渗碳淬火钢加工-CBN刀具（HRC58-62）
1、渗碳淬火钢的常见材质及特性 渗碳淬火钢件一般多为低碳钢和低合金钢，如20CrMnTi、20Cr等，渗碳淬火后硬度一般在HRC58-62度之间，典型零部件有齿轮、齿套、齿形模具、齿轮轴等零件。 其切削加工特性如下： （1）渗碳淬火钢强度高、硬度高，几乎无塑性，接近于0； （2）切削加工HRC58-62渗碳淬火钢时，切削力大、切削温度高； （3）渗碳淬火钢件表面不易产生积屑瘤； （4）渗碳淬火钢的导热系数低。
2、渗碳淬火钢的热处惯栲狠疲理工艺 渗碳淬火是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。 传统工艺主要有：低温回火、预冷直接淬火、一次加热淬资纯餍垅火、渗碳高温回火、二次淬火冷处理、渗碳后感应加热等工序。 渗碳是将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到900-950℃的单相奥氏体区,保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，心部仍保持原有成分.。相似的还有低温渗氮处理。这是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。 淬火一般搭配回火使用，其目的可以大幅提高钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。
3、渗碳淬火钢的机械加工工艺 渗碳淬火钢经过热处理之后需要精加工，才能保证图纸要求尺寸和表面粗糙度，但渗碳淬火后的钢件硬度高、难加工，部分渗碳淬火工件属于断续切削，容易造成刀具崩刃。 以渗碳淬火齿轮为例： 齿轮的加工工艺：下料—锻造—正火—粗车—调质热处理(淬火+高温回火)—精车—齿面磨削加工--检验入库。 从加工工艺来看，渗碳淬火钢件需要磨削加工来保证图纸要求，齿轮是由于属于断续切削，车刀一度无法加工。 随着刀具行业及切削技术的不断发展，刀具行业研制出涂层硬质合金刀具，陶瓷刀具和CBN刀具，目前已实现以车代磨加工渗碳淬火钢。
4、渗碳淬火钢件的加皤材装肢工刀具材质 涂层硬质合金刀片：是在韧性较好的硬质合金刀片上电镀一层耐磨材料，比未涂层的硬质合金刀片硬度高、耐磨性好，但涂层的厚度一般在2～18μm，耐磨层坂叹蝠咪较薄，长时间的加工致使耐磨层磨损，耐磨层磨损完之后的加工性能和未涂层的硬质合金到无差异；而且遇到断续工况时，涂层硬质合金刀片刃口易崩裂，导致磨损加剧，换刀频繁，影响加工效率，增加刀具成本。 陶瓷刀片：与涂层硬质合金刀具相比硬度更高，性能更好，缺点就是脆性大，断续切削时陶瓷刀片容易崩刀。 CBN刀具：立方氮化硼材质硬度仅次于金刚石刀具，和金刚石刀具统称为超硬刀具。除了硬度高、耐磨性好之外，也有脆性大的缺点。我国刀具行业通过不断的努力和研究，研制出非金属粘合剂立方氮化硼刀具，解决了CBN刀具只能用于精加工工序不能用于断续加工的问题。针对渗碳淬火钢件加工，BN-H10材质可用于连续精加工工序，BN-H21材质可用于强断续加工工序。
5、CBN刀具加工渗碳淬火钢的切削参数 在加工渗碳淬火钢时常出现三种工况：连续切削、断续切削和粗车加工，我国针对两种工况研制出BN-H10，BN-H21材质和BN-S20材质。加工方案如下： 连续切削：选择BN-H10材质，属于复合式CBN刀具，吃刀深度控制在0.3mm以内。切削参数：ap≤1mm，Fr=0.05-0.35mm/r，Vc=60-250m/min。 断续切削：选择BN-H21材质，属于复合式CBN刀片，耐磨损性和耐崩损性强，吃刀深度控制在0.3mm以内。切削参数：ap≤1mm，Fr=0.05-0.35mm/r，Vc=60-250m/min。 粗车加工：还有一种断续切削属于大余量车削，由于大型工件热处理后的变形量大，加工余量≥2mm，并且属于强断续切削，此类情况选择BN-S20材质，此牌号属于整体式CBN刀具，吃刀深度无上限，可吃满整个刀片。
6、CBN刀具加工渗碳淬火钢的成功案例一 加工零件：齿轮（内孔有一个键槽）加工工况：中等断续切削加工材料：20CrMnTi工件硬度：58-62HRC选用刀片：BN-H10 CCGW09T304切削参数：ap=0.25mm，Fr=0.08mm/r，Vc=135m/min冷却方式：干切结果：BN-H10材质的刀具寿命比进口CBN刀片高 66%，效率提高22%
7、CBN刀具加工渗碳淬火钢的成功案例二 工件名称：传动轴（外圆）工件材料：20CrMo工件硬度：62-65HRC选用刀片：BN-H10 VNGA160408切削参数：Vc=132m/min,ap=0.1mm,fr=0.15mm/r表面质量：Ra1.6冷却方式：湿切结果：BN-H10材质的刀具寿命比KBN25M材质刀片高45%
8、CBN刀具加工渗碳淬火钢的成功案例三 加工工件：齿轮（端面有6个槽）加工工况：强断续切削端面加工材料：20CrMnTi工件硬度：58-62HRC选用刀片：BN-H21 WNGA080404切削参数：ap=0.15mm，Fr=0.1mm/r，Vc=117m/min冷却方式：干切结果：BN-H21材质刀具寿命相比某品牌CBN刀具提高5倍，强断续加工不崩损、不碎裂。
9、总结 对于批量加工渗碳淬火钢件，采用CBN刀具加工相比涂层硬质合金刀具硬度、强度高，耐磨性好，加工渗碳淬火钢件刀具寿命长，干式切削，切屑易回收。