浅析20CrMnTi锻轴车削工艺与刀具应用

叶榕伟 崔福来

摘 要：本文根据20CrMnTi材料的特性在经过锻造及热处理后的轴类零件工艺分析，对零件在车削过程中的影响，提出解决方案及刀具型号的选择，实现提高加工效率和降低加工成本。

关键词：20CrMnTi；锻轴；热处理；31303C；氮化钛涂层刀具

Abstract：According to the features of 20CrMnTi material after forging and heat treatment of shaft parts technology analysis， the impact on the parts in the turning process， put forward the solution and the selection of cutting tool type， improve the machining efficiency and reduce the processing cost.

Key words：20CrMnTi；Forging shaft；Heat treatment；31303C；Titanium nitride coating knives

1 工艺分析

20CrMnTi属于渗碳钢，通用的含碳量为0.17%～0.24%的低碳钢。具有良好的渗碳淬透性、低温冲击韧性和抗疲劳性等优质性能，广泛应用于：汽车行业的零部件如齿轮轴类、齿轮、活塞类零等以及飞机上各种特殊零件。

20CrMnTi通过锻打工艺可以使材料纤维组织更致密分布更合理是进一步提高零件机械性能的途径，一般生产工艺为：下料—锻造—正火—机械加工—渗碳淬火—精磨，经过锻造正火后的零件硬度一般为200-230HB达到适合零件的车削要求，但是在实际情况中存在两种干扰切斜加工因素：

一是由于零件在经过锻打过程中的捶打及正火等热处理过程难以避免地造成零件形状有变形，在零件车削中的晃动造成对刀具的冲击；

二是零件表面有比较厚氧化皮情况，存在带状组织不均匀情况，增加对刀具的磨损程度，对于后续的切削加工带来一定的影响，在车削加工在追求高效率高质量的要求下，对零件加工工艺分析及加工中刀具的选择应用提出了要求。

工艺中针对切削加工中避免锻件毛坯存在对刀具冲击及表面氧化皮，在开始的粗加工先将表面有冲击及氧化皮尽快去掉，尽量减少对刀具的磨损，第一刀就要切过表面氧化皮保护好相对脆弱的刀尖，延长刀具使用寿命，后续加工中对刀具冲击较少以提高加工效率为主。

2 切削刀具应用

刀具使用寿命与零件材料及切削用量有密切关系，首先考虑加工成本以及加工效率选择最合理的刀具，可转位不重磨刀具已被广泛应用，刀片的几何角度完全由刀片及刀头定位来控制，不受操作工人技术水平而影响，合理切削用量选择是保证零件的加工尺寸精度和表面粗糙度的保证，通过充分发挥刀具性能，能提高刀具实际耐用度，最大限度的提高效率降低生产成本。

1）粗加工中为尽快去掉较厚的氧化皮，由于受到表皮的冲击影响使用较低速度加大切削用量，在切削三要素中的切削深度的选择考虑到锻件表面晃动及氧化皮较厚，为下一工序加工做好准备，切削厚度一般选在2-2.5mm，转速相对较低尽量减少锻件对道具的冲击切削速度V=50m/min，进给量在0.25mm/n，经过反复试验对比，选择材质为YT15 型号30313C的价格较低的重磨刀片在粗加工中能取得不错的效果，在已有的切削要素中具有较强的抗冲击能力，减少换到刀片次数，单个刀片加工零件也较多能较好降低加工成本。

2）精加工首先要考虑的是零件的精度要求，其次是提高加工效率，在前工序中已将20CrMnTi锻件表面氧化皮加工过，到了材料芯部硬度比氧化皮已有所降低，外形光圆也没有了对刀具的冲击力情况，所以在刀具的选择上应更加着重刀具选择的合理使用性，刀具在加工过程中前刀面与后刀面都要承受切削热和摩擦力作用，经实践表明使用机夹式氮化钛图层的硬质合金刀片效果明显，因为氮化钛图层的化学性能稳定，耐氧化性能及抗蚀性能优良，不易与被加工的金属材料发生化学反应，摩察系数低，具有干润滑抗粘刀作用，韧性及热硬性高，能承受一定程度的变弹性形压力，适用于高速切削，加工效率提高显著，经实践中精加工选择切削速度V=120m/min，切削深度=0.6-0.8mm，進给量为=0.15mm/n，中采用肯纳KC9125硬质合金涂层刀片取得不错的精加工效果，刀具的耐用度较好减少换到次数节约了加工时间生产效率明显提高，在大批量的生产中成效更显著。

3 结语

分析20CrMnTi锻轴特性，在实践中合理选择切削用量，结合实际情况配合刀具型号选用在加工中充分发挥刀具性能，提高加工效率降低加工成本。

参考文献：

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[5] 张慧萍.基于车削加工特征的刀具选择.工业技术，2003（37）：20.

作者简介：

叶榕伟（1974-），男，广东江门人，本科，助理工程师，高级技师，研究方向：金工实习、数控技术应用；

崔福来（1990-），男，广东江门人，本科，助理工程师，技师，研究方向：金工实习、CNC数控技术。