超硬刀具国产化的先驱
专业硬材料加工工具的开拓者
专业硬材料加工工具的开拓者
发布日期：2020-05-25 16:35:36
无论是线棒材轧辊、型钢轧辊、窄带钢轧辊、板带轧辊，在经过长时间的使用后，都会出现工作面磨损、变形、龟裂等缺陷，所以钢铁行业对轧辊的耐磨性要求越来越高，铸造后的轧辊硬度高，表面不规整，硬度不均，硬质合金刀具、陶瓷刀具已不能满足其加工要求，此时整体聚晶CBN刀具可有效解决这一难题。本文就重点介绍一下立方氮化硼(CBN)刀具在轧辊加工中的应用。
轧辊常见的切削方式
外圆荒车 孔型车削 扁头铣削
重型切削 月牙槽加工 轧辊修复
轧辊加工难点与CBN刀具
轧辊作为将黑色和金属坯料轧制成材的重要工具和关键部件，其轧辊的消耗成本约为轧钢生产成本的5%-15%，直接关系到钢铁生产企业的生产效率、产品质量和生产成本。
其中轧辊根据成型工艺分为铸造轧辊和锻造轧辊，根据成型工件分为板材轧辊、线材轧辊、孔型轧辊，轧辊硬度高余量大难加工，尤其表面伴随夹砂、气孔、硬质点等铸造缺陷的大型铸造轧辊，对切削刀具的要求极高。
早期使用硬质合金刀具、陶瓷刀具，因轧辊的性能、加工效率、加工精度等因素，已不能满足轧辊加工的需要。目前整体聚晶立方氮化硼(CBN)刀具，不仅可大余量切削和断续切削轧辊表面，同时刀具寿命更长、更稳定，是切削加工轧辊的理想刀具。
轧辊材质分类及硬度对照表
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轧辊材质 |
硬度 |
刀具材质 |
|
高镍铬铸铁轧辊 |
HSD76-82 |
BN-K1 |
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高铬铸铁轧辊 |
HSD55-65 |
|
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冷硬铸铁轧辊 |
HSD50-70 |
|
|
高碳半钢轧辊 |
HSD65-72 |
|
|
高速钢轧辊 |
HSD82-90 |
BN-S20 |
|
高铬铸钢轧辊 |
HSD68-75 |
|
|
锻钢冷轧辊 |
HSD92-105 |
华菱在轧辊加工领域的创新
(1)材料的创新:
针对高硬度轧辊，开云app(kaiyun)官方网站目前已推出三款CBN刀具材质，分别是：BN-K1，BN-S20和BN-S10，其中BN-K1和BN-S20这两款想必大家比较熟悉，已被广泛应用，而BN-S10是主要针对HRC63以上的高速钢轧辊所研制的新材料，是随着冶金钢铁领域的转型升级，作为更新换代的产品强势推出，是目前超高硬度高速钢轧辊的理想切削刀具，并代表“中国制造”远销欧美日韩发达国家。
轧辊加工部位有辊身和孔型，其中加工辊身的刀片结构有：SNMN系列，CNMN系列，RNMN系列。轧辊孔型加工常用RCGX圆锥底或V型槽孔型刀片。如下图：
BN-K1牌号立方氮化硼(CBN)刀具：此牌号CBN刀具硬度及耐磨性能优异之外，抗冲击韧性最好，不宜崩损，可对轧辊拉荒粗车，是目前抗冲击优异的高硬度立方氮化硼刀具牌号。适合加工冷硬铸铁轧辊、高镍铬轧辊，高铬铁轧辊，含硼高速钢铸造轧辊，半钢轧辊。
BN-S20牌号立方氮化硼刀具：此牌号是国家重点产学研科技攻关项目成果，采用非金属粘合剂和CBN精粉制成，其沿袭BN-K1牌号刀具韧性的同时，特别针对长铁屑材料锻钢冷轧辊研制而成，其耐磨性能是普通立方氮化硼刀具寿命的3倍左右。适合加工GCr15滚动轴承钢轧辊，Cr3，Cr5，Cr8，Cr12锻钢轧辊;86CrMoV7，9Cr2Mo轧辊。
(2)结构的创新:
在加工轧辊过程中仿形是常见的加工方式，由于整体CBN刀片没有加紧孔，仿形加工中可能会造成刀片发生位移，造成加工误差。为了保证轧辊的顺利加工，华菱推出了带定位槽、禁固坑的整体CBN刀片，使定位更可靠，满足数控仿形加工的需要。
