維氏硬度計(jì)的應(yīng)用及機(jī)械加工中高硬度工件加工方法

高硬度鋼、硬粉末金屬、超耐熱合金以及雙金屬材料在工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣。用這些材料制作的產(chǎn)品幾乎堅(jiān)不可摧，同時(shí)也給人們帶來了新的難題：怎樣才能以經(jīng)濟(jì)的方式將這些材料加工成后的產(chǎn)品。令人欣慰的是供應(yīng)廠家在開發(fā)銑削和車削加工高硬度材料的刀片方面有了新的進(jìn)展。目前，涂層硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、聚晶氮化硼（CBN）、以及聚晶金剛石（PCD）材料的刀片都得到了應(yīng)用。這些先進(jìn)材料制成的特殊形狀的刀片，表層附著的特殊涂層在加工時(shí)可以承受機(jī)械沖擊和磨損時(shí)產(chǎn)生的熱量。但是，使用這些刀片時(shí)還需要其他外部條件，其中之一就是需要經(jīng)驗(yàn)豐富的供應(yīng)商的密切配合。

刀片的費(fèi)用相對較低，硬質(zhì)合金刀片的成本約占總加工費(fèi)用的3%，

CBN刀片經(jīng)過強(qiáng)化、導(dǎo)角，在加工硬度超過50RC的材料時(shí)，可以防止刀刃崩刃。 

CBN刀片占到5-6%，所以使用便宜的刀片是一種錯誤的節(jié)約方式。采用先進(jìn)材料的刀片可以在短期內(nèi)收回投資，且廢品率很低。

另一方面，在一副大銑刀上裝上刀片未必就是一個代價(jià)昂貴的錯誤。CBN刀片的費(fèi)用是硬質(zhì)合金刀片的8-10倍。在使用這些先進(jìn)材料的刀片時(shí)，如果切削速度和進(jìn)給量不正確，將影響產(chǎn)品質(zhì)量壽命。因?yàn)閷?shí)現(xiàn)庫存儲備困難，選擇合適的刀片需要正確評價(jià)加工效益及整個工藝過程。

物有所值從整個加工過程來看，如果考慮調(diào)校和更換刀片的時(shí)間的話，即使使用費(fèi)用較低的硬質(zhì)合金刀片來滿足公差和表面精度要求，那么這筆費(fèi)用也是昂貴的。只有對生產(chǎn)能力、加工周期以及刀片性能綜合協(xié)調(diào)，才能終形成真正的加工能力。

有一個很好的例子，在一次專門的小批量加工中，使用涂層硬質(zhì)合金刀片，成功的對一個燒結(jié)碳化鋇燃?xì)鉁u輪葉片進(jìn)行銑削加工。在切削速度為120sfm時(shí)，只用5-10分鐘就完成了切削。在高硬度材料的大批量加工中，15-30分鐘的刀片壽命是可以接受的。但對于小批量工件，較短的壽命和經(jīng)常性的更換刀片并不是主要缺陷。然而，在滿負(fù)荷生產(chǎn)中延長刀片壽命變得很重要，這樣可以減少換刀時(shí)間、換刀人員、提高機(jī)器利用率和生產(chǎn)力。現(xiàn)在硬質(zhì)合金刀片可以很好加工渦輪葉片，如果加工量很大時(shí)，就應(yīng)采用硬度更高、費(fèi)用更昂貴的CBN刀片。

使用先進(jìn)材料刀片進(jìn)行加工必須選取正確的進(jìn)刀深度和切削速度。Sandvik Coromant公司的CBN刀片經(jīng)過強(qiáng)化、導(dǎo)角，在加工硬度超過50RC的材料時(shí)，可以防止刀片崩刃。盡管CBN刀片剛性和韌性都很好，但仍需要修正切削機(jī)床的參數(shù)以保證加工精度的要求，切削速度偏差超過10%就會對加工效果產(chǎn)生很大的影響。

如果你需要加工高硬度材料，請考慮與你的供應(yīng)商聯(lián)絡(luò)，他們可以根據(jù)其他用戶解決類似問題的經(jīng)驗(yàn)為你提供解決方案。如果需要作試驗(yàn)，反復(fù)試驗(yàn)通常從硬質(zhì)合金刀片開始，再逐步試用理度較高且較貴的刀片。現(xiàn)代刀片幾何學(xué)、高剛性刀柄以及的加工程序使價(jià)格較低的硬質(zhì)合金恨片能夠勝任艱巨的切削工作。如果不使用硬質(zhì)合金刀片，則需要根據(jù)具體情況選擇其它刀片，但種類繁多的材料還是會給加工造成很大困難。

硬化鋼合金鋼在各領(lǐng)域應(yīng)用很廣，其硬度正在逐步提高。以前工具鋼的硬度一般是45RC，現(xiàn)在，經(jīng)淬火處理的鋼材硬度達(dá)到63RC的情況在模具制造業(yè)中已很普遍。模具廠家以前都是在熱處理以前進(jìn)行切削，現(xiàn)在為避免熱處理引起的變形，必須在熱處理硬化后對高硬度工具鋼進(jìn)行精加工。在對高硬度合金進(jìn)行銑削加工時(shí)，產(chǎn)生的熱量和壓力會導(dǎo)致塑性變形而加速刀片磨損。

盡管如此，仍可以經(jīng)濟(jì)地用硬質(zhì)合金刀片加工高硬度鋼。比如在航天工業(yè)的加工中，一家專業(yè)航天器材制造商在一塊大的300M-4340改良型鍛造硬化鋼上重鏜孔時(shí)，轉(zhuǎn)而使用Sandvik GC1025硬質(zhì)合金刀片。大部分金屬材料都是在熱處理以前，硬度為30-32RC時(shí)進(jìn)行加工的，然而，為了修正變形，必須對大工件上精密度要求高的孔進(jìn)行復(fù)鏜，這時(shí)材料硬度高達(dá)54-55RC。一些硬度達(dá)到60RC的材料中的碳化物顆粒的硬度達(dá)到90RC，在加工這些材料時(shí)，涂層硬質(zhì)合金刀片易受磨損。

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