出现车不动的现象，主要原因就是工件材质的硬度太高了，选择的刀具不合理，所以会有车不动、刀具磨损快的现象。
像淬火钢这种材质，硬度一般在HRC55以上，属于高硬度材料，使用普通刀具难以进行加工，不是车不动就是刀片损耗快，难以提升加工效率。
因此加工淬火钢，推荐使用CBN刀具。CBN刀具的硬度可达3000~5000HV，具有高硬度和热稳定性和化学惰性，所以在加工黑色金属方面性能更优，是实现以车代磨淬火钢的最佳刀具之一。
如BTS6000和BTS6000A牌号CBN刀具材料，在保证较高硬度、强度和耐磨性的同时，提高了CBN刀具的抗冲击韧性，满足工件的强断续切削需求，使得淬火钢件加工不再是难题。
CBN刀具
如加工汽车轮毂轴承单元，工件材质为淬火钢20CrMnTi，工件硬度为HRC58-62，采BTS6000牌号、CNGA120408-ZH型号CBN刀具，切削参数：Vc=100-120m/min，ap=0.15-0.2mm，f=0.1-0.15mm/r。
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第1个回答 2020-05-27
淬火钢是机械加工车间常见的一种钢件，淬火钢工件种类繁多，并且在加工过程中出现很多加工难题。目前，加工淬火钢的刀具材料有涂层硬质合金刀具，陶瓷刀具和立方氮化硼刀具，针对以上三种刀具做了简单的分析，并简单阐述了淬火钢的切削用量。
一、淬火件变形的因素
1.淬火件变形的原因：
1），碳含量及其对淬火变化量的影响；
2），合金元素对淬火变形的影响；
3），原始组织和应力状态对热处理变形的影响；
4），淬火前工件本身的应力状态对变形有重要影响。特别是形状复杂,经过大进给量切削加工的工件,其残余应力若未经消除,对淬火变形有很大影响。；
5)，工件几何形状对热处理变形的影响；
6)，工艺参数对热处理变形的影响。
二、淬火钢加工中遇到的问题
1、淬火钢的粗加工：
车削加工热处理过的齿轮，齿圈的生产过程中，一些齿轮、齿圈淬火或渗碳淬火后，硬度一般在HRC55以上，有的硬度达到HRC60甚至HRC65左右。齿轮常用一下材质：20Cr、20CrMnTi，40Cr、42CrMo、35CrMo。有的齿轮热处理后变形严重，特别是渗碳淬火后的大齿圈，大齿轮，如高铁齿轮，工程机械大齿圈，重工行业用大齿圈等，这些大型齿轮齿圈淬火后变形量非常大，这就涉及到淬火钢粗加工。同样，在模具钢生产过程中，淬火钢的粗加工也经常看到，但很多厂家采取的措施也五花八门，有的先把大余量线切割掉，有的用硬质合金刀具慢慢啃，有的用CBN刀具多次走刀才能完成加工，工人感慨粗加工淬火钢是有劲使不出，干着急，没办法。
2、淬火钢的断续加工：
间断切削加工一直是个难题，何况是动辄HRC60左右的淬火钢。特别是在高速车削淬火钢时，如果工件有间断切削，刀具在间断切削淬火钢时会以每分钟100次以上的冲击来完成加工，对刀具的抗冲击性能是个很大的挑战。以汽车齿轮加工为例，淬硬齿轮以车代磨已经成为一种趋势，据了解，作为齿轮产业的三大市场之一，车辆齿轮占据了齿轮市场总额的62%，其中汽车齿轮又占据了车辆齿轮市场份额的62%。也就是说，汽车所用齿轮占有了整个齿轮市场近40%的比重，可见齿轮对于汽车产业的重要性。虽然淬火钢的以车代磨和硬车削已经很普及，其实汽车淬硬齿轮加工过程中仍然遇到很多问题，如一些汽车齿轮内孔有油孔，这就出现间断切削加工难题，很多CBN刀具在高速运转时期遇到油孔容易崩刀，齿轮的位置公差难以保证，等等
3、淬火钢的切槽加工：
举一个简单的例子，同步器滑套啮合槽淬火后的硬车削加工，虽然CBN刀具厂家开发出了同步器滑套专用CBN切槽刀具，但CBN刀具的寿命仍然不尽如人意。
4、淬火钢车削的光洁度问题：
例如，轴承钢淬火后车削加工一般需要很好的表面光洁度，Gcr15钢是常用轴承钢，淬火后硬度一般在HRC62左右，在生产加工过称中，由于轴承的精度和光洁度要求非常高，如果设计调整好CBN刀具的刃口，淬火钢车削光洁度达到Ra0.4也不是不可能。
三、涂层硬质合金加工淬火钢
涂层硬质合金刀具是在韧性较好的硬质合金刀具上涂覆一层或多层耐磨性好的TiN、TiCN、TiAlN和Al2O3等，涂层的厚度为2～18μm，涂层通常起到以下两方面的作用：一方面，它具有比刀具基体和工件材料低得多的热传导系数，减弱了刀具基体的热作用；另一方面，它能够有效地改善切削过程的摩擦和粘附作用，降低切削热的生成。涂层硬质合金刀具与硬质合金刀具相比，无论在强度、硬度和耐磨性方面均有了很大的提高。对干硬度在HRC45～55HRC之间的工件的车削，低成本的涂层硬质合金可实现高速车削。近年来，一些厂家靠改进涂层材料与比例的方法，也使得涂层刀具的性能有极大的提高。如美国、日本一些厂家采用瑞士AlTiN涂层材料和新涂层专利技术生产的刀片，硬度高达4500 ～4900HV ，在车削温度高达1500℃～1600℃时硬度仍然不降低，不氧化，刀片寿命为一般涂层刀片的4倍．而成本只为30% ，且附着力好。它可以在498.56m/min的速度下加工硬度达47～52HRC 的模具钢。
四、陶瓷材料加工淬火钢
