










刀片材料的硬度(Pa)次于金剛石。高熱導(dǎo)性對(duì)機(jī)械加工非常重要,因?yàn)楦邿釋?dǎo)性的刀片可將切削區(qū)產(chǎn)生的大量熱量快速傳導(dǎo)出去,減少刀具的快速磨損。
關(guān)于熱化學(xué)穩(wěn)定性。金剛石是碳的同素異性體,在空氣中約600800D就開(kāi)始氧化,在高溫下易與Fe、Co、Ni等發(fā)生化學(xué)反應(yīng),因而不適用于黑色及其相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)。
金屬的切削加工。可是CBN具有較好的熱化學(xué)惰性,即使在1000D的空氣中也不發(fā)生氧化,與黑色金屬的親合力極小。
"PCBN刀片的性能由于受CBN制造技術(shù)的限制,目前制造直接用于切削刀具的大顆粒CBN仍很困難,為此PCBN得到較快發(fā)展。PCBN除具有CBN本身的一些特點(diǎn)外,還受以下三個(gè)因素的影響:CBN含量主要影響PCBN的硬度和耐磨性,CBN含量越高,PCBN硬度及耐磨性就越高。CBN顆粒尺寸是影響PCBN耐磨性和抗破損性的重要因素,顆粒尺寸越大,其抗機(jī)械磨損的能力就越強(qiáng),而抗破損性能就越弱,用此制作的切削刀具的刃口鋒利性就越差。PCBN中的結(jié)合相主要有Co等的金屬材料和以Tic、TiN、Al23為主的陶瓷材料。金屬作結(jié)合相時(shí),PCBN有較好的韌性;陶瓷作結(jié)合相則有較好的耐熱性。一般這些材料是一種或數(shù)種混合使用,結(jié)合相的硬度、與CBN的浸潤(rùn)性及與工件材料的反應(yīng)性,決定著PCBN的不同性能。
盡管PCBN具有優(yōu)良的性能,而由于PCBN的脆性,目前PCBN刀坯多是將0.5mm左右的PCBN直接燒結(jié)在硬質(zhì)合金基體上,形成一個(gè)復(fù)合整體使用。這樣PCBN的高硬度、高熱導(dǎo)性及高熱化學(xué)穩(wěn)定性和硬質(zhì)合金基體的強(qiáng)度與韌性一起,使PCBN刀片既具備隨切削硬而韌材料的巨大切削力,同時(shí)也具備承受嚴(yán)重間斷切削所需要的高抗沖擊力。
二、PCBN刀片的應(yīng)用范圍!適用范圍由于CBN的特點(diǎn)及PCBN刀片價(jià)格較貴的因素,目前PCBN刀片的應(yīng)用還主要用于淬硬的黑色金屬的精加工領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)以車代磨。歸納起來(lái),PCBN刀片主要適用于HRC45以上的淬硬鋼、耐磨鑄鐵;HRC35以上的耐熱合金及HRC30以下而其它刀片很難加工的珠光體灰口鑄鐵。
PCBN刀片大致可分為兩大類,即高含量PCBN和低含量陶瓷結(jié)合相PCBN(或稱陶瓷CBN復(fù)合刀片)。高含量PCBN(CBN―般在80%90%左右)具有高的硬度、耐磨性、抗壓強(qiáng)度和熱導(dǎo)性,特別適合于加工高硬度合金或含有高硬質(zhì)點(diǎn)的材料,如冷硬鑄鐵、硬質(zhì)合金、耐熱合金、鐵基燒結(jié)合金等。目前此類PCBN刀坯主要有GE公司的BZN6000、DBeers公司的DBC80、住友電工的BN100、KTC公司的AB90及鄭州三磨所的PCBN-I等。
在切削淬硬鋼(合金鋼、軸承鋼、模具鋼、碳鋼等)時(shí),由于切削溫度較高,要求PCBN刀片既具有高的硬度,又具有較高的熱化學(xué)穩(wěn)定性,對(duì)此應(yīng)采用CBN與有較好浸潤(rùn)性的Ti系陶瓷作結(jié)合相的低含量PCBN刀片。盡管此類PCBN較高含量PCBN的耐磨性和熱導(dǎo)性稍低,但正是由于陶瓷相的耐熱性好及熱導(dǎo)性差的特點(diǎn),切削區(qū)形成熱滯留溫度升高,使工件迅速形成塑性變形而易于切削,可獲得較好的效果。目前此類PCBN刀坯主要有GE公司的BZN8100、DeBee+s公司的DBC50、住友電工的BN200、KTC公司的KB50及鄭州三磨研究所的PCBN-!切削用量切削用量對(duì)切削性能