高速鋼薄片T形銑刀變形校正

■潘明

在熱處理中如果工藝和操作不恰當，比如加熱溫度偏高、刀具綁扎方法不恰當或加熱時間過長等，都會造成高速鋼薄形刀具熱處理后變形較大。

一些減小高速鋼薄形刀具變形的措施：采取兩次預熱；適當降低加熱溫度；適當縮短加熱時間；正確綁扎刀具；減小一次進爐量，防止刀具之間相互接觸、擠壓等。但在實際熱處理過程中，有些刀具因為形狀、大小等因素，變形問題無法消除。

因熱處理中工藝和操作不恰當造成批量刀具出現變形大的情況，筆者單位就出現過，一次進爐量大而造成一批高速鋼薄片T形銑刀淬火后變形非常大。

1. 變形情況描述

這批高速鋼薄片T形銑刀材料為W6Mo5Cr4V2，數量為200件，硬度要求為63~66HRC。如圖1所示，銑刀長150mm，銑刀片厚度1.5mm，熱處理前銑刀片厚度留余量為1mm左右，且形狀為“T”形。這批銑刀變形>0.3mm，最大變形達到0.7mm。

對于這種薄片銑刀，控制刀具變形的措施如：淬火加熱前采取兩次預熱（一次低溫預熱，加熱溫度為550℃左右；另一次中溫預熱，加熱溫度為850℃左右）；采取單件綁扎，減少一次進爐量，防止刀具加熱時相互擠壓造成刀具出現較大的變形。

2. 高速鋼薄片T形銑刀的校正難度分析

這批高速鋼薄片T形銑刀的刀片薄，淬火后硬度又要求非常高，淬火后變形很難校正。

長軸件刀具徑向圓跳動變形大，可以采取多種方法校正變形，如趁熱校正法、熱點法、冷敲法。而這些方法對于該薄片T形銑刀不適合，上夾具回火校正的方法可能會有一定的效果，但是這批薄片銑刀中刀片部分變形大的數量多，采用該方法效率會很低。

3. 薄片T形銑刀的校正

上夾具回火校正的方法，夾具是專用的，用完可能以后就再也用不上了，考慮到成本，不可能做幾套夾具，而一個夾具一次只能校正一把銑刀，故效率低，只能另想辦法。

（1）銑刀退火 先將變形大的薄片T形銑刀進行退火。高速鋼刀具退火非常麻煩，一般只在刀具變形太大，校正不過來或是硬度偏低，以及達不到設計要求時才會考慮退火返修。

這些T形銑刀的材料為W6Mo5Cr4V2，根據我公司現有設備情況，采用普通電阻爐退火。由于普通電阻爐內的介質是空氣，含有大量的氧氣，如果刀具直接放到普通電阻爐里進行退火，刀具表面將出現較嚴重的氧化、脫碳，返修后刀具的硬度會偏低，甚至會造成刀具裂紋。因此，高速鋼刀具退火時必須采取措施防止和避免刀具表面氧化、脫碳。我們采用金剛砂裝箱保護。先在不銹鋼保護箱底部鋪一層金剛砂，將銑刀用廢報紙包好，再一層一層擺放，擺好一層鋪一層金剛砂，最后在保護箱口蓋上石棉板，再蓋上箱蓋，防止外面空氣進入保護箱。

圖1 銑刀示意

裝好箱后進爐退火。退火加熱溫度約850℃，然后隨爐降溫到720℃左右，保溫一段時間，隨爐冷至550℃以下出爐。必須嚴格控制退火工藝過程，特別是降溫過程，否則高速鋼刀具的硬度很難降下來。退火后檢查刀具的硬度，要求硬度≤28HRC。刀具硬度高了，校正時易開裂，返修淬火時也有可能開裂。

（2）制作專用的校正模具 根據T形銑刀的外形、尺寸制作了一套專用的校正模具。如圖2所示，校正模具是用圓鋼加工成φ90mm×170mm的圓柱體，并根據T形銑刀的外形、尺寸在圓柱體中心加工了臺階孔，T形銑刀的頸部尺寸為φ17mm，加大1mm，按φ18mm加工；T形銑刀柄部最大尺寸為φ24mm，加大2mm，按φ26mm加工。如此做是為了降低加工難度，如果能夠完全按照T形銑刀的外形加工模具的內孔，可以提高T形銑刀的校正效果，即校正后銑刀的變形會更小。采用線切割的方法將圓柱體切成兩半，一套校正模具就做好了。

（3）銑刀校正 因為銑刀的材料為W6Mo5Cr4V2，合金含量高，塑性較差，直接校壓刀具很有可能開裂。因此，校正前需要將這些銑刀進行預熱，我們采用550℃左右進行預熱。經過預熱，提高了銑刀的塑性。校正時用鉗子夾著，將銑刀放進校正模具（見圖3），并將校正模具合起來，銑刀刀片上面放一個大小合適的圓柱體作為壓塊，壓塊兩個端面要求平行度好，用液壓機壓頭壓在壓塊上。校壓時需要調整好液壓機的壓力，壓力太小時變形校正不過來，壓力太大時銑刀刀片又有可能被壓扁，造成尺寸發生變化。采用液壓機直接校正是利用刀具的塑性，通過液壓機對刀片部位施加壓力，使刀片部位產生塑性變形，從而達到校正變形的目的（見圖4）。

圖3 銑刀放進模具的情形

4. 校正效果

經過校正，刀片部位變形大的T形銑刀變形≤0.3mm，基本上達到要求。如果能夠完全按照T形銑刀的外形加工模具的內孔，可提高T形銑刀的校正效果，變形會更小。

T形銑刀全部校正好后，進箱式電阻爐550℃回火，以消除校正時產生的應力，有利于減小重新淬火時的變形。采用中溫鹽浴爐對高速鋼刀具進行中溫預熱，然后轉移到高溫鹽浴爐對高速鋼刀具進行淬火加熱。這些T形銑刀重新淬火時，我們采用單件綁扎，一個淬火鉤只允許掛兩件T形銑刀，并且減少一次的進爐量。重新淬火后，這些T形銑刀變形不大，刀片部位最大變形為0.35mm，可以確保刀片部位能夠順利進行加工。

5. 結語

這種校正方法效率較高，達到了校正T形銑刀刀片部位變形的目的，提供了一種類似零件或刀具淬火變形的校正方法。

圖2 銑刀校正模具示意

圖4 采用液壓機校壓銑刀

不過這只是一種挽救措施，更重要的是在對高速鋼刀具進行熱處理時要注意一些操作細節，比如刀具的綁扎方式、方法、裝爐量，以及提高操作人員的技術水平和責任心等，只有這樣才能有效地減小高速鋼刀具的變形，確保高速鋼刀具的熱處理質量。