陶瓷刀具具有高硬度(91～95HRA)、高强度(抗弯强度为750～1000 MPa)、耐磨性好、化学稳定性好、良好的抗粘结性能、摩擦系数低且价格低廉的特点。使用正常时，耐用度极高，车速可比硬质合金提高2～5倍，特别适合高硬度材料加工、精加工以及高速加工，可加工硬度为62HRC的各类淬硬钢和硬化铸铁。常用的有氧化铝基陶瓷、氮化硅基陶瓷、金属陶瓷和晶须增韧陶瓷。近年来通过大量的研究、改进和采用新的制作工艺，陶瓷材料的抗弯强度和韧性均有了很大的提高，如日本三菱金属公司开发的新型金属陶瓷NX2525及瑞典山特维克公司可乐满开发的金属陶瓷刀片新品CT系列和涂层金属陶瓷刀片系列，其晶粒组织的直径细小至1μm以下，抗弯强度和耐磨性均远高于普通的金属陶瓷，大大拓宽了陶瓷材料的应用范围。清华大学研制成功的氮化硅陶瓷材料刀具也达到了国际先进水平。
五、立方氮化硼刀具（CBN刀具）加工淬火钢
立方氮化硼的硬度和耐磨性仅次于金刚石，有极好的高温硬度，与陶瓷刀具相比，其耐热性和化学稳定性稍差，但冲击强度和抗破碎性能较好。它广泛适用于淬硬钢(50HRC以上)、珠光体灰铸铁、冷硬铸铁和高温合金等的切削加工，与硬质合金刀具相比，其切削速度甚至可提高一个数量级。
立方氮化硼含量高的CBN刀具，硬度高、耐磨性好、抗压强度高及耐冲击韧性好，其缺点是热稳定性差和化学惰性低，适用于耐热合金、铸铁和铁系烧结金属的切削加工。复合P立方氮化硼刀具中立方氮化硼 颗粒含量较低，采用陶瓷作粘结剂，其硬度较低，但弥补了前一种材料热稳定性差、化学惰性低的特点，适用于淬硬钢的切削加工。
在切削灰铸铁和淬硬钢的应用领域，陶瓷刀具和立方氮化硼刀具是可同时选择的，因此进行成本效益和加工质量分析非常必要，以确定哪一种材料更经济。P立方氮化硼刀具材料切削性能优于Al2O3，和Si3N4淬硬钢的干式切削加工时，Al2O3陶瓷的成本低于立方氮化硼材料，陶瓷刀具具有良好的热化学稳定性，但却不及立方氮化硼刀具的韧性和硬度。在切削硬度低于6OHRC以下和小进给量情况下的工件时，陶瓷刀具是较好的选择。立方氮化硼刀具适合于工件硬度高于60HRC情况，尤其是对于自动化加工和高精度加工时更为重要。除此之外，在相同后刀面磨损情况下，立方氮化硼刀具切削后的工件表面残余应力也比陶瓷刀具相对稳定。
使用立方氮化硼刀具干式切削淬硬钢还应遵循以下原则：在机床刚性允许条件下尽可能选择大切深，这样切削区生成的热量使得刃前区金属局部软化，能有效降低 立方氮化硼刀具的磨损。此外，在小切探时也应尽可能采用立方氮化硼刀具，因立方氮化硼 刀具导热性差而使得切削区热量来不及扩散，剪切区也能产生明显的金属软化效应，减小切削刃的磨损。
六、淬火钢的切削用量
切削加工淬火钢的切削用量，主要根据刀具材料、工件材料的物理力学性能、工件外形、工艺系统刚性和加工余量来选择。在选择切削用量三要素时， 先考虑选择公道的切削速度，其次是切削深度，再其次是进给量。
(1)淬火钢切削线速度：一般的淬火钢耐热性在200℃～600℃，而硬质合金的耐热性为800℃～1000℃，陶瓷刀具的耐热性为1100℃～1200℃，立方氮化硼的耐热性为1400℃～1500℃。除高速钢外，一般淬火钢达到400℃左右时，它的硬度开始下降，而上述刀具材料仍保持它原有的硬度。所以在切削淬火钢时，充分利用上述这一特性，切削速度不宜选择太低或太高，以保持刀具有一定的耐用度。从目前的经验来看，不同的刀具材料切削淬火钢的切削速度，硬质合金刀具Vc=30～75 m/min；陶瓷刀具Vc=60～120 m/min；立方氮化硼刀具Vc=100～200 m/min。在断续切削和工件材料硬度太高时，应降低切削速度，一般约为上面 低切削速度的1/2。在连续切削时的 佳切削速度，以切下的切屑呈暗红色为宜。
(2)切削深度：一般根据加工余量和工艺系统刚性选择，一般情况下，αp=0.1～3 mm，目前针对大余量切削淬火钢的刀具材质有KBN700，吃刀深度达到7-10mm，针对淬火后变形工件，淬火钢加工余量难以控制需要退火处理再加工等难题给出了满意的刀具选择，改变了固有的淬火钢切削加工工艺；
(3)进给量：一般为0.05～0.4 mm/r。在工件材料硬度高或断续切削时，为了减小单位切削力，应当减小进给量，以防崩刃和打刀；对于加工进给量的选择，建议根据工件的形状尺寸选择刀具角度，能提高加工效率同时，更能有效提高刀具的使用寿命。
七、加工淬火钢的立方氮化硼刀具的创新
随着淬火钢件的应用越来越多，也出现很多不同加工工况，如连续切削、中等断续切削和强断续切削的均有出现，尤其强断续切削淬火钢件更是难上加难，切削过程中切削刀具很容易出现崩刃现象，影响淬火钢件的表面质量，为了更好的满足淬火钢的不同加工工况，超硬刀具企业不断的研发和创新，终研制出一整套的以车代磨淬火钢的加工方案，针对淬火钢的不同工况研制出KBN100,KBN150和KBN200三款材质，分别针对连续切削，中等断续切削和强断续切削工况。表面光洁度达到Ra0.8，同时提高生产效率。
以上三款材质属于复合式CBN刀片，其迟到深度控制在0.5mm以内为好，如大雨量加工（风电轴承等）大型淬火钢件，可选择KBN700材质，这款材质属于整体聚晶CBN刀片，其吃刀深度可达到1-10mm/次。
八、立方氮化硼刀具加工淬火钢的案例参数
1、KBN100材质连续切削加工淬火钢的案例参数：
加工材料：20CrMnTi齿轮，HRC58-62，
选用刀片：KBN100 CNGA120408，
