關于高硬度材料刃口淬火后加工崩口的研究

趙彥博，魏 東

（長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心，河北保定071000）

1 引言

近年數控加工技術來在航空航天、精密儀器等行業得到了廣泛的應用，我國制造業經多年的發展，機械加工技術水平在不斷提升，其中就有著數控機床的貢獻。但與此同時，當前市場對機械產品的要求越來越高，特別是在航空航天、汽車制造等高精尖領域，要求必須保障零件的加工品質。為了能有效控制機械零件的加工誤差，使其品質達到規定范圍，人們對數控機床的加工精度也提出了更高的要求。本文以在模具數控加工過程中極易產生的刃口崩口問題為例，分析了影響的因素，探討了解決問題的方案、對策，希望對相關工作能夠有所幫助。

在模具制造過程中，淬火方式是提高母材材料硬度的主要方式之一，Cr12MoV是應對高強板切削工序常用的模具材料，Cr12MoV在淬火后硬度可達到58~62HRC，屬于高硬度模具材料。眾所周知，材料硬度越高，其越脆，也就是俗話所說的“過剛易折”。由于在數控加工此種材料時，機床運行為高速旋轉，材料硬度高，隨之而來的阻力就越大，造成在基體的邊緣位置加工過程中產生崩口問題，嚴重影響模具的品質，無法滿足客戶要求的“零缺陷”要求。

2 問題分析

某車型模具材料Cr12MoV工件（2EC、HC、SA3F等項目）淬火后硬度達61~66HRC，淬火后精加工階段出現崩口現象，如圖1、圖2所示。

圖2 微小鋸齒形崩口狀態

3 崩口部件現狀調查

崩口部件現狀調查如表1所示。

表1 崩口部件現狀

4 刃口崩口現象調查

刃口類型及崩口現象如表2所示。

表2 刃口類型及崩口現象

表2總結：①直修輪廓由于加工面比較平緩，刀具基本上是刀尖在切削，切削速度幾乎為0，加工狀態為擠壓狀，刃口崩口嚴重；②陡峭輪廓及側修輪廓加工時為刀具側刃切削，沒有發現崩口現象。

經分析刃口崩口處擠壓產生的主要原因為切削阻力大，因此圍繞通過加工參數改變，減小切削阻力來開展驗證。

通過改變刀軸的角度，提高切削速度，即擺角加工，更換更鋒利的刀片、減小加工步距、降低進給速度減少刀具抗力。

5 驗證方案

驗證方案如表3所示。

采用方案3加工可解決高硬度工件崩口問題，即采用精加工刀具，步距由1.5mm更改為1mm，轉速由4,500轉/min更改為3,000轉/min，進給由4,500mm/min更改為2,000mm/min。

6 實施對策

實施對策如表4所示。

表4 實施對策

7 效果驗證

通過對數控加工機床刀具的選擇、步距的調整、轉速和進給的更改等工藝參數的優化，得出以下結論：

（1）半精加工過程中采用精加工刀具。

（2）步距控制在1mm以內，轉速降低到S3,000轉/min，進給調整到2,000mm/min。

按照以上條件調整后，能緩解高硬度刃口崩口問題，如圖3所示。

圖3 調整完成后加工刃口效果