日本工具钢的机械加工技术   支撑工具钢的相关技术

肖英龙

    l、高硬度村切削加工条件和工具寿命

    金属模具材和轧制材等的使用环境越来越恶劣，为此进行了材料的高硬度化、高韧性化。然而，这些性能的提高同时也造成了切削加工困难，并产生了切削工具寿命低下的问题。如在加工硬度为65HRC的半高速钢材时，工具因加工条件过高而缺损，虽然采用较低加工条件(如减低切削速度等)可延长工具寿命，但这样会降低加工效率。因此，为了在切削高硬度材时延长工具寿命、稳定操作并提高加工效率，对切削条件的最佳化及最佳工具的选择进行了研究。

    1．1加工条件

    加工材为硬度65HRC的半高速钢。设定了粗加工和精加工j前者一般是从黑皮状态开始进行的加工，因变形和碎片等的产生，使切削断续的情况多，故采用了耐缺损性和耐磨(损)性相互平衡优良的超硬工具，或在超硬工具上施加了PVD(物理气相沉积)涂层的材料。后者是从稳定的白皮状态加工，因多是连续性的，故采用耐磨性优良的CBN工具材料。

    一般具体的切削加工条件须规定工具材种、车刀及镶刃、切削速度(粗加工为10～20m／min，精加工为100～300m／min)、进刀量(mm／转)和切削深度(mm)、切削气氛(干式或湿式)、加工材质硬度及规格，以及使用机械等。

    1．2粗加工切削条件和工具寿命

    从切削速度Vc=20m／min的粗加工结果，比较以HO5微粒超硬材工具进行干式和湿式切削，查明了后者的工具寿命可比前者延长50％；进而经电子探针显微分析器分析和切削模拟解析后查明，因湿式切削改善了润滑性能，使刀具前倾面粘附比干式切削少，且前倾面的切削温度也比干式要低约100℃。这些就是湿式切削工具耐磨性好、寿命长的原因所在。

    另外，由于在HO5微粒超硬刀具上包覆了耐氧化性优良的(Ti、Al)N系PVD膜，还可以进一步大幅度减少切削工具磨损而延长其使用寿命。

    若比较将切削速度减半到Vc=10m／min进行的干式和湿式切削，结果与Vc=20m／min．的切削结果一样，后者的工具寿命比前者的要长。若比较切削速度Vc=10m／min和20m／min的刀具后隙面磨损达同样宽度的切削体积，则10m／min的切削体积虽约为20m／min的1．3倍，但前者的加工效率却只有后者的1／2。另外，若切削速度＞20m／min，则工具寿命大幅度降低。

    1．3精加工切削条件和工具寿命

   将切削速度改变为100m／min、150m／min、200m／min所进行，的湿式精加工结果表明：在Vc=200m／min的超高速切削条件下，仅进行了5min加工(切削