切削高錳鋼的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

　　高錳鋼是一種耐磨鋼，經(jīng)過水韌處理的高錳鋼可以得到較高的塑性和沖擊韌性。高錳鋼具有很高的耐磨性，雖然它的硬度只有HB210，但它的屈服點(diǎn)σs較低，只有σb的40％，因此具有較高的塑性和韌性。下文介紹一下切削高錳鋼的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

　　1、高錳鋼的類別與性能

　　錳含量約為11％——18％的鋼稱高錳鋼。常用的鑄造高錳鋼ZMn13的化學(xué)成分為：Mn含量11％——14％，c含量1.0％——1.4％，Si含量0.3％——1.0％，P含量<0.03％，S含量<0.05％?？煞譃楦咛几咤i耐磨鋼、中碳高錳無磁鋼、低碳高錳不銹鋼和高錳耐熱鋼。

　　高錳鋼是一種耐磨鋼，經(jīng)過水韌處理的高錳鋼可以得到較高的塑性和沖擊韌性。高錳鋼具有很高的耐磨性，雖然它的硬度只有HB210，但它的屈服點(diǎn)σs較低，只有σb的40％，因此具有較高的塑性和韌性。高錳鋼在受到外來壓力和沖擊載荷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的塑性變形或嚴(yán)重的加工硬化現(xiàn)象，鋼被劇烈強(qiáng)化，硬度顯著提高，可達(dá)HB450——550，因此有了較高的耐磨性。

　　2、高錳鋼的切削加工性能

　　(1)加工硬化嚴(yán)重：高錳鋼在切削過程中，由于塑性變形大，奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)晶粒的馬氏體組織，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的硬化現(xiàn)象。加工前硬度一般為HB200——220，加工后表面硬度可達(dá)HB450——550，硬化層深度0.1——0.3mm，其硬化程度和深度要比45號(hào)鋼高幾倍。嚴(yán)重的加工硬化使切削力增大，加劇了刀具磨損，也容易造成刀具崩刃而損壞。

　　(2)切削溫度高：由于切削功率大，產(chǎn)生的熱量多，而高錳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)比不銹鋼還低，只有中碳鋼的1/4，所以切削區(qū)溫度很高。當(dāng)切削速度Vc<50m/min時(shí)，高錳鋼的切削溫度比45號(hào)鋼高200℃——250℃，因此，刀具磨損嚴(yán)重，耐用度降低。

　　(3)斷屑困難：高錳鋼的韌性是45號(hào)鋼的8倍，切削時(shí)切屑不易拳曲和折斷。

　　(4)尺寸精度不易控制：高錳鋼的線膨脹系數(shù)與黃銅差不多，在高的切削溫度下，局部產(chǎn)生熱變形，尺寸精度不易控制。切削高錳鋼時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行粗加工，工件冷卻后再進(jìn)行精加工，以保證工件的尺寸精度。

　　3、切削高錳鋼時(shí)各種刀具材料的特點(diǎn)

　　高錳鋼屬難加工材料，對(duì)刀具材料要求較高。一般來說，要求具材料紅硬性高、耐磨性好，有較高的強(qiáng)度、韌性和導(dǎo)熱系數(shù)。

　　1，高速鋼是一種高合金工具鋼.能承受切削溫度500——600C，目前加工高錳鋼基本不能勝任，一般用于制作非標(biāo)鉆頭使用。

　　2,硬質(zhì)合金刀具加工高錳鋼時(shí)，一般用于小型零件的加工（大型高錳鋼零件選用非金屬粘合劑的CBN刀具牌號(hào)更合適），據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)高錳鋼零件單件加工時(shí)長(zhǎng)小于5min時(shí)，可選用硬質(zhì)合金刀具，粗加工可采用抗沖擊韌性較好的YG系列牌號(hào)，精加工選用YW系列。

