在淬硬钢加工过程中，选择合适的切削刀具非常重要。刀具具有优越的切削能力和很强的耐磨性， 立铣刀 在加工硬度较高的淬火钢时，可以提供稳定的切削效果。为保证加工精度和延长刀具寿命，建议使用涂层立铣刀。此类刀具的涂层可以有效减少摩擦和热量的积累，同时提高刀具的耐磨性。在切削过程中，合理的切削用量、切削液的使用以及刀具的定期保养都是保证加工质量和提高生产效率的重要因素。
什么是硬化钢
在加工淬硬钢时，选择合适的切削刀具至关重要。刀具具有优越的切削能力和强大的耐磨性， 立铣刀 在加工硬度较高的淬火钢时，可以提供稳定的切削效果。为了保证加工精度和延长刀具寿命，建议使用涂层立铣刀。这种刀具的涂层可以有效减少摩擦和热量的积累，同时提高刀具的耐磨性。在切削过程中，合理的切削参数、切削液的使用以及刀具的定期保养都是保证加工质量和提高生产效率的重要因素。
- 高硬度、高强度、几乎没有塑性是淬硬钢的主要切削加工特点。淬硬钢的硬度达到HRC50~60时，其强度可达ob=2100~2600MR3。根据被加工材料切削加工性分级规定，淬硬钢的硬度与强度均为9a，是最难切削加工的材料。
- 切削力大、切削温度高：从高硬度、高强度工件上切下切屑，单位切削力可达4500MR。为改善切削条件，增加散热面积，刀具应选择较小的主偏角和副偏角。这样会引起振动，要求工艺系统刚性好。
- 不易产生积屑瘤；淬硬钢硬度高，脆性大，切削时不易产生积屑瘤，加工表面可获得较低的表面粗糙度。
- 刀片易折断和磨损：由于淬火钢的脆性较大，切削时切屑与刀片接触时间短，切削力和切削热都集中在刀具刃口附近，易造成刀片折断和磨损。
- 热导率低：一般淬硬钢的热导率为7.12W(m”K)，约为45钢的1/7。该材料的切削加工性等级为9a，是一种极难切削的材料。由于淬硬钢的热导率低，切削热难以被切屑带走，切削温度很高，加速了刀具的磨损。
如何选择切削淬硬钢的刀具材料
合理选择刀具材料是切削淬硬钢的重要条件，根据淬硬钢的切削特点，刀具材料不仅要具有较高的硬度、耐磨性、耐热性，还应具有一定的强度和导热性。
硬质合金：为了提高硬质合金的性能，在选用硬质合金时，应优先选用添加适量超细颗粒TaC或NbC的硬质合金。因为在WC-Co硬质合金中，添加TaC后，其原有的800℃高温强度可提高150~300MPa，室温硬度可提高HV40~100。添加NbC后，高温强度可提高150~300MPa，室温硬度可提高HV70~150。而且TaC和NbC可以细化晶粒，提高硬质合金抗月牙喷射磨损的能力。 TaC还能降低摩擦系数，降低切削温度，增强硬质合金抗热裂和热塑性变形的能力，同时能细化WC晶粒至0.5~1μm，提高其硬度HRA1.5~2，抗弯强度提高600~800MPa，其高温硬度高于一般硬质合金。
热压复合陶瓷和热压氮化硅陶瓷：在AI203中添加TiC等金属元素，采用热压技术，提高了陶瓷的致密度，提高了氧化铝基陶瓷的性能，使其硬度提高到HRA95.5，抗弯强度可达800~1200MPa，耐热可达1200℃~1300℃，可减少使用过程中的粘结磨损和扩散磨损。在Si3N4中添加TiC等金属元素制成氮化硅基陶瓷，硬度为HRA93~94，抗弯强度为700~1100MPa。这两种陶瓷适用于淬硬钢的车削、铣削、镗孔和刨削。
立方氮化硼复合片（PCRN）刀具：其硬度为HV8000~9000，复合弯曲强度为900~1300MPa，热导率较高，耐热温度为1400℃~1500℃，是刀具材料中最高的，非常适合淬硬钢的半精加工和精加工。
淬硬钢切削刀具几何参数如何选择