切削参数：ap=0.1mm，Fr=0.1mm/r，Vc=180m/min，干切 ，
加工效果：其刀具寿命是某品牌CBN刀具的1.45倍。
2、KBN150材质中等断续切削加工淬火钢的案例参数：
加工材料：20CrMnTi齿轮，HRC58-62，
选用刀片：KBN150 CCGW09T304，
切削参数：ap=0.25mm，Fr=0.08mm/r，Vc=135m/min，干切，
加工效果：刀具寿命是某欧系品牌CBN刀具的1.7倍，效率提供22%。
3、KBN200材质强断续切削加工淬火钢的案例参数：
加工材料：20CrMnTi齿轮，HRC58-62，
选用刀片：KBN200 WNGA080404，
切削参数：ap=0.15mm，Fr=0.1mm/r，Vc=117m/min，干切，
加工效果：刀具寿命是某品牌CBN刀片的6倍。
一、淬火件变形的因素
1.淬火件变形的原因：
1），碳含量及其对淬火变化量的影响；
2），合金元素对淬火变形的影响；
3），原始组织和应力状态对热处理变形的影响；
4），淬火前工件本身的应力状态对变形有重要影响。特别是形状复杂,经过大进给量切削加工的工件,其残余应力若未经消除,对淬火变形有很大影响。；
5)，工件几何形状对热处理变形的影响；
6)，工艺参数对热处理变形的影响。
二、淬火钢加工中遇到的问题
1、淬火钢的粗加工：
车削加工热处理过的齿轮，齿圈的生产过程中，一些齿轮、齿圈淬火或渗碳淬火后，硬度一般在HRC55以上，有的硬度达到HRC60甚至HRC65左右。齿轮常用一下材质：20Cr、20CrMnTi，40Cr、42CrMo、35CrMo。有的齿轮热处理后变形严重，特别是渗碳淬火后的大齿圈，大齿轮，如高铁齿轮，工程机械大齿圈，重工行业用大齿圈等，这些大型齿轮齿圈淬火后变形量非常大，这就涉及到淬火钢粗加工。同样，在模具钢生产过程中，淬火钢的粗加工也经常看到，但很多厂家采取的措施也五花八门，有的先把大余量线切割掉，有的用硬质合金刀具慢慢啃，有的用CBN刀具多次走刀才能完成加工，工人感慨粗加工淬火钢是有劲使不出，干着急，没办法。
2、淬火钢的断续加工：
间断切削加工一直是个难题，何况是动辄HRC60左右的淬火钢。特别是在高速车削淬火钢时，如果工件有间断切削，刀具在间断切削淬火钢时会以每分钟100次以上的冲击来完成加工，对刀具的抗冲击性能是个很大的挑战。以汽车齿轮加工为例，淬硬齿轮以车代磨已经成为一种趋势，据了解，作为齿轮产业的三大市场之一，车辆齿轮占据了齿轮市场总额的62%，其中汽车齿轮又占据了车辆齿轮市场份额的62%。也就是说，汽车所用齿轮占有了整个齿轮市场近40%的比重，可见齿轮对于汽车产业的重要性。虽然淬火钢的以车代磨和硬车削已经很普及，其实汽车淬硬齿轮加工过程中仍然遇到很多问题，如一些汽车齿轮内孔有油孔，这就出现间断切削加工难题，很多CBN刀具在高速运转时期遇到油孔容易崩刀，齿轮的位置公差难以保证，等等
3、淬火钢的切槽加工：
举一个简单的例子，同步器滑套啮合槽淬火后的硬车削加工，虽然CBN刀具厂家开发出了同步器滑套专用CBN切槽刀具，但CBN刀具的寿命仍然不尽如人意。
4、淬火钢车削的光洁度问题：
例如，轴承钢淬火后车削加工一般需要很好的表面光洁度，Gcr15钢是常用轴承钢，淬火后硬度一般在HRC62左右，在生产加工过称中，由于轴承的精度和光洁度要求非常高，如果设计调整好CBN刀具的刃口，淬火钢车削光洁度达到Ra0.4也不是不可能。
三、涂层硬质合金加工淬火钢
涂层硬质合金刀具是在韧性较好的硬质合金刀具上涂覆一层或多层耐磨性好的TiN、TiCN、TiAlN和Al2O3等，涂层的厚度为2～18μm，涂层通常起到以下两方面的作用：一方面，它具有比刀具基体和工件材料低得多的热传导系数，减弱了刀具基体的热作用；另一方面，它能够有效地改善切削过程的摩擦和粘附作用，降低切削热的生成。涂层硬质合金刀具与硬质合金刀具相比，无论在强度、硬度和耐磨性方面均有了很大的提高。对干硬度在HRC45～55HRC之间的工件的车削，低成本的涂层硬质合金可实现高速车削。近年来，一些厂家靠改进涂层材料与比例的方法，也使得涂层刀具的性能有极大的提高。如美国、日本一些厂家采用瑞士AlTiN涂层材料和新涂层专利技术生产的刀片，硬度高达4500 ～4900HV ，在车削温度高达1500℃～1600℃时硬度仍然不降低，不氧化，刀片寿命为一般涂层刀片的4倍．而成本只为30% ，且附着力好。它可以在498.56m/min的速度下加工硬度达47～52HRC 的模具钢。
四、陶瓷材料加工淬火钢
陶瓷刀具具有高硬度(91～95HRA)、高强度(抗弯强度为750～1000 MPa)、耐磨性好、化学稳定性好、良好的抗粘结性能、摩擦系数低且价格低廉的特点。使用正常时，耐用度极高，车速可比硬质合金提高2～5倍，特别适合高硬度材料加工、精加工以及高速加工，可加工硬度为62HRC的各类淬硬钢和硬化铸铁。常用的有氧化铝基陶瓷、氮化硅基陶瓷、金属陶瓷和晶须增韧陶瓷。近年来通过大量的研究、改进和采用新的制作工艺，陶瓷材料的抗弯强度和韧性均有了很大的提高，如日本三菱金属公司开发的新型金属陶瓷NX2525及瑞典山特维克公司可乐满开发的金属陶瓷刀片新品CT系列和涂层金属陶瓷刀片系列，其晶粒组织的直径细小至1μm以下，抗弯强度和耐磨性均远高于普通的金属陶瓷，大大拓宽了陶瓷材料的应用范围。清华大学研制成功的氮化硅陶瓷材料刀具也达到了国际先进水平。