　　3，陶瓷材料的特點(diǎn)：硬度高（91——94HRA)，耐磨性好，耐熱性高(>1200),允許用較高的切削速度，但脆性大，切削時(shí)容易崩刀。

　　4，立方氮化硼（CBN）材料的特點(diǎn)：硬度高（7300——9000HV)，耐熱性高（1300——1500度），耐磨性好，化學(xué)穩(wěn)定性高于金剛石，與鐵族金屬的親和力小，切削性能好，一般脆性較大，此時(shí)可以選擇抗沖擊韌性優(yōu)異的CBN刀具牌號(hào)，譬如高錳鋼磨輥和高錳鋼軋臼壁（破碎機(jī)圓錐）零件加工用的BN-K1或BN-S20兩種牌號(hào)；由于此類非金屬粘合劑CBN刀具的韌性和耐磨性的優(yōu)異，使得可以勝任高錳鋼的粗加工和精加工。

　　4．加工高錳鋼時(shí)如何確定刀具的切削三要素

　　切削高錳鋼，無論選擇什么刀具材料，刀具的切削用量基本按照如下原則進(jìn)行：粗加工時(shí)，應(yīng)盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度，故一般優(yōu)先選擇盡可能大的切削深度ap，其次選擇較大的進(jìn)給量f，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定合適的切削速度。精加工時(shí)，首先應(yīng)保證工件加工精度和表面質(zhì)量要求，故一般選用較小的進(jìn)給量f和切削深度ap，而盡可能選用較高的切削速度υc。

　　1，切削深度ap的選擇

　　1）切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量來確定。粗加工時(shí)，除留下精加工余量外一次走刀應(yīng)盡可能切除全部余量。當(dāng)加工余量過大，工藝系統(tǒng)剛度較低，機(jī)床功不足，刀具強(qiáng)度不夠或斷續(xù)切削的沖擊振動(dòng)較大時(shí)，可分多次走刀。切削表面層硬皮的鑄鍛件時(shí)，應(yīng)盡量使ap大于硬皮層的厚度，以保護(hù)刀尖。

　　2）半精加工和精加工的加工余量一般較小時(shí)，可一次切除，但有時(shí)為了保證件的加工精度和表面質(zhì)量，也可采用二次走刀。

　　2，進(jìn)給量f的選擇

　　切削深度選定后，接著就應(yīng)盡可能選用較大的進(jìn)給量f。粗加工時(shí)，由于作用在工藝系統(tǒng)上的切削力較大，進(jìn)給量的選取受到下列因素限制；機(jī)床—刀具—工件系統(tǒng)的剛度，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度，機(jī)床有效功率與轉(zhuǎn)矩，以及斷續(xù)切削時(shí)刀片的強(qiáng)度。半精加工和精加工時(shí)，最大進(jìn)給量主要受工件加工表面粗糙度的限制。工廠中，進(jìn)給量一般多根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按一定表格選?。ㄔ斠娷?、鉆、銑等各章有關(guān)表格），在有條件的情況下，可通過對(duì)切削數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索和優(yōu)化。

　　3、切削速度υc的選擇

　　在切削深度ap選定以后，可在保證刀具合理耐用度的條件下，用計(jì)算的方法或用表法確定切削速度υc的值。在具體確定υc值時(shí)，一般應(yīng)遵循下述原則：

　　1）粗車時(shí)，切削深度和進(jìn)給量均較大，故選擇較低的切削速度；精車時(shí)，則選擇較高的切削速度。

　　2）刀具材料的切削性能越好時(shí)，切削速度也可選得越高。因此，硬質(zhì)合金刀具的切削速度可選得比高速鋼高度好幾倍，而立方氧化硼刀具的切削速度又可選得比硬質(zhì)合金刀高許多，刀具牌號(hào)適用的線速度可參考刀具廠家的推薦參數(shù)，華菱BN-S20牌號(hào)CBN刀具切削線速度v=60--85m/min；精加工線速度可達(dá)v=135m/min。

　　5、鉆削高錳鋼的刀具及注意事項(xiàng)

