高速钢薄片T形铣刀变形校正

■潘明

在热处理中如果工艺和操作不恰当，比如加热温度偏高、刀具绑扎方法不恰当或加热时间过长等，都会造成高速钢薄形刀具热处理后变形较大。

一些减小高速钢薄形刀具变形的措施：采取两次预热；适当降低加热温度；适当缩短加热时间；正确绑扎刀具；减小一次进炉量，防止刀具之间相互接触、挤压等。但在实际热处理过程中，有些刀具因为形状、大小等因素，变形问题无法消除。

因热处理中工艺和操作不恰当造成批量刀具出现变形大的情况，笔者单位就出现过，一次进炉量大而造成一批高速钢薄片T形铣刀淬火后变形非常大。

1. 变形情况描述

这批高速钢薄片T形铣刀材料为W6Mo5Cr4V2，数量为200件，硬度要求为63~66HRC。如图1所示，铣刀长150mm，铣刀片厚度1.5mm，热处理前铣刀片厚度留余量为1mm左右，且形状为“T”形。这批铣刀变形>0.3mm，最大变形达到0.7mm。

对于这种薄片铣刀，控制刀具变形的措施如：淬火加热前采取两次预热（一次低温预热，加热温度为550℃左右；另一次中温预热，加热温度为850℃左右）；采取单件绑扎，减少一次进炉量，防止刀具加热时相互挤压造成刀具出现较大的变形。

2. 高速钢薄片T形铣刀的校正难度分析

这批高速钢薄片T形铣刀的刀片薄，淬火后硬度又要求非常高，淬火后变形很难校正。

长轴件刀具径向圆跳动变形大，可以采取多种方法校正变形，如趁热校正法、热点法、冷敲法。而这些方法对于该薄片T形铣刀不适合，上夹具回火校正的方法可能会有一定的效果，但是这批薄片铣刀中刀片部分变形大的数量多，采用该方法效率会很低。

3. 薄片T形铣刀的校正

上夹具回火校正的方法，夹具是专用的，用完可能以后就再也用不上了，考虑到成本，不可能做几套夹具，而一个夹具一次只能校正一把铣刀，故效率低，只能另想办法。

（1）铣刀退火 先将变形大的薄片T形铣刀进行退火。高速钢刀具退火非常麻烦，一般只在刀具变形太大，校正不过来或是硬度偏低，以及达不到设计要求时才会考虑退火返修。

这些T形铣刀的材料为W6Mo5Cr4V2，根据我公司现有设备情况，采用普通电阻炉退火。由于普通电阻炉内的介质是空气，含有大量的氧气，如果刀具直接放到普通电阻炉里进行退火，刀具表面将出现较严重的氧化、脱碳，返修后刀具的硬度会偏低，甚至会造成刀具裂纹。因此，高速钢刀具退火时必须采取措施防止和避免刀具表面氧化、脱碳。我们采用金刚砂装箱保护。先在不锈钢保护箱底部铺一层金刚砂，将铣刀用废报纸包好，再一层一层摆放，摆好一层铺一层金刚砂，最后在保护箱口盖上石棉板，再盖上箱盖，防止外面空气进入保护箱。

图1 铣刀示意

装好箱后进炉退火。退火加热温度约850℃，然后随炉降温到720℃左右，保温一段时间，随炉冷至550℃以下出炉。必须严格控制退火工艺过程，特别是降温过程，否则高速钢刀具的硬度很难降下来。退火后检查刀具的硬度，要求硬度≤28HRC。刀具硬度高了，校正时易开裂，返修淬火时也有可能开裂。

（2）制作专用的校正模具 根据T形铣刀的外形、尺寸制作了一套专用的校正模具。如图2所示，校正模具是用圆钢加工成φ90mm×170mm的圆柱体，并根据T形铣刀的外形、尺寸在圆柱体中心加工了台阶孔，T形铣刀的颈部尺寸为φ17mm，加大1mm，按φ18mm加工；T形铣刀柄部最大尺寸为φ24mm，加大2mm，按φ26mm加工。如此做是为了降低加工难度，如果能够完全按照T形铣刀的外形加工模具的内孔，可以提高T形铣刀的校正效果，即校正后铣刀的变形会更小。采用线切割的方法将圆柱体切成两半，一套校正模具就做好了。

（3）铣刀校正 因为铣刀的材料为W6Mo5Cr4V2，合金含量高，塑性较差，直接校压刀具很有可能开裂。因此，校正前需要将这些铣刀进行预热，我们采用550℃左右进行预热。经过预热，提高了铣刀的塑性。校正时用钳子夹着，将铣刀放进校正模具（见图3），并将校正模具合起来，铣刀刀片上面放一个大小合适的圆柱体作为压块，压块两个端面要求平行度好，用液压机压头压在压块上。校压时需要调整好液压机的压力，压力太小时变形校正不过来，压力太大时铣刀刀片又有可能被压扁，造成尺寸发生变化。采用液压机直接校正是利用刀具的塑性，通过液压机对刀片部位施加压力，使刀片部位产生塑性变形，从而达到校正变形的目的（见图4）。

图3 铣刀放进模具的情形

4. 校正效果

经过校正，刀片部位变形大的T形铣刀变形≤0.3mm，基本上达到要求。如果能够完全按照T形铣刀的外形加工模具的内孔，可提高T形铣刀的校正效果，变形会更小。

T形铣刀全部校正好后，进箱式电阻炉550℃回火，以消除校正时产生的应力，有利于减小重新淬火时的变形。采用中温盐浴炉对高速钢刀具进行中温预热，然后转移到高温盐浴炉对高速钢刀具进行淬火加热。这些T形铣刀重新淬火时，我们采用单件绑扎，一个淬火钩只允许挂两件T形铣刀，并且减少一次的进炉量。重新淬火后，这些T形铣刀变形不大，刀片部位最大变形为0.35mm，可以确保刀片部位能够顺利进行加工。

5. 结语

这种校正方法效率较高，达到了校正T形铣刀刀片部位变形的目的，提供了一种类似零件或刀具淬火变形的校正方法。

图2 铣刀校正模具示意

图4 采用液压机校压铣刀

不过这只是一种挽救措施，更重要的是在对高速钢刀具进行热处理时要注意一些操作细节，比如刀具的绑扎方式、方法、装炉量，以及提高操作人员的技术水平和责任心等，只有这样才能有效地减小高速钢刀具的变形，确保高速钢刀具的热处理质量。