五、立方氮化硼刀具（CBN刀具）加工淬火钢
立方氮化硼的硬度和耐磨性仅次于金刚石，有极好的高温硬度，与陶瓷刀具相比，其耐热性和化学稳定性稍差，但冲击强度和抗破碎性能较好。它广泛适用于淬硬钢(50HRC以上)、珠光体灰铸铁、冷硬铸铁和高温合金等的切削加工，与硬质合金刀具相比，其切削速度甚至可提高一个数量级。
立方氮化硼含量高的CBN刀具，硬度高、耐磨性好、抗压强度高及耐冲击韧性好，其缺点是热稳定性差和化学惰性低，适用于耐热合金、铸铁和铁系烧结金属的切削加工。复合P立方氮化硼刀具中立方氮化硼 颗粒含量较低，采用陶瓷作粘结剂，其硬度较低，但弥补了前一种材料热稳定性差、化学惰性低的特点，适用于淬硬钢的切削加工。
在切削灰铸铁和淬硬钢的应用领域，陶瓷刀具和立方氮化硼刀具是可同时选择的，因此进行成本效益和加工质量分析非常必要，以确定哪一种材料更经济。P立方氮化硼刀具材料切削性能优于Al2O3，和Si3N4淬硬钢的干式切削加工时，Al2O3陶瓷的成本低于立方氮化硼材料，陶瓷刀具具有良好的热化学稳定性，但却不及立方氮化硼刀具的韧性和硬度。在切削硬度低于6OHRC以下和小进给量情况下的工件时，陶瓷刀具是较好的选择。立方氮化硼刀具适合于工件硬度高于60HRC情况，尤其是对于自动化加工和高精度加工时更为重要。除此之外，在相同后刀面磨损情况下，立方氮化硼刀具切削后的工件表面残余应力也比陶瓷刀具相对稳定。
使用立方氮化硼刀具干式切削淬硬钢还应遵循以下原则：在机床刚性允许条件下尽可能选择大切深，这样切削区生成的热量使得刃前区金属局部软化，能有效降低 立方氮化硼刀具的磨损。此外，在小切探时也应尽可能采用立方氮化硼刀具，因立方氮化硼 刀具导热性差而使得切削区热量来不及扩散，剪切区也能产生明显的金属软化效应，减小切削刃的磨损。
六、淬火钢的切削用量
切削加工淬火钢的切削用量，主要根据刀具材料、工件材料的物理力学性能、工件外形、工艺系统刚性和加工余量来选择。在选择切削用量三要素时， 先考虑选择公道的切削速度，其次是切削深度，再其次是进给量。
(1)淬火钢切削线速度：一般的淬火钢耐热性在200℃～600℃，而硬质合金的耐热性为800℃～1000℃，陶瓷刀具的耐热性为1100℃～1200℃，立方氮化硼的耐热性为1400℃～1500℃。除高速钢外，一般淬火钢达到400℃左右时，它的硬度开始下降，而上述刀具材料仍保持它原有的硬度。所以在切削淬火钢时，充分利用上述这一特性，切削速度不宜选择太低或太高，以保持刀具有一定的耐用度。从目前的经验来看，不同的刀具材料切削淬火钢的切削速度，硬质合金刀具Vc=30～75 m/min；陶瓷刀具Vc=60～120 m/min；立方氮化硼刀具Vc=100～200 m/min。在断续切削和工件材料硬度太高时，应降低切削速度，一般约为上面 低切削速度的1/2。在连续切削时的 佳切削速度，以切下的切屑呈暗红色为宜。
(2)切削深度：一般根据加工余量和工艺系统刚性选择，一般情况下，αp=0.1～3 mm，目前针对大余量切削淬火钢的刀具材质有KBN700，吃刀深度达到7-10mm，针对淬火后变形工件，淬火钢加工余量难以控制需要退火处理再加工等难题给出了满意的刀具选择，改变了固有的淬火钢切削加工工艺；
(3)进给量：一般为0.05～0.4 mm/r。在工件材料硬度高或断续切削时，为了减小单位切削力，应当减小进给量，以防崩刃和打刀；对于加工进给量的选择，建议根据工件的形状尺寸选择刀具角度，能提高加工效率同时，更能有效提高刀具的使用寿命。
七、加工淬火钢的立方氮化硼刀具的创新
随着淬火钢件的应用越来越多，也出现很多不同加工工况，如连续切削、中等断续切削和强断续切削的均有出现，尤其强断续切削淬火钢件更是难上加难，切削过程中切削刀具很容易出现崩刃现象，影响淬火钢件的表面质量，为了更好的满足淬火钢的不同加工工况，超硬刀具企业不断的研发和创新，终研制出一整套的以车代磨淬火钢的加工方案，针对淬火钢的不同工况研制出KBN100,KBN150和KBN200三款材质，分别针对连续切削，中等断续切削和强断续切削工况。表面光洁度达到Ra0.8，同时提高生产效率。
以上三款材质属于复合式CBN刀片，其迟到深度控制在0.5mm以内为好，如大雨量加工（风电轴承等）大型淬火钢件，可选择KBN700材质，这款材质属于整体聚晶CBN刀片，其吃刀深度可达到1-10mm/次。
八、立方氮化硼刀具加工淬火钢的案例参数
1、KBN100材质连续切削加工淬火钢的案例参数：
加工材料：20CrMnTi齿轮，HRC58-62，
选用刀片：KBN100 CNGA120408，
切削参数：ap=0.1mm，Fr=0.1mm/r，Vc=180m/min，干切 ，
加工效果：其刀具寿命是某品牌CBN刀具的1.45倍。
2、KBN150材质中等断续切削加工淬火钢的案例参数：
加工材料：20CrMnTi齿轮，HRC58-62，
选用刀片：KBN150 CCGW09T304，
切削参数：ap=0.25mm，Fr=0.08mm/r，Vc=135m/min，干切，
加工效果：刀具寿命是某欧系品牌CBN刀具的1.7倍，效率提供22%。
