硬车削淬硬钢的CBN数控刀片（HRC58-62）

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所谓的淬硬钢就是指金属经过淬火之后，其组织为马氏体，硬度HRC>50的钢，在齿轮、轴承、丝杠、同步器、球笼等行业广泛应用。华菱超硬，在淬硬钢硬车削领域有很深的研究，这次就重点从刀具材料，切削参数等方面介绍一下如何选择合适的刀具硬车削淬硬钢，同时介绍一下目前普遍应用于淬硬钢加工的刀具材质—CBN数控刀片。

1、淬硬钢硬车削刀具的材质选择规律

合理选择刀具材料，是硬车削淬硬钢的重要条件。根据淬硬钢的切削特点，刀具材料不仅要有高的硬度、耐磨性、耐热性，而且要有一定的强度和导热性。

（ 1 ）硬质合金刀片： 是目前应用广泛的刀具材质，是主流刀具。加工淬硬钢的硬质合金刀具，应优先选择加入适量TaC或NbC的超细微粒的硬质合金，如YM051、YM052、YN05、YN10、600、610、726、758、767、813等牌号。

（ 2 ）氮化硅陶瓷刀片： 硬度高于硬质合金刀具，耐热性可达1200℃～1300℃，在使用中可减少粘结和扩散磨损。不过陶瓷刀具由于脆性大，主要用于淬硬钢的连续切削加工中。 ?

（ 3 ）CBN刀片： PCBN的硬度为HV8000～9000，导热性比较高，耐热性为1400℃～1500℃，非常适合淬硬钢的加工，如BN-H05，BN-H10，BN-H21牌号是目前加工淬硬钢的常见刀具牌号，其中华菱超硬作为超硬刀具国产化的先驱，目前已研制出从连续-断续，粗加工-精加工一系列的整套刀具方案供客户选择。

2、CBN数控刀片硬车削淬硬钢的优势

（1）硬度高、耐磨性好，BN-S20刀具可加工HRC70度的钢件，所以HRC58-62之间的淬火钢没有问题。

（2）耐崩损性优异，可承受强断续切削，BN-H21刀具硬车削淬火钢端面（有群孔），不仅没有崩刃，而且耐磨性优异；

（3）CBN数控刀片加工出来的淬硬钢件精度高，表面粗糙度高，BN-H05刀具硬车削淬火钢可达到Ra0.2的光洁度；

（4）干式切削，不管是BN-H10刀具，还是BN-H200刀具，以及以上刀具硬车削淬硬钢时都不需要添加切削液。

3、CBN数控刀片硬车削淬硬钢的案例参数

（1）硬车削淬硬钢齿轮的CBN数控刀片BN-H21

加工工况：强断续切削端面；

加工材料：20CrMnTi齿轮,HRC58-62；

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：相较于某品牌CBN刀片，BN-H21材质刀具寿命提高5倍。

（2）硬车削淬硬钢风电轴承的CBN数控刀片BN-H200

工件名称：风电轴承滚道

工件材质：42CrMo4（硬度HRC58-63）

刀片型号：BN-H200 RNMN090300

切削参数：Vc=260m/min，Fr=0.2mm/r，ap=0.1

加工方式：干式切削

相较于某品牌CBN刀片，BN-H200材质加工风电轴承表面光洁度达到Ra0.4，而且属于正常的后刀面磨损。

车淬火钢用什么车刀？ 淬火后变形量大，需要车削修正，淬火后硬度HRC62，CBN刀片容易崩，加工效率太低，加

普通车床加工淬火钢的车刀型号，需要根据淬火钢的硬度、工况进行选择。

现在一般都用数控刀粒车加工淬火钢了，常用型号有cnmg1204，tnmg1604，wnmg0804，vnmg1604等。

淬火钢硬度一般都在HRC45以上，部分硬度在HRC60以上，其中常见的零件有齿轮，轴承，同步器2113，丝杠，球笼等都属于典型的淬火钢件，此类零件选择CBN刀具比较适合。

淬火钢件加工余量有大有小，对于大余量如1mm以上5261的用BN-S20材质和BN-H200牌号整体聚晶CBN刀具，大余量切削不崩刀，而且可4102承受断续加工。

小余量如0.5mm以下的一般用BN-H05牌号，BN-H10牌号，BN-H21牌号复合式CBN刀具。

BN-H05牌号用于连续加工工况，光洁度可达到Ra0.2。

BN-H10牌号用于中等1653断续加工工况，常见的有齿轮内孔存在一个键槽，不崩刀，光洁度Ra0.4.