立方氮化硼(CBN)刀具切削加工轧辊的切削参数
|
轧辊材质 |
轧辊工作层硬度 |
CBN刀具 材质 |
建议切削参数 |
|||
|
Vc(m/min) |
ap(mm) |
Fr(mm/r) |
||||
|
合金铸铁轧辊 |
HSD60-80 |
BN-K1 |
40-60 |
2-10 |
0.5-1.5 |
|
|
60-90 |
1 |
0.5-1.0 |
||||
|
铸造半钢轧辊 |
30-60 |
1-10 |
0.5-1.5 |
|||
|
50-80 |
1 |
0.5-1.0 |
||||
|
高碳半钢轧辊 |
35-50 |
3 |
0.5-1.5 |
|||
|
冷硬铸铁轧辊 |
25-50 |
1-10 |
0.5-1.5 |
|||
|
高速钢轧辊 |
HSD85-92 |
BN-S20 |
20-45 |
4 |
0.5-1.5 |
|
|
钨钢合金轧辊 |
HRA88 |
BN-S30 |
10-15 |
1 |
0.3-0.7 |
|
|
锻钢冷轧辊 |
HRC65 |
BN-S20 |
10-25 |
0.2-7 |
/ |
|
立方氮化硼(CBN)刀具加工轧辊的案例集锦
(1)高镍铬铸铁轧辊加工案例
工件材料：高镍铬合金铸铁
工件硬度：HSD80
加工部位：外圆
选用刀片：BN-K1 RNMN200288
切削参数：Vc=45m/min，Fr=0.7mm/r，ap=4mm
对比优势：BN-K1材质的刀具寿命相较于他厂CBN刀具提高50%，而且属于正常磨损。
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刀具材质 |
他厂CBN |
BN-K1材质 |
|
切削速度 |
35m/min |
45m/min |
|
刀具寿命 |
2件 |
3件 |
|
失效形式 |
正常磨损 |
崩损破裂 |
(2)高速钢轧辊孔型槽加工
工件材料：高速钢
工件硬度：HSD90
加工部位：辊槽
选用刀片：BN-S20 RCMX120700
切削参数：Fr=0.2mm/r，Vc=35m/min
优势对比：BN-S20材质的刀具寿命相较于他厂CBN刀具提高1倍，而且失效形式为正常磨损，没有出现崩碎碎裂等不正常现象。
|
刀具材质 |
他厂CBN |
BN-S20材质 |
|
刀具寿命 |
12槽/刃 |
25槽/刃 |
|
失效形式 |
正常磨损 |
崩损破裂 |
(3)无限冷硬铸铁轧辊
加工材料:无限冷硬铸铁轧辊
工件硬度：HSD67
加工部位：外圆
选用刀片：BN-S30
切削参数：ap=2mm，Fr=0.5mm/r，Vc=66m/min
优势对比：相较于合金刀具，BN-S30材质加工无限冷硬铸铁轧辊效率提高2倍。
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刀具材质 |
合金刀具 |
BN-S30材质 |
|
效率 |
---- |
提高2倍 |
|
刀具寿命 |
---- |
提高3倍 |
延伸阅读：轧辊基础知识
轧辊，作为将黑色和金属坯料轧制成材的重要工具和关键部件，其轧辊的消耗成本约为轧钢生产成本的5%-15%，直接关系到钢铁生产企业的生产效率、产品质量和生产成本。
随着冶金技术的进步和轧钢设备的演变，轧辊的品种和制造工艺不断发展，同时轧辊的性能，如硬度、抗热裂性、耐冲击性也在不断提高。
目前轧辊按产品类型分为：带钢轧辊、型钢轧辊、线材轧辊等，按轧辊材质分为：铸造轧辊、锻造轧辊、堆焊轧辊、镶套轧辊等。
选用轧辊时，对轧辊的有些性能要求往往是彼此对立的，轧辊购置费和维护费用又很昂贵，所以应充分权衡技术和经济上的利弊，决定选择哪种材质的轧辊。