3、KBN200材质强断续切削加工淬火钢的案例参数：
加工材料：20CrMnTi齿轮，HRC58-62，
选用刀片：KBN200 WNGA080404，
切削参数：ap=0.15mm，Fr=0.1mm/r，Vc=117m/min，干切，
加工效果：刀具寿命是某品牌CBN刀片的6倍。
第2个回答 2020-07-13
第一部分 常见的齿轮材料
常见的齿轮材料包含有20CrMnTi，16Mn5、42CrMo等。通常这些齿轮都是经过热处理后使用，热处理后的硬度一般在HRC45以上。常见的齿轮类型有汽车齿轮，压力容器齿轮和牵引机用的大齿轮等等。
第二部分 齿轮的加工工艺
一般是原材料制成粗毛坯，然后再用数控车床加工使齿轮基本成型，再经过热处理后进行再加工，车削，磨削等。热处理后的齿轮一般硬度能够达到HRC58~62，难加工，所以选择合适的刀具车削齿轮变得尤为重要。
第三部分 硬车加工齿轮刀具的选择
热处理后的齿轮硬度高于HRC50，过去一般需要退火后硬度降低来加工，随着刀具的发展，CBN超硬刀具已经能够满足刀具的需求，常见的加工淬火后齿轮的CBN刀具材料包括：
第四部分加工淬火后齿轮推荐切削参数
淬火后齿轮加工选择合适的切削参数是保证CBN刀具加工最终效果的 保证，下边是KBN100和KBN200加工齿轮时推荐切削参数：
第五部分常见的加工齿轮的刀具使用案例
（1）KBN100牌号CBN刀片连续精加工齿轮内孔
（2）KBN200 牌号CBN刀片断续车削齿轮端面
第六部分小结
综上所述，当精加工加工淬火后的齿轮时，KBN100和KBN200是理想的刀具材料，当粗车加工淬火后的齿轮时，建议咨询相关刀具技术人员选择合适的刀具牌号。
常见的齿轮材料包含有20CrMnTi，16Mn5、42CrMo等。通常这些齿轮都是经过热处理后使用，热处理后的硬度一般在HRC45以上。常见的齿轮类型有汽车齿轮，压力容器齿轮和牵引机用的大齿轮等等。
第二部分 齿轮的加工工艺
一般是原材料制成粗毛坯，然后再用数控车床加工使齿轮基本成型，再经过热处理后进行再加工，车削，磨削等。热处理后的齿轮一般硬度能够达到HRC58~62，难加工，所以选择合适的刀具车削齿轮变得尤为重要。
第三部分 硬车加工齿轮刀具的选择
热处理后的齿轮硬度高于HRC50，过去一般需要退火后硬度降低来加工，随着刀具的发展，CBN超硬刀具已经能够满足刀具的需求，常见的加工淬火后齿轮的CBN刀具材料包括：
第四部分加工淬火后齿轮推荐切削参数
淬火后齿轮加工选择合适的切削参数是保证CBN刀具加工最终效果的 保证，下边是KBN100和KBN200加工齿轮时推荐切削参数：
第五部分常见的加工齿轮的刀具使用案例
（1）KBN100牌号CBN刀片连续精加工齿轮内孔
（2）KBN200 牌号CBN刀片断续车削齿轮端面
第六部分小结
综上所述，当精加工加工淬火后的齿轮时，KBN100和KBN200是理想的刀具材料，当粗车加工淬火后的齿轮时，建议咨询相关刀具技术人员选择合适的刀具牌号。
第3个回答 2020-05-27
一、什么是淬火钢？
淬火钢是指淬火后具有马氏体组织且硬度高于HRC50的钢。它在难切削材料中占有相当大的比例。磨削是加工淬硬钢的传统方法。然而，为了提高加工效率，解决工件磨削淬火后形状和位置误差太复杂而无法产生的问题，往往需要采用车削、铣削、镗削、钻削和铰削等方法。
二、淬火钢的特性
淬火钢的切削特性如下：
（1） 淬火钢的主要切削特性是高硬度、高强度和几乎没有塑性。
（2） 切削力大，切削温度高
（3） 淬火钢硬度高,脆性大,切削时不易产生积屑,加工表面可获得较低的表面粗糙度。
（4） 刃口易折断和磨损
（5） 导热系数低
三、切削加工淬火钢淬硬钢该如何选择刀具材料？
合理选择刀具材料切削加工淬火钢是 一个重要条件。根据淬火钢的切削特性，刀具材料不仅要具有较高的硬度、耐磨性和耐热性，还要具有一定的强度和导热性。
（1） 硬质合金：为了提高硬质合金的性能，在选择硬质合金时，应优先选用含有适量TAC或NBC超细颗粒的硬质合金。在WC-Co硬质合金中加入TAC和NBC颗粒后，能细化硬质合金的晶粒，提高硬质合金的耐磨性。TAC还可以降低硬质合金的摩擦系数，降低切削温度，增强硬质合金的抗热裂和热塑性变形能力。同时，与普通硬质合金相比，可使WC晶粒细化到0.5-1μm，硬度提高hra1.5-2，抗弯强度提高600-800mpa，高温硬度提高。
常用于切削淬火钢的硬质合金牌号有：YM051、YM052、YN05、YN10等。
（2） 陶瓷刀具：在氧化铝中加入TiC等金属元素，采用热压工艺，提高了陶瓷的致密性，改善了氧化铝基陶瓷的性能，使陶瓷的硬度提高到HRA95.5，抗弯强度可达800-1200mpa，耐热性可达1200℃-1300℃，使用中可减少粘着和扩散磨损。陶瓷刀具适用于车、铣、镗、刨淬火钢。
（3） 立方氮化硼刀具：硬度为HV8000-9000，复合弯曲强度为900-1300Mpa，导热系数较高，耐热性为1400℃-1500℃，是刀具材料中最高的。它非常适合淬火钢的精车和半精车。
综上所述，切削淬火钢的最佳刀具材料是立方氮化硼刀片，其次是陶瓷刀具，最后是新牌号的硬质合金刀具。
四、淬火钢切削加工时如何选择切削参数？
