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黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）
第2章 淬硬钢高速铣削加工特征分析
2.1 淬硬钢切削特征分析
2.1.1淬硬钢材料
淬硬钢硬度高达50～65HRC，主要包括普通淬火钢、淬火态模具钢、轴承钢、轧辊钢及高速钢等。淬硬钢材料具有硬度高，耐磨性好，塑性好，导热系数低的特点，越来越多地应用于模具材料中，同时正是淬硬钢材料的这些特性使得高效加工淬硬钢问题上存在一定的难度，对淬硬钢进行高速铣削是一种先进加工技术，属于有效的硬铣技术之一。
高速切削时当今世界机械制造业中一项迅速发展的高新技术。在现代工业大大国，高速切削作为一种新的切削加工理念，被越来越多的工程技术人员所认可。与传统的切削加工相比，高速切削在切削形成，切削力学，切削热，与切削温度，刀具磨损与破损等均有不同的特征。本章主要阐述和分析这些高速切削物理现象的特征和规律。
H13简介
H13（如图2-1所示）是热作模具钢。执行标准GB/T1299—2000。统一数字代号A20502；牌号4Cr5MoSiV1；化学成分%：
C： 0.32~0.45， Si： 0.80~1.20， Mn： 0.20~0.50， Cr： 4.75~5.50， Mo： 1.10~1.75， V： 0.80~1.20， p小于等于： 0.030， S小于等于： 0.030；
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热处理：（交货状态：布氏硬度HBW10/3000（小于等于235）），淬火：790度+-15度预热，1000度（盐浴）或1010度（炉控气氛）+-6度加热，保温5~15min空冷，550度+-6度回火；退火、热加工；
特性及用途：H13空淬硬化热作模具钢。期性能、用途和4Cr5MoSiV钢基本相同，但因其钒含量高一些，故中温（600度）性能比4Cr5MoSiV钢要好，是热作模具钢中用途很广泛的一种代表性钢号。
图2-1H13
Cr12MoV简介
Cr12MoV 钢有高淬透性，截面为300~400mm以下者可以完全淬透，在300~400℃时仍可保持良好硬度和耐磨性，韧性较Cr12 钢高，淬火时体积变化最小。可用来制造断面较大、形状复杂、经受较大冲击负荷的各种模具和工具。例如，形状复杂的冲孔凹模、复杂模具上的镶块、钢板深拉深模、拉丝模、螺纹挫丝板、冷挤压模、冷切剪刀、圆锯、标准刀具、量具等。
合金工具钢：Cr12MoV 标准：GB/T 1299-1985 特性及适用范围：
冷作模具钢，钢的淬透性、淬火回火的硬度、耐磨性、强度均比Cr12高。用于制造截面较大、形状复杂、工作条件繁重下的各种冷冲模具和工具，如冲孔凹模、切边模、滚边模、钢板深拉伸模、圆锯、标准工具和量规、螺纹滚模等。
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化学成份： 碳 C：1.45～1.70 硅 Si：≤0.40 锰 Mn：≤0.40 硫 S ：≤0.030 磷 P ：≤0.030 铬 Cr：11.00～12.50 镍 Ni：允许残余含量≤0.25 铜 Cu：允许残余含量≤0.30 钒 V ：0.15～0.30 钼 Mo：0.40～0.60
硬度 ：退火,255～207HB,压痕直径3.8～4.2mm;淬火,≥58HRC 热处理规范及金相组织：
热处理规范：1)淬火,950～1000℃油冷2)淬火1020℃,200℃回火2h。 金相组织：细粒状珠光体+碳化物。 交货状态：钢材以退火状态交货。
2.1.2高速铣削切屑的形态及切削力的特征
金属切削过程研究的重点和核心是切屑的形成过程。硬态切削过程一般产生锯齿形切屑。形成锯齿形切屑的原因主要是刀具前刀面附近的工件材料受到挤压而堆积在前刀面上，刀具继续向前切削致使切屑材料发生突然断裂。
关于锯齿形切屑形成机理有很多著名的论断。当名义应力——真实应变曲线斜率为零时，即温度变化的局部速率对强度的负面影响等于或大于强度所产生的应变硬化的正面影响时，材料内部的塑性变形区便产生突变剪断。切削速度和进给量在剪切发
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生失稳中起着重要作用。由于此时的切削速度很低，剪切面产生的热可向任意侧面扩散，热软化相当困难，因此可解释为由于微裂纹的存在使实际剪断强度降低。剪断失稳的其它机理包括材料组织转变，如在某些钢中马氏体向奥氏体的逆转变。切屑形成起源于自由表面上剪应变值最大处，邻近自由表面的变形假设为纯剪切作用的结果，剪切断裂与自由表面夹角为45°。
锯齿形切屑主要是因为高速切削产生的热塑剪切失稳所致。热塑剪切失稳是广泛存在于许多动态塑性变形过程中的一种材料破坏现象，其先决条件是变形材料的局部温升引起的热软化效应足以抵消材料的变形强化效应。金属切削过程中的热塑剪切失稳是指发生在第一变形区的强烈局部剪切集中，其结果导致不对称的锯齿形切屑，它与普通金属材料在低速下形成的挤裂切屑不同，特征是切屑的各锯齿之间以变形很大的热塑剪切带相隔。采用金属陶瓷刀片SNMG120412N-UG(牌号ZK01)切削GCr15轴承钢的试验结果表明：当切削深度为0.5～4mm、进给量0.07～0.43mm/r、切削速度≥130～160m/min 时，开始产生热塑剪切失稳。
高速铣削的切削力特征
影响切削力的因素主要包括切削速度、进给量、切削深度、后刀面磨损量和工件硬度等。在不同精度等级的机床上实施切削时，切削力并不发生变化。
径向切削力最大，其次是主切削力和轴向切削力；粗加工时切削力约为精加工时的6~9倍；切削力与进给量、切削深度和后刀面磨损量成近似线性关系；当切削速度增大时，切削力稍有下降。
主切削力和轴向力的变化与切深呈线性增长趋势，而径向力增长缓慢；不同的进给量对切削力的变化影响趋势一致，轴向力的增长速率稍低于主切削力和径向力，而当进给量很小时，会出现径向力大于主切削力的现象。尽管淬硬材料的硬度较高，但切削力较小，其原因一是由于断裂的产生使塑性变形十分小，二是因为刀屑接触面积小，使摩擦力减小。
2.1.3高速切削的已加工表面完整性
切削加工过程中切削热的产生和传导、高速摩擦和磨损等因素都会对已加工表面
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