　　隨著刀具材料的發(fā)展，使得加工高錳鋼已經(jīng)從90年代的硬質(zhì)合金刀具發(fā)展到目前的非金屬粘合劑氮化硼刀具，例如目前廣泛應(yīng)用的BN-S20和BN-k1牌號(hào)是一種機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片，廣泛用于高錳鋼零件的車削和銑削中。而對(duì)于高錳鋼零件的鉆孔，目前仍采用特殊涂層的高速鋼刀具材料和硬質(zhì)合金刀具材料居多。

　　2、幾種鉆ZGMn13鋼常用的硬質(zhì)合金鉆頭

　　1）通用硬質(zhì)合金鉆頭。一般采用YG或YW系列牌號(hào)的合金，這種鉆頭采用鑲片焊接形式，鉆頭耐用度高。為了保持鉆頭鋒利，外緣轉(zhuǎn)角磨損尺寸小于lmm時(shí)就應(yīng)該及時(shí)重磨。鉆削時(shí)冷卻要充分，不能間斷冷卻。

　　2）硬質(zhì)合金群鉆。這種硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)與制造，與通用硬質(zhì)合金鉆頭相同。鉆頭一般用40Cr制造，刀片材料可用YG8或YW2，若選用齒冠刀頭，則鉆削效果更好。適當(dāng)選擇切削用量，可以使切削溫度控制在600℃左右范圍內(nèi)，這時(shí)加工條件較為有利。

　　3）無橫刃焊接式硬質(zhì)合金淺孔鉆。這種鉆頭與通用硬質(zhì)合金鉆頭的顯著區(qū)別在于沒有橫刃，由于鉆頭沒有橫刃，因此鉆削時(shí)軸向力較小，可降低30——50％。

　　4）可轉(zhuǎn)位淺孔鉆。可轉(zhuǎn)位淺孔鉆的刀具角度由刀槽和刀片兩部分構(gòu)成，所以對(duì)于刀體的加工精度要求較高。鉆頭在鉆削中定心好，切削平穩(wěn)，加工精度高。使用過程中須注意，當(dāng)孔鉆通的瞬時(shí)，有一薄片飛出，要安全防護(hù)。

　　5）采用加熱工藝鉆削高錳鋼ZGMn13：加熱方法主要有乙炔一氧氣火焰加熱法。應(yīng)用這種簡(jiǎn)易加熱方法鉆削時(shí)．將乙炔一氧氣氣焊槍對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心位置加熱，范圍約為孔直徑的2倍，加熱到450℃左右，即鋼板見紅后，離開加熱立即下鉆，可以采用高轉(zhuǎn)速大進(jìn)給。實(shí)際證明乙炔一氧氣加熱鉆削高錳鋼是一種簡(jiǎn)單實(shí)用效率高的機(jī)工方法。

　　2、用硬質(zhì)合金群鉆鉆高錳鋼時(shí)應(yīng)注意以下問題：

　　(1)合理選擇切削用量：切削速度太低或進(jìn)給量太大，都會(huì)使切削力增加，容易造成切削崩碎。一般取Vc=30——40m/min，f=0.07——0.1mm/r。

　　(2)要充分使用冷卻液：高錳鋼的線膨脹系數(shù)大，鉆孔時(shí)應(yīng)充分使用冷卻液，有條件的可將工件浸在冷卻液中鉆孔，以防止因孔的收縮將鉆頭咬死損壞。

　　(3)嚴(yán)格控制鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)：鉆削過程中如聽到刺耳的尖叫聲或發(fā)現(xiàn)鉆頭外緣轉(zhuǎn)角處后角棱邊磨損約1mm時(shí)，應(yīng)及時(shí)將鉆頭進(jìn)行重磨，否則繼續(xù)使用會(huì)加快鉆頭磨損以致?lián)p壞。

　　(4)嚴(yán)禁中途停車：用硬質(zhì)合金群鉆鉆削高錳鋼時(shí)，應(yīng)采用自動(dòng)進(jìn)給，盡量不用手動(dòng)進(jìn)給，否則會(huì)加重硬化現(xiàn)象，使鉆削更加困難。操作中要嚴(yán)禁中途停車，防止因切削力過大造成“悶車”，使鉆頭崩碎。