BN-H21牌号用于强断续切削加工工况，如齿轮端面有群孔，或轴承滚道有若干个油孔，此类情况版选择BN-H21牌号，不崩刀，切削性能稳定。

同时还可提供涂层CBN刀具，权如BN-H05 C25，BN-H10 C25，BN-H21 C25牌号，相比未涂层的CBN刀具，寿命提高至少35%以上。

车淬火钢用726合金车刀或者陶瓷刀，立方氮化硼车刀都行。

车刀的种类和用途

车刀刀具材质的改良和发展是今日金属加工发展的重要课题之一，因为良好的刀具材料能有效、迅速的完成切削工作，并保持良好的刀具寿命。一般常用车刀材质有下列几种：

1.高碳钢

高碳钢车刀是由含碳量0.8%~1.5%之间的一种碳钢，经过淬火硬化后使用，因切削中的摩擦四很容易回火软化，被高速钢等其它刀具所取代。一般仅适合于软金属材料之切削，常用者有SK1，SK2、、、、SK7等。

2.高速钢

高速钢为一种钢基合金俗名白车刀，含碳量0.7~0.85%之碳钢中加入W、Cr、V及Co等合金元素而成。例如18-4-4高速钢材料中含有18%钨、4%铬以及4%钒的高速钢。高速钢车刀切削中产生的摩擦热可高达至6000C，适合转速1000rpm以下及螺纹之车削，一般常用高速钢车刀如SKH2、SKH4A、SKH5、SKH6、SKH9等。

3.非铸铁合金刀具

此为钴、铬及钨的合金，因切削加工很难，以铸造成形制造，故又叫超硬铸合金，最具代表者为stellite，其刀具韧性及耐磨性极佳，在8200C温度下其硬度仍不受影响，抗热程度远超出高速钢，适合高速及较深之切削工作。

车刀4.烧结碳化刀具

碳化刀具为粉未冶金的产品，碳化钨刀具主要成分为50%~90%钨，并加入钛、钼、钽等以钴粉作为结合剂，再经加热烧结完成。碳化刀具的硬度较任何其它材料均高，有最硬高碳钢的三倍，适用于切削较硬金属或石材，因其材质脆硬，故只能制成片状，再焊于较具韧性之刀柄上，如此刀刃钝化或崩裂时，可以更换另一刀口或换新刀片，这种够车刀称为舍弃式车刀。

碳化刀具依国际标准(ISO)其切削性质的不同，分成P、M、K三类，并分别以蓝、黄、红三种颜色来标识：

P类适于切削钢材，有P01、P10、P20、P30、P40、P50六类，P01为高速精车刀，号码小，耐磨性较高，P50为低速粗车刀，号码大，韧性高，刀柄涂蓝色以识别之。

K类适于切削石材、铸铁等脆硬材料，有K01、K10、K20、K30、K40五类，K01为高速精车刀，K40为低速粗车刀，此类刀柄涂以红色以识别。

M类介于P类与M类之间，适于切削韧性较大的材料，此类刀柄涂以**来识别之。

5.陶瓷车刀

陶瓷车刀是由氧化铝粉未，添加少量元素，再经由高温烧结而成，其硬度、抗热性、切削速度比碳化钨高，但是因为质脆，故不适用于非连续或重车削，只适合高速精削。

6.钻石刀具

作高级表面加工时，可使用圆形或表面有刃缘的工业用钻石来进行光制。可得到更为光滑的表面，主要用来做铜合金或轻合金的精密车削，在车削时必须使用高速度，最低需在60~100m/min，通常在200~300m/min。

7.氧化硼

立方晶氧化硼(CBN)是近年来推广的材料，硬度与耐磨性仅次于钻石，此刀具适用于加工坚硬、耐磨的铁族合金和镍基合金、钴基合金。

车刀按用途可分为外圆、台肩、端面、切槽、切断、螺纹和成形车刀等。还有专供自动线和数字控制机床用的车刀。

切断车刀 切断车刀切既窄且深的槽，排屑空间小，切屑极易堵塞，为了减小同已加工表面的摩擦，其切削部分的两侧必须磨有副偏角，因而根部的强度大大削弱。此外,切断车刀在切近工件中心处时,切削速度趋近于零，不利于切削。因此,切断车刀在工作时极易"打刀"(崩裂)。先进的切断车刀一般将主切削刃做成人字形,前面磨成屋脊形，使切屑产生横向收缩，朝一个方向稳定地排出，不致堵塞在槽中，同时再将刀头底部制成凸肚形，以最大限度地提高强度和刚度（图3）。

车刀 车刀 车刀成形车刀 成形车刀在结构上有平体形、棱体形和圆形3种（图4）。成形车刀只有在前角为零度时其刀刃廓形才与工件的截形相同；前角不是零度时，则稍有不同，需要经过计算或用图解法求出车刀的截形。

自动线和数控机床用车刀 这类车刀应满足一些特殊要求：切削性能稳定可靠，断屑稳定，刀具可快速更换。因此，对刀片的质量要求更高，使用中采取强制换刀，以避免过度的磨损。断屑槽的形状和尺寸必须根据加工条件经试验确定，使切屑形状为碎裂的短弧形。为了减少换刀和调整的停机时间，刀具的调整应用各种类型的对刀工具或对刀仪在机外进行。图5是利用螺钉或楔块来调整车刀的径向尺寸L、轴向尺寸W 和刀尖高度H 的自动线和数字控制机床用车刀。

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