潘明，余志勇

1.中國航發(fā)南方工業(yè)有限公司工模具分公司 湖南株洲 412002

2.中科信工程咨詢（北京）有限公司 北京 100039

1 序言

2020年5月某加工中心反映制造的立銑刀存在質(zhì)量問題，出現(xiàn)了切削刃崩裂的情況。

出現(xiàn)質(zhì)量問題的立銑刀圖樣外形尺寸為φ25m m×180m m，材料為高速鋼，總共有兩個批次出現(xiàn)了崩刃和斷裂的情況，分別是20100210和20190620批次。20100210批次的立銑刀材質(zhì)為W18Cr4V鋼，從2010年制造交付使用到現(xiàn)在，期間經(jīng)過幾次修磨，最近一次修磨后使用就出現(xiàn)切削刃崩裂的情況。20190620批次的立銑刀，材質(zhì)為W6Mo5Cr4V2Al鋼，是交付后使用就出現(xiàn)加工零件有振刀現(xiàn)象，導(dǎo)致切削刃崩裂。本文對這兩個批次的立銑刀進(jìn)行了理化分析，并對立銑刀切削刃崩裂問題進(jìn)行了全面分析。

2 立銑刀理化分析

（1）外觀觀察 兩件立銑刀加工面均呈金屬色，非加工面均呈黑色，立銑刀刃部有崩裂，我們對立銑刀切削刃部位進(jìn)行剖切檢查，如圖1所示。

圖1 立銑刀剖切示意

（2）金相檢驗(yàn) 20190620批次立銑刀：切削刃存在明顯的磨削淬火燒傷現(xiàn)象，燒傷深度約為5μm，如圖2所示?；w無過熱現(xiàn)象，組織符合JB/T 9986—2013《工具熱處理金相檢驗(yàn)》中附錄B圖B.3中的1級，如圖3所示。共晶碳化物不均勻度符合GB/T 14979—1994《鋼的共晶碳化物不均勻度評定法》中附錄A圖A2中的2級。

圖2 20190620批次立銑刀刃部磨削淬火燒傷現(xiàn)象

圖3 20190620批次立銑刀基體顯微組織

20100210批次立銑刀：切削刃存在明顯的磨削淬火燒傷現(xiàn)象，燒傷深度為5～10μm，如圖4所示?；w無過熱現(xiàn)象，組織符合JB/T 9986—2013附錄B圖B.3中的1級（見圖5），共晶碳化物不均勻度符合GB/T 14979—1994附錄A圖A1中的2級。

圖4 20100210批次立銑刀刃部磨削淬火燒傷現(xiàn)象

圖5 20100210批次立銑刀基體顯微組織

（3）成分分析 20190620批次立銑刀化學(xué)成分[1]分析結(jié)果見表1。

表1 20190620批次W6Mo5Cr4V2Al鋼立銑刀化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

20100210批次立銑刀化學(xué)成分[1]分析結(jié)果見表2。

表2 20100210批次W18Cr4V鋼立銑刀化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

（4）硬度檢查 20190620批次立銑刀的硬度為67.5HRC、67.7HRC。20100210批次立銑刀的硬度為65.4HRC、65.5HRC。

（5）結(jié)果分析 送檢的兩件立銑刀的切削刃處均存在磨削淬火燒傷現(xiàn)象，其中20190620批次立銑刀燒傷深度約為5μm，20100210批次立銑刀燒傷深度為5～10μm；兩件立銑刀化學(xué)成分存在差異，20190620批次立銑刀材料牌號為W6Mo5Cr4V2Al，20100210批次立銑刀材料牌號為W18Cr4V，這兩個批次立銑刀的化學(xué)成分均符合要求；兩個批次的立銑刀硬度符合設(shè)計(jì)圖樣要求。

3 立銑刀崩刃、斷裂原因分析

1）20100210批次的立銑刀從2010年制造交付使用到現(xiàn)在，期間經(jīng)過幾次修磨，也是最近一次修磨后使用就出現(xiàn)切削刃崩裂的情況。20190620批次的立銑刀是交付后使用就出現(xiàn)加工零件有振刀現(xiàn)象，導(dǎo)致切削刃崩裂。

2）經(jīng)過理化分析，刀具材料化學(xué)成分符合GB/T 9943—2008《高速工具鋼》規(guī)定；通過金相組織觀察，基體無過熱現(xiàn)象，組織符合JB/T 9986—2013附錄B圖B.3中的1級（見圖3、圖5），共晶碳化物不均勻度符合GB/T 14979—1994附錄A圖A1中的2級。

3）兩個批次的立銑刀切削刃處均存在磨削淬火燒傷現(xiàn)象，其中20190620批次立銑刀燒傷深度約為5μm，20100210批次立銑刀燒傷深度為5～10μm。

4）兩個批次立銑刀的硬度檢查情況：20190620批次立銑刀硬度為67.5HRC、67.7HRC，該批次立銑刀材料為W6Mo5Cr4V2Al鋼，硬度要求為65～68HRC，硬度符合設(shè)計(jì)要求；20100210批次立銑刀硬度為65.4HRC、65.5HRC，該批次立銑刀材料為W18Cr4V鋼，硬度要求為63～66HRC，硬度符合設(shè)計(jì)圖樣要求。

5）對立銑刀硬度的分析：20190620號立銑刀材質(zhì)由W18Cr4V鋼改為W6Mo5Cr4V2Al鋼，硬度也更高。W6Mo5Cr4V2Al鋼比W18Cr4V鋼也更難磨削，材料更改或?yàn)榱姷侗廊性蛑弧?/p>

綜上所述，我們可以確定該圖號立銑刀崩刃主要原因是在立銑刀磨削刃部時磨削操作不當(dāng)導(dǎo)致刃部出現(xiàn)磨削淬火燒傷。

4 磨削燒傷的危害及消減磨削燒傷的措施

4.1 磨削燒傷的危害

磨削燒傷會改變工件表層的金相組織，同時還會增加工件表層的殘余應(yīng)力，因此磨削燒傷會降低材料的耐磨性、耐蝕性和疲勞強(qiáng)度，燒傷嚴(yán)重時還會出現(xiàn)裂紋，在使用時也容易出現(xiàn)崩裂和斷裂的情況[2]。

4.2 消減磨削燒傷的措施

1）正確選用砂輪。例如，可采用顆粒較粗、較軟、組織較疏松的砂輪，砂輪磨損后應(yīng)及時修整。

2）改善磨削時的冷卻條件。例如，磨削時采用冷卻液對工件進(jìn)行冷卻。

3）合理選擇磨削用量。例如，提高工件的轉(zhuǎn)速，采用較小的徑向進(jìn)給量[2]。

5 結(jié)束語

1）通過對這兩個批次的立銑刀進(jìn)行理化分析，結(jié)合立銑刀的使用情況進(jìn)行分析，我們可以確定該圖號立銑刀崩刃主要原因是在立銑刀磨削刃部時磨削操作不當(dāng)導(dǎo)致刃部出現(xiàn)磨削淬火燒傷。為此我們在對高速鋼刀具進(jìn)行磨削時，要注意正確選用砂輪，改善磨削時的冷卻條件，合理選擇磨削量。

2）20190620號立銑刀由W18C r4V鋼改為W6Mo5Cr4V2Al鋼，硬度也更高。材料更改或?yàn)榱姷侗廊性蛑?，這一點(diǎn)需要做進(jìn)一步驗(yàn)證?？梢栽诒ＷC刃部磨削質(zhì)量的前提下，進(jìn)行對比試驗(yàn)。