切削部分长度，减小校准部分长度。如攻制高强度钢螺纹的丝锥(如图5所示)，丝锥的材质为含钴超硬高速钢(W2Mo9Cr4VCo8)，规格为M18×1.5，每组三支。攻丝时，使用豆油或菜子油作切削液。
12 铣削高强度钢和超高强度钢时怎样选择刀具及几何参数？
高强度钢和超高强度钢的室温强度很高，抗拉强度一般在1470 MPa以上。淬火后的硬度在HRC35以上，最高可达HRC58。高强度的马氏体，在切削时的剪切应力大，切削温度高，刀具磨损严重，容易崩刃或打刀。铣削时应选强度高、耐冲击和耐热性好的刀具材料，如高性能高速钢和硬质合金，也可以选择Al2O2—TiC系列热压陶瓷刀具。高速钢铣刀，可选用高钒高速钢、含钴或含铝超硬高速钢，如W12Cr4V4Mo、W2Mo9Cr4VCo8、W6Mo5Cr4V2Al。选用硬质合金作刀具材料时，应选抗弯强度高、硬度也较高的刀片，如SC30、YC40、SD15、YC35、YS25、726、813等。
在选择刀具几何参数时，要充分考虑这种钢的切削特点，应减小主偏角，增大刀尖圆弧半径，切深前角和进给前角应小于0°(高速钢铣刀除外)。硬质合金和陶瓷刀具的刃口应倒棱，以增加刃口的强度。
13 铣削高强度钢和超高强度钢时怎样选择切削用量？
高强度钢和超高强度钢的品种很多，其强度和硬度也有很大差异。铣削时应根据不同加工对象和加工条件，合理选择切削用量。在选择切削速度时，在工件材料的强度和硬度较高的情况下，应适当降低切削速度，减小刀具每齿进给量。按工件材料的强度选择铣削速度，见表11。按工件材料的硬度选择铣削用量，见表12。
表11 按工件材料强度选择铣削速度
| 工件强度sb (MPa) |
800～1200 |
1200～1500 |
1500～1800 |
1800～2100 |
铣削速度
(m/min) |
高速钢
取f=0.1mm/z |
10～30 |
7～12 |
3～8 |
2～4 |
硬质合金
取f=0.08～0.4mm/z |
60～120 |
25～80 |
8～42 |
≤8 |
表12 按工件材料硬度选择铣削用量
| 刀具 |
250～350HB |
350～400HB |
| Vc (m/min) |
f (mm/z) |
Vc (m/min) |
f (mm/z) |
| 高速钢 |
面铣刀 |
10～18 |
0.13～0.25 |
6～10 |
0.08～0.2 |
| 圆柱铣刀 |
10～15 |
| 三面刃铣刀 |
| 硬质合金 |
面铣刀精铣 |
80～127 |
0.12～0.38 |
60～90 |
0.12～0.30 |
| 面铣刀粗铣 |
70～100 |
53～76 |
| 圆柱铣刀 |
60～100 |
0.18～0.30 |
46～76 |
0.18～0.30 |
| 三面刃铣刀 |
0.13～0.30 |
0.13～0.30 |
| 陶瓷 |
面铣刀 |
100～300 |
0.15～0.30 |
80～100 |
0.08～0.30 |
| 圆柱铣刀 |
0.13～0.30 |
| 三面刃铣刀 |
0.10～0.30 |
0.10～0.30 |
14 切削高强度钢和超高强度钢有哪些实例？
- 车削：工件材质为32CrNi3MoVA，sb=1080 MPa，硬度为HRC35～38。刀具材料为YN05，g0=4°～8°，a0=6°～10°，ls=-4°。车削用量为Vc=65m/min，f=0.3mm/r，ap=1mm。
- 车削：工件材质为35CrMoSiA，sb≥1450 MPa，硬度为HRC43～48。刀具材料为AG2陶瓷，g0=-4°，a0=6°，ls=-4°。切削用量为Vc=150 m/min，f=0.3mm/r，ap=0.3mm。
- 铣削(面铣)：工件材质为40CrNiMoVA，sb=1870MPa，硬度为HRC52～54。刀具材料为YM052硬质合金，g0=0°～5°，a0=8°，ls=-5°，kr=45°。切削用量为Vc=23 m/min，f=0.08～0.1 mm/z，ap=2mm。
- 钻孔：工件材料为超高强度钢，sb=1850～1980 MPa，硬度为HRC53～55。钻头的材料为W12Mo3Cr4V3Co5Si含钴超硬高速钢。切削条件为n=105r/min，f=0.05 mm/r，钻头直径Ø10 mm，孔深30 mm，一般冷却，每刃磨一次钻头，可钻孔38～40个。
- 铰孔：工件材质为高强度钢，sb=1200 MPa，采用含钴超硬高速钢，在n=140r/min，f=0.05mm/r，铰孔余量为0.1mm的情况下，用直径8mm的铰刀，铰孔60～70个，尺寸稳定，表面粗糙度Ra为1.6μm以下。
- 攻丝：工件材料为高强度钢，sb=1200 MPa，采用含钴超硬高速钢的M12×1的丝锥，手动攻丝，攻60个孔，丝锥未见磨损。用普通高速钢的丝锥，只能攻6～8个螺孔。
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