淬火钢的切削参数主要根据刀具材料和工件材料的物理力学性能、工件形状、工艺系统刚度和加工余量来选择。在选择切削参数的三要素时，首先要考虑选择合理的切削速度，其次是切削深度，其次是进给速度。
（1） 切削速度Vc：根据以往的经验，不同刀具材料切削淬硬钢的切削速度为：
硬质合金刀具Vc=30~75m/min；陶瓷刀具Vc=60~120m/min；立方氮化硼刀具Vc=80~250m/min，当断续切削，工件材料硬度过高时，应降低切削速度，一般约为最低切削速度的1/2以上。
（2） 切削深度ap：一般根据加工余量和工艺系统刚度选择。一般情况下，ap=0.1~3mm。
（3） 进给速度Fr：一般为0.05-0.5mm/r，当工件材料硬度高或断续切削时，为了降低单位切削力，应降低进给速度，防止刀片崩刃。
五、如何使用CBN刀具切削加工淬火钢淬硬钢？
CBN刀具主要用于切削各种淬火钢和其他难切削材料。它不仅具有较高的金属去除率，而且具有良好的表面处理质量。切削各种淬火钢可以有效代替磨削，减少加工工序，提高生产率。由于CBN刀具具有高硬度（HV8000~9000）和高耐热性（1400℃~1500℃），允许以比硬质合金高几倍的切削速度切削淬硬钢，其耐用度是硬质合金的几倍至几十倍。CBN刀具不适合低速切削。CBN刀具通过切削过程中产生的热量，在小范围的切削区域内软化工件材料。
当切削硬度为HRC55-65的材料时，CBN刀具的切削速度应在90-200m/min范围内。铣削时，Vc=100-160m/min，每分钟进给量Vf=70-160mm/min；铰孔时，Vc=60-130m/min，Ap=0.1-0.2mm，f=0.07-0.2mm/r。CBN刀具主要用于淬火钢的半精加工和精加工，效率比磨削高出10倍左右。
六、CBN刀具切削加工淬火钢示例
淬火钢的切削是最具代表性的硬切削材料之一。以前，人们认为它硬度高，只能研磨。现在，由于切削技术的进步，人们习惯用车削、铣削、刨削和钻孔来代替磨削。
采用立方氮化硼刀具KBN100对淬火轴承钢（GCr15）进行车削，工件硬度为HRC62。工件是轴承外圈。切削参数为Vc＝115m/min，Ap＝0.3mm，f＝0.1～0.2mm/r，刀具耐用度60min，表面粗糙度Ra1.6。
七、总结
目前经验来看, 在机床，环境等允许的情况下，立方氮化硼CBN刀具是最合适的切削加工淬火钢刀具的选择。
淬火钢是指淬火后具有马氏体组织且硬度高于HRC50的钢。它在难切削材料中占有相当大的比例。磨削是加工淬硬钢的传统方法。然而，为了提高加工效率，解决工件磨削淬火后形状和位置误差太复杂而无法产生的问题，往往需要采用车削、铣削、镗削、钻削和铰削等方法。
二、淬火钢的特性
淬火钢的切削特性如下：
（1） 淬火钢的主要切削特性是高硬度、高强度和几乎没有塑性。
（2） 切削力大，切削温度高
（3） 淬火钢硬度高,脆性大,切削时不易产生积屑,加工表面可获得较低的表面粗糙度。
（4） 刃口易折断和磨损
（5） 导热系数低
三、切削加工淬火钢淬硬钢该如何选择刀具材料？
合理选择刀具材料切削加工淬火钢是 一个重要条件。根据淬火钢的切削特性，刀具材料不仅要具有较高的硬度、耐磨性和耐热性，还要具有一定的强度和导热性。
（1） 硬质合金：为了提高硬质合金的性能，在选择硬质合金时，应优先选用含有适量TAC或NBC超细颗粒的硬质合金。在WC-Co硬质合金中加入TAC和NBC颗粒后，能细化硬质合金的晶粒，提高硬质合金的耐磨性。TAC还可以降低硬质合金的摩擦系数，降低切削温度，增强硬质合金的抗热裂和热塑性变形能力。同时，与普通硬质合金相比，可使WC晶粒细化到0.5-1μm，硬度提高hra1.5-2，抗弯强度提高600-800mpa，高温硬度提高。
常用于切削淬火钢的硬质合金牌号有：YM051、YM052、YN05、YN10等。
（2） 陶瓷刀具：在氧化铝中加入TiC等金属元素，采用热压工艺，提高了陶瓷的致密性，改善了氧化铝基陶瓷的性能，使陶瓷的硬度提高到HRA95.5，抗弯强度可达800-1200mpa，耐热性可达1200℃-1300℃，使用中可减少粘着和扩散磨损。陶瓷刀具适用于车、铣、镗、刨淬火钢。
（3） 立方氮化硼刀具：硬度为HV8000-9000，复合弯曲强度为900-1300Mpa，导热系数较高，耐热性为1400℃-1500℃，是刀具材料中最高的。它非常适合淬火钢的精车和半精车。
综上所述，切削淬火钢的最佳刀具材料是立方氮化硼刀片，其次是陶瓷刀具，最后是新牌号的硬质合金刀具。
四、淬火钢切削加工时如何选择切削参数？
淬火钢的切削参数主要根据刀具材料和工件材料的物理力学性能、工件形状、工艺系统刚度和加工余量来选择。在选择切削参数的三要素时，首先要考虑选择合理的切削速度，其次是切削深度，其次是进给速度。
（1） 切削速度Vc：根据以往的经验，不同刀具材料切削淬硬钢的切削速度为：
硬质合金刀具Vc=30~75m/min；陶瓷刀具Vc=60~120m/min；立方氮化硼刀具Vc=80~250m/min，当断续切削，工件材料硬度过高时，应降低切削速度，一般约为最低切削速度的1/2以上。
（2） 切削深度ap：一般根据加工余量和工艺系统刚度选择。一般情况下，ap=0.1~3mm。
（3） 进给速度Fr：一般为0.05-0.5mm/r，当工件材料硬度高或断续切削时，为了降低单位切削力，应降低进给速度，防止刀片崩刃。