切削淬硬钢时，单靠优良的刀具材料，没有合理的刀具几何参数，是无法取得满意的效果的。因此，需要根据具体的刀具材料、工件材料和切削条件，合理地选择刀具几何参数，才能有效地发挥刀具材料的切削性能。
前角：前角的大小对切削淬硬钢影响很大。由于淬硬钢硬度高、强度高，切削力大，且集中在刀具刃口附近。为避免崩刃和切屑，前角应选择为零值和负值，一般取γ0=-10°～0°。当工件材料较硬，需断续切削时，应选较大的负前角，γ0=-10°～-30°。若采用正前角可转位刀片，应磨削较大的负倒角，宽度bγ=0.5～1mm，γ01=-5°～-15°，以增强刀片强度。
后角：切削淬硬钢的刀具后角应比一般刀具的后角大一些，以减少刀面背面的摩擦，一般取α0=8°～10°为宜。
主前角与副前角：为了增强刀尖强度，改善散热条件，主前角κr=30°～60°，副前角κ'r=6°～15°。
刃倾角：刃倾角取负值时，可增加刀尖强度。但负值过大时，fp力会增大，在工艺系统刚性较差时引起振动。因此，一般情况下，λs=-5°～0°；对于断续切削，λs=-10°～-20°；对于硬齿面刮削滚刀，其刃倾角λs=-30°。
刀尖圆弧半径：它的大小影响刀尖强度和加工表面粗糙度。由于受工艺系统刚度的影响，刀尖圆弧半径γε=0.5～2mm为宜。
切削淬硬钢刀具，必须在合理选择几何参数的基础上，精心刃磨和刃磨，以提高刀具各个表面的刃磨质量，提高刀具耐用度。
切削淬硬钢时如何选择切削用量
淬硬钢切削用量主要根据刀具材料、工件材料、工件形状、工艺系统刚性、加工余量等物理机械性能来选择。选择切削用量三要素时，首先考虑选择合理的切削速度，其次是切削深度，然后是进给量。
切削速度：一般淬硬钢耐热性为200℃～600℃，而硬质合金耐热性为800℃～1000℃，陶瓷刀具耐热性为1100℃～1200℃，立方氮化硼耐热性为1400℃～1500℃。除高速钢外，一般淬硬钢在400℃左右时硬度就开始下降，而上述刀具材料仍保持原有的硬度。因此，在切削淬硬钢时，充分利用上述特点，切削速度不宜过低或过高，以保持刀具一定的耐用度。根据目前的经验，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=100～200m/min。断续切削或工件材料硬度过高时，应降低切削速度，一般为上述最小切削速度的1/2左右。连续切削时的最佳切削速度是当切屑呈深红色时。
切削深度：一般根据加工余量和工艺系统刚性选取。一般情况下αp=0.1～3mm。
进给量：一般为0.05～0.4mm/r。当工件材料较硬或断续切削时，为减少单位切削力，应减小进给量，防止崩刃和卡死。
如何使用陶瓷立铣刀切割硬化钢
使用陶瓷刀具材料切削淬火钢与使用硬质合金立铣刀切削淬火钢相比，效果显著。这主要体现在陶瓷刀具的硬度和耐热性高于硬质合金。用它制成的车刀、铣刀和螺纹刀可以成功地切削淬硬钢。
充分利用陶瓷刀具材料比硬质合金具有更高的硬度和耐热性，所选用的切削速度应高于硬质合金切削淬火钢的切削速度，一般高50%。例如，在切削速度为50m/min时，陶瓷刀具的后刀面磨损与硬质合金接近。当切削速度提高到95m/min时，其耐磨性就大大高于硬质合金。例如，用陶瓷刀片制成的三面刃铣刀，在切削速度为102m/min时铣削深度为5.2mm、宽度为16mm、长度为700mm的淬火钢键槽，刀具基本不会磨损。
当陶瓷刀具在切削过程中受到冲击载荷时，刀具应选择较小的主偏角、较大的刀尖圆弧或圆形刀片，以增加刀尖强度，避免刀具损坏。例如，用圆形陶瓷刀片制成的机夹立铣刀铣削淬火钢，vc=120~150m/min，vf=230~290mm/min，αp=1~2mm。
