加工高硬度軋輥的刀具材料?

隨著軋製技術的發展及市場的激烈競爭,不論熱軋或冷軋,對軋輥的質量要求都很嚴格,其主要性能要求有強度、硬度、耐熱性及耐用性,還必須有一定的衝擊韌性,軋輥工作層本身硬度很高,所以在對軋輥輥身進行車削加工時,對刀具的要求更為嚴格,隨著切削技術的發展,刀具材料已經從20世紀初的高速鋼,硬質合金發展到現在的陶瓷刀具,超硬刀具材料等,耐熱溫度已有500℃~600℃提高到1200℃以上,使切削加工生產率在不到100年時間內提高了100多倍,因此可以說刀具材料的發展歷程實際上反映了切削軋輥技術的發展史。

工具/原料

硬質合金刀具,陶瓷刀具,立方氮化硼刀具

車床,軋輥材料,量具

方法/步驟

硬質合金刀具材料:

隨著國內鋼材產量的逐年增加,使得軋輥的生產比例不斷增加,有的品種軋輥輥身的硬度都在HSD75以上,剛開始加工鑄鐵軋輥常用的刀具是硬質合金,常用刀具牌號有YG6,YG6X,但由於材質的特性,其硬質合金刀體自身的硬度在HSD100左右,由於被加工件要與刀塊之間存在一定的落差方可進行加工,因此其適應的加工範圍即為硬度較低的球墨鑄鐵(HSD70以下);如使用普通的硬質合金刀具加工高硬度的軋輥表面,由於軋輥和刀具的硬度落差很大,反應出來的問題就是刀具偏軟,不耐磨,盯不住刃,不但轉數上不去,還需要頻繁換刀,磨刀;如果加工硬度達到HSD85左右的軋輥,就幾乎無法加工。

陶瓷刀具材料:

由於軋輥輥身硬度高,硬質合金刀具不能勝任,之後又採用陶瓷刀具加工軋輥,陶瓷刀片具有很好的硬度和耐磨性,良好的熱化學穩定性,抗氧化能力均優於硬質合金,適合高硬度材料的加工,但陶瓷刀具對衝擊和震動載荷比較敏感,所以車床必須要有良好的剛性,足夠的功率和轉速,陶瓷刀具的缺點是脆性大,橫向斷裂強度低,承受衝擊載荷能力弱,所以在切削硬度低於HRC55以下和採用小進給量時,陶瓷刀具是較好的選擇,但軋輥毛坯一般伴隨著氣孔,沙眼,包砂等鑄造缺陷,使用陶瓷刀具時會容易崩刀。

立方氮化硼刀具材料:

採用立方氮化硼整體聚晶刀具加工軋輥,立方氮化硼刀具具有較好的切削性能,較好的硬度,抗斷裂性和耐磨性,刀具能夠大幅度的提高高硬度軋輥輥身表面的切削效率,尤其是非金屬粘合劑立方氮化硼刀具,其硬度和抗衝擊強度能勝任軋輥的粗車和精車工序,目前被廣泛應用於高硬度軋輥切削中,譬如立方氮化硼刀片BN-K1,其適合高硬度高合金鑄鐵軋輥的加工,而BN-S20比較適合熱處理後鍛鋼軋輥的加工,具體刀具材料的詳細介紹請見下文。

根據經驗,按照軋輥的硬度來選擇刀具材料,低於HSD70的熱軋輥或其他非工作輥,可以用硬質合金刀具YG6,YG6X材質進行切削。

高硬度鑄鐵軋輥的加工:

對於HSD75以上的鑄鐵類軋輥加工,因軋輥硬度較高,軋輥毛坯一般伴隨著氣孔,沙眼,包砂等鑄造缺陷,對刀片的抗衝擊性、耐高溫、耐磨損性能要求很高;目前,加工此類軋輥常用立方氮化硼刀片BN-K1。此刀片保持了立方氮化硼刀具硬度及耐磨性能優異之外,抗衝擊韌性較好,不易崩損,可對軋輥拉荒粗車,能承受較大的切削深度,金屬切除率高。

BN-K1刀片加工鑄鐵軋輥的案例如下:

以鎳鉻合金鑄鐵軋輥加工為例(如圖)

軋輥硬度:HSD80

加工刀具:BN-K1

切削參數:ap=4mm

Fr=1mm/r

Vc=55m/min

切削方式:乾式切削。

BN-K1與陶瓷刀片的效果對比如下圖:

加工高硬度軋輥的刀具材料

加工高硬度軋輥的刀具材料

高硬度鍛鋼冷軋輥的加工:

鍛鋼冷軋輥的切削特點不同於澆鑄軋輥,而且鍛鋼冷軋輥相對熱軋輥來講,硬度更高,所以車削時更困難 ,只有合理的選擇刀具才能保證工件的質量和加工效率。如加工熱處理後的GCr15滾動軸承鋼軋輥時,常用刀具為BN-S20的立方氮化硼刀片,其刀片採用非金屬粘合劑和立方氮化硼精粉製成,其沿襲BN-K1刀具韌性的同時,特別針對長鐵屑材料鍛鋼冷軋輥研製,在加工鍛鋼冷軋輥時,耐磨性能是普通立方氮化硼刀片壽命的3倍左右。

BN-S20刀片加工鍛鋼軋輥的案例如下:

加工高速鋼軋輥(如圖):

硬度:HSD90

加工刀具:BN-S20

切削參數:Fr=0.2mm/r

Vc=50m/min

切削方式:乾式切削。

BN-S20與硬質合金刀片的效果對比如下:

加工高硬度軋輥的刀具材料

加工高硬度軋輥的刀具材料

BN-S20材質刀具加工鍛鋼冷軋工作輥的切削參數:

(1),以加工鍛鋼冷軋輥(硬度HRC67)為例:切削深度4-7mm,線速度90m/min;壽命是國外某品牌立方氮化硼刀片壽命的2.5倍。

(2),車削修復9Cr2Mo冷軋工作輥時,採用BN-S20,同樣可以取得很好的效果,刀片壽命是國內立方氮化硼刀片壽命的4倍以上,且在車削修復冷軋輥時,遇到皸裂部位不崩刀,保證了立方氮化硼刀片使用的安全性和經濟性。

(3)修復冷軋輥:遇到皸裂部位時BN-S20不崩刀,保證了立方氮化硼刀具使用的安全性和經濟性。

(4)堆焊軋輥車削:BN-S20刀片可用於加工鎳基合金堆焊,鈷基合金堆焊軋輥。

針對軋輥材質及其工作層硬度所採用的刀具材質和切削參表:

加工高硬度軋輥的刀具材料

相關問題答案