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如何切削加工高速钢

高速钢简介:

  高速钢,High Speed Steel,一般简写作HSS,是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢,又称高速工具钢或锋钢,俗称白钢。

  它的主要用途是用来制作金属加工切削刀具、超硬材料刀具刀柄基体、冷挤压模具及冷墩压模具、轧辊等。

  高速钢诞生以来,对现代工业的发展起到了重要的作用。高速钢在高速切削时,即使温度达到500℃,仍然能保持高的硬度,在HRC60以上。

国内外高速钢牌号对照

如何切削加工高速钢

高速钢材料的应用

  常用典型零部件:高速钢自1903年问世以来,一直是以制造金属切削刀具而著称,随着科学技术的飞跃发展,高速钢的应用范围不断扩大。从60年代开始,日本以汽车、自行车工业为中心,试用高速钢做模具取得成功,现在生产的高速钢约有15%用于制造模具。

  其他应用:近年来出现的半高速钢作为一种轧辊材质,具备与高速钢相差不多的高硬度、高耐磨性,且红硬性能优异,所以高速钢和半高速钢均是轧辊制造的理想材料。高速钢轧辊是以高硬度、高红硬性、较好耐磨性和淬透性的高速钢作为轧辊工作层,用韧性能满足要求的锻钢、铸钢或球铁作为轧辊芯部材料,并将二者以冶金或套装方式结合起来的高性能轧辊。

如何切削加工高速钢

加工高速钢的刀具材质

  高速钢本身可作为切削刀具材料,因此要加工此类材质的工件,就需要用比高速钢硬度还要高的刀具材料才能加工;以下是针对高速钢材质所研发的立方氮化硼(CBN)刀具材质,具体如下表:

如何切削加工高速钢

高速钢加工案例一

工件材质:

  粉末高速工具钢(M2、M4、M5、M6)

硬度:

  HRC65-HRC68

加工难点:

  原试用某进口品牌刀片,效果不理想,主要表现在粗加工时刀片寿命很短,分析原因是真空热处理后,内孔壁有微变形,导致加工的时候出现断续车削打刀的情况,刀片损耗极大。

刀具方案:

  鉴于客户曾试用CBN刀具进行切削硬度HRC67-HRC65的高速工具钢,刀片上表面出现高温脱层造成月牙洼磨损严重,只能加工1件。

  之后尝试刀具材质BN-H10(能承受中等断续切削的刀具材质),切削效果很好,并改为R1.6的刀尖圆弧,一个刀头加工3-5个工件,客户满意。

如何切削加工高速钢

高速钢加工案例二

加工材质:

  HRC67度左右的高速钢

加工工艺顺序:

  如图1

加工难点:

  a.由于切削温度高,目前用的立方氮化硼(CBN)刀具在使用时,CBN切削刃经常掉刀头。

  b.刀具寿命太低,在600转/分情况下,精车0.02mm,光洁度很快变差,换刀频次高,刀具使用寿命为37件。切削速度改为1000转/分,表现光洁度较好,但刀具寿命更低。

刀具方案:

  1、刀具结构重新设计:由于高速钢加工硬度高,鉴于客户以前采用的非标槽刀加工,刚性不足,刀具受热后经常出现掉刀头现象,所以改为标准槽刀刀片结构(如图2);

  2、刀具材质:刀具材质选更耐高温切硬度更高的刀具材质BN-H05,客户使用正常,没有再出现切削尺寸和粗糙度不稳定的情况;客户对刀具的耐用度和使用成本非常满意。

如何切削加工高速钢

高速钢模具加工案例

机 床:

  OKUMA:

零件材料:

  进口高速钢(热后硬度HRC63-65);

加工难点:

  1.断续切削(如图齿型,扁头);

  2.尺寸公差极其严格0.005mm。

试切数据:

  国外材质均崩损严重无法正常进行,BN-H21材质属于正常磨损,客户满意。后续考虑涂层,可进一步提高切削效率或寿命。

经验总结:

  1.加工超高硬度零件,且有断续切削工况严重的,切削速度不宜过大。

  2.如果尺寸公差小于0.01,一般需要冷却,否则尺寸热胀冷缩不稳定,BN-H21和BN-H10牌号CBN可接受风冷或均匀充分的油性冷却液。

如何切削加工高速钢

高速钢轧辊加工案例

加工难点:

  高速钢轧辊不同于其他高速钢模具,一般是铸造态居多,除了硬度高难加工之外,加工余量大,特别是粗车时,表面出现钢包砂等硬质点,刀具磨损快,并高速钢轧辊孔型加工过程中,切槽时切削阻力大,且部分有断续切削冲击,刀片易崩刃。

刀具方案:

  采用整体聚晶CBN刀片BN-S20材质切槽,相较于某品牌CBN刀具单刃寿命提高1倍,同样失效形式为正常磨损。

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