为增加刀刃及刀尖的强度，应采用负前角和负刃倾角，刀刃及刀面的粗糙度ra应小于0.4μm。
切削时一般不使用切削液，若使用，必须自始至终充分供给，否则刀片会因热胀冷缩而开裂。
陶瓷刀具的抗弯强度比硬质合金低，为了减小刀具单位面积受力，切削时进给量应较小，一般为f=0.08~0.15mm/r。
如何使用立方氮化硼切削刀具切削硬化钢
立方氮化硼刀具（CBN）不仅是制造磨具的良好材料，而且刃磨容易（可用金刚石砂轮刃磨），也是制造车刀、镗刀、铣刀、枪钻、铰刀、齿轮刀具等的良好材料。CBN主要用于切削各种淬硬钢，也可用于切削其他难切削材料，不仅金属切除率高，而且表面加工质量好，切削各种淬硬钢可有效代替磨削，减少加工工序，提高生产率。市场上销售的CBN刀片，大多与硬质合金制成复合片形式的可转位刀片或刀具，其目的是为了提高CBN刀片的抗弯强度。
由于CBN刀具具有较高的硬度（hv8000～9000）和耐热性（1400℃～1500℃），用它们切削淬硬钢时，切削速度比硬质合金高几倍，耐用度是硬质合金的几倍至几十倍。CBN刀具与硬质合金刀具切削淬硬钢时的比较。
国内生产CBN刀片的厂家有成都工具研究所，生产的牌号为LDP-J；第六砂轮厂生产的DLS-F1、DLS-F2、DLS-F3。还有不少厂家生产CBN可转位刀片和焊接刀。LDP-J、DLS-F1主要用于切削各种淬硬钢；DLS-F2主要用于切削各种铸铁；DLS-F3主要用于切削高温合金、钛合金。
CBN刀具不适用于低速切削，CBN刀具是依靠切削时产生的切削热，使切削区内很小范围内的工件材料软化进行切削的。
切削硬度为HRC55-65的材料时，CBN刀具的切削速度应为50-120 m/min。铣削时，vc=100-160 m/min，每分钟进给量vf=70-160 mm/min；铰孔时，vc=60-130 m/min，ap=0.1-0.2 mm，f=0.07-0.2 mm/r。CBN刀具主要用于淬硬钢的半精加工和精加工。加工表面不会像磨削那样烧伤，效率比磨削高十倍左右。
CBN刀具切削淬硬钢时的几何参数为γ0=-15°～-5°、α0=α'0=10°～15°、κr=30°～60°、κ'r=5°～15°、λs=0°～10°、γε=0.3～1 mm。
使用 CBN 刀具切削淬硬钢时，在哪些情况下替代磨削最有效
在数控机床上加工复杂曲面及多个复杂曲面代替磨削加工，可减少1/3至2/3的劳动量，且能保证较高的位置精度。
形状复杂的内孔或小孔。若采用磨削，砂轮形状也必须复杂。有时磨削是不可能的。此时车削是最有利的。
一个零件的几个表面（外圆、内孔、端面、台阶、凹槽）都需要磨削，此时采用车削，一道工序即可完成，还可减少磨削用工装。
零件淬火后容易变形，留有余量较小，容易造成报废，此时可留有较大的余量，淬火后可用CBN刀具将多余的余量切除，再进行磨削，以减少因变形较大而造成的报废。
在加工载荷变化较大、在艰苦条件下使用的高频零件时，工件的表面组织结构和物理机械性能比磨削时更好，可以延长零件的使用寿命。
在选择铣刀、立铣刀等切削刀具时，关键是根据被加工材料的硬度和工件的形状，合理选择刀具材料和几何参数。对于高硬度钢的加工，如何优化切削速度、切削深度和进给量，以及选择合适的刀具材料和涂层，是保证加工质量、提高生产效率的重要因素。精心选择切削刀具，合理调整切削参数，不仅可以改善切削效果，还可以延长刀具寿命，从而达到经济高效的加工目标。