五、如何使用CBN刀具切削加工淬火钢淬硬钢？
CBN刀具主要用于切削各种淬火钢和其他难切削材料。它不仅具有较高的金属去除率，而且具有良好的表面处理质量。切削各种淬火钢可以有效代替磨削，减少加工工序，提高生产率。由于CBN刀具具有高硬度（HV8000~9000）和高耐热性（1400℃~1500℃），允许以比硬质合金高几倍的切削速度切削淬硬钢，其耐用度是硬质合金的几倍至几十倍。CBN刀具不适合低速切削。CBN刀具通过切削过程中产生的热量，在小范围的切削区域内软化工件材料。
当切削硬度为HRC55-65的材料时，CBN刀具的切削速度应在90-200m/min范围内。铣削时，Vc=100-160m/min，每分钟进给量Vf=70-160mm/min；铰孔时，Vc=60-130m/min，Ap=0.1-0.2mm，f=0.07-0.2mm/r。CBN刀具主要用于淬火钢的半精加工和精加工，效率比磨削高出10倍左右。
六、CBN刀具切削加工淬火钢示例
淬火钢的切削是最具代表性的硬切削材料之一。以前，人们认为它硬度高，只能研磨。现在，由于切削技术的进步，人们习惯用车削、铣削、刨削和钻孔来代替磨削。
采用立方氮化硼刀具KBN100对淬火轴承钢（GCr15）进行车削，工件硬度为HRC62。工件是轴承外圈。切削参数为Vc＝115m/min，Ap＝0.3mm，f＝0.1～0.2mm/r，刀具耐用度60min，表面粗糙度Ra1.6。
七、总结
目前经验来看, 在机床，环境等允许的情况下，立方氮化硼CBN刀具是最合适的切削加工淬火钢刀具的选择。
第4个回答 2020-05-27
硬车淬火钢件以车代磨的CBN刀具
淬火钢经过热处理之后硬度高难加工，随着时代的发展，研制出可以以车代磨的刀具材料，本文主要介绍了淬火钢以车代磨的优势，及如何选择正确的刀具材料硬车淬火钢。
一、淬火钢件的以车代磨工艺的优势
在机械加工中，对于某些大型盘类、轴类零件，由于考虑变形量的因素，淬火后磨削余量一般在0.5mm以上；对于工件料硬度高且加工余量大时，传统工艺一般是退火后再进行切削加工，或者采用大余量磨削加工。
采用以车代磨工艺硬车淬火钢件具有以下优点：
1，节约时间 2，降低成本3，质量较好 4，工序较少 5，浪费较小。
二、切削硬车淬火钢的三种刀具
（1）涂层硬质合金刀具：涂层硬质合金刀具是在韧性较好的硬质合金刀具上涂层，涂层的厚度为2～18μm，涂层后降了热传导系数，减弱了刀具基体的热作用；能够有效地改善切削过程的摩擦和粘附作用，降低切削热的生成。涂层硬质合金刀具与硬质合金刀具相比，无论在强度、硬度和耐磨性方面均有了很大的提高。对于硬度在HRC45以下工件的车削，低成本的涂层硬质合金可实现低速车削。
（2）陶瓷材料：陶瓷刀具使用正常时，车速可比硬质合金提高2～5倍，特别适合高硬度材料加工、精加工以及高速加工。对于硬度在HRC45-55度的淬火钢精车可以选用陶瓷刀具，注意尽量避免断续切削。
（3）CBN刀具：立方氮化硼的硬度和耐磨性仅次于金刚石，有极好的高温硬度，与陶瓷刀具相比，冲击强度和抗破碎性能较好。它广泛适用于淬火钢(50HRC以上)、珠光体灰铸铁、冷硬铸铁和高温合金等的切削加工，与硬质合金刀具相比，其切削速度甚至可提高一个数量级。
CBN含量高的PCBN刀具，硬度高、耐磨性好、抗压强度高及耐冲击韧性好，其缺点是热稳定性差和化学惰性低，适用于耐热合金、铸铁和铁系烧结金属的切削加工。复合PCBN刀具中CBN 颗粒含量较低，采用陶瓷作粘结剂，其硬度较低，但弥补了前一种材料热稳定性差、化学惰性低的特点，适用于淬火钢的切削加工。
在切削淬火钢的应用领域，陶瓷刀具和CBN刀具是可以同时选择的，因此进行成本效益和加工质量分析非常必要，以确定哪一种材料更经济。PCBN刀具材料切削性能优于Al2O3陶瓷刀，陶瓷刀具具有良好的热化学稳定性，但却不及PCBN刀具的韧性和硬度。一般从加工硬度上来说，在切削硬度低于50HRC以下，小切深，小进给的情况下的淬火钢工件时，陶瓷刀具是较好的选择。CBN刀具适合于工件硬度高于50HRC情况，尤其是对于自动化加工和高精度加工时更为重要。除此之外，在相同后刀面磨损情况下，CBN刀具切削后的工件表面残余应力也比陶瓷刀具相对稳定。 另外陶瓷刀具尽量避免在半精加工和粗加工用，整体式CBN刀片适合断续切削，重载粗硬车淬火钢。
三、CBN刀具硬车淬火钢件的优势及切削参数
淬火钢件的种类很多，并且运用广泛，针对各种淬火件都有专门的CBN刀具牌号，以下简单介绍几种淬火钢件相对于的刀具牌号及切削参数。CBN刀具精硬车淬火钢件的刀具牌号及切削参数如下：
对于粗加工工序有相对于的刀具牌号KBN700材质，属于非金属粘合剂CBN刀具，与传统的CBN刀具相比增加了韧性，不仅硬度高，耐磨性好，抗冲击性强，可实现高速切削，而且大余量断续切削淬火钢件不崩刀，即能保证淬火钢件的精度，又提高了加工效率，降低了加工成本。
四、CBN刀具KBN700材质断续切削齿轮齿面案例：
加工材料：大齿轮（硬度60HRC)，
加工工况：车外圆（加工余量大，而且是断续切削），
切削参数：吃刀深度ap=2.5mm，进给量Fr=0.12mm/r，切削线速度Vc=90m/min，
切削状态：断续切削，干式切削。
切削效果 : 在CBN刀具KBN700材质的切削速度是陶瓷刀片的一倍的情况下，刀具寿命是陶瓷刀片的15倍，即提高了切削效率，又节省的刀具费用，并且刀具磨损是正常磨损，而不是人们所担心的刀片崩损。
五、CBN刀具精硬车淬火钢件的案例
分别采用KBN100材质和KBN150材质精硬车淬火钢件的效果如下：
1.KBN100材质连续切削20CrMnTi齿轮
加工工件 : 齿轮20CrMnTi，HRC58~62
加工工况：连续切削
推荐刀片：KBN100 CNGA120408
加工参数：ap=0.1mm，Fr=0.1mm/r，Vc=180m/min
加工效果 : 维克刀具KBN100牌号连续切削齿轮，表面粗糙度可以达到Ra0.8以内，刀具寿命是其他品牌CBN刀具的1.6倍。
淬火钢经过热处理之后硬度高难加工，随着时代的发展，研制出可以以车代磨的刀具材料，本文主要介绍了淬火钢以车代磨的优势，及如何选择正确的刀具材料硬车淬火钢。
一、淬火钢件的以车代磨工艺的优势
在机械加工中，对于某些大型盘类、轴类零件，由于考虑变形量的因素，淬火后磨削余量一般在0.5mm以上；对于工件料硬度高且加工余量大时，传统工艺一般是退火后再进行切削加工，或者采用大余量磨削加工。
采用以车代磨工艺硬车淬火钢件具有以下优点：
1，节约时间 2，降低成本3，质量较好 4，工序较少 5，浪费较小。
二、切削硬车淬火钢的三种刀具
（1）涂层硬质合金刀具：涂层硬质合金刀具是在韧性较好的硬质合金刀具上涂层，涂层的厚度为2～18μm，涂层后降了热传导系数，减弱了刀具基体的热作用；能够有效地改善切削过程的摩擦和粘附作用，降低切削热的生成。涂层硬质合金刀具与硬质合金刀具相比，无论在强度、硬度和耐磨性方面均有了很大的提高。对于硬度在HRC45以下工件的车削，低成本的涂层硬质合金可实现低速车削。
（2）陶瓷材料：陶瓷刀具使用正常时，车速可比硬质合金提高2～5倍，特别适合高硬度材料加工、精加工以及高速加工。对于硬度在HRC45-55度的淬火钢精车可以选用陶瓷刀具，注意尽量避免断续切削。
（3）CBN刀具：立方氮化硼的硬度和耐磨性仅次于金刚石，有极好的高温硬度，与陶瓷刀具相比，冲击强度和抗破碎性能较好。它广泛适用于淬火钢(50HRC以上)、珠光体灰铸铁、冷硬铸铁和高温合金等的切削加工，与硬质合金刀具相比，其切削速度甚至可提高一个数量级。
CBN含量高的PCBN刀具，硬度高、耐磨性好、抗压强度高及耐冲击韧性好，其缺点是热稳定性差和化学惰性低，适用于耐热合金、铸铁和铁系烧结金属的切削加工。复合PCBN刀具中CBN 颗粒含量较低，采用陶瓷作粘结剂，其硬度较低，但弥补了前一种材料热稳定性差、化学惰性低的特点，适用于淬火钢的切削加工。
在切削淬火钢的应用领域，陶瓷刀具和CBN刀具是可以同时选择的，因此进行成本效益和加工质量分析非常必要，以确定哪一种材料更经济。PCBN刀具材料切削性能优于Al2O3陶瓷刀，陶瓷刀具具有良好的热化学稳定性，但却不及PCBN刀具的韧性和硬度。一般从加工硬度上来说，在切削硬度低于50HRC以下，小切深，小进给的情况下的淬火钢工件时，陶瓷刀具是较好的选择。CBN刀具适合于工件硬度高于50HRC情况，尤其是对于自动化加工和高精度加工时更为重要。除此之外，在相同后刀面磨损情况下，CBN刀具切削后的工件表面残余应力也比陶瓷刀具相对稳定。 另外陶瓷刀具尽量避免在半精加工和粗加工用，整体式CBN刀片适合断续切削，重载粗硬车淬火钢。
三、CBN刀具硬车淬火钢件的优势及切削参数
淬火钢件的种类很多，并且运用广泛，针对各种淬火件都有专门的CBN刀具牌号，以下简单介绍几种淬火钢件相对于的刀具牌号及切削参数。CBN刀具精硬车淬火钢件的刀具牌号及切削参数如下：
对于粗加工工序有相对于的刀具牌号KBN700材质，属于非金属粘合剂CBN刀具，与传统的CBN刀具相比增加了韧性，不仅硬度高，耐磨性好，抗冲击性强，可实现高速切削，而且大余量断续切削淬火钢件不崩刀，即能保证淬火钢件的精度，又提高了加工效率，降低了加工成本。
四、CBN刀具KBN700材质断续切削齿轮齿面案例：
加工材料：大齿轮（硬度60HRC)，
加工工况：车外圆（加工余量大，而且是断续切削），
切削参数：吃刀深度ap=2.5mm，进给量Fr=0.12mm/r，切削线速度Vc=90m/min，
切削状态：断续切削，干式切削。
切削效果 : 在CBN刀具KBN700材质的切削速度是陶瓷刀片的一倍的情况下，刀具寿命是陶瓷刀片的15倍，即提高了切削效率，又节省的刀具费用，并且刀具磨损是正常磨损，而不是人们所担心的刀片崩损。
五、CBN刀具精硬车淬火钢件的案例
分别采用KBN100材质和KBN150材质精硬车淬火钢件的效果如下：
1.KBN100材质连续切削20CrMnTi齿轮
加工工件 : 齿轮20CrMnTi，HRC58~62
加工工况：连续切削
推荐刀片：KBN100 CNGA120408
加工参数：ap=0.1mm，Fr=0.1mm/r，Vc=180m/min
加工效果 : 维克刀具KBN100牌号连续切削齿轮，表面粗糙度可以达到Ra0.8以内，刀具寿命是其他品牌CBN刀具的1.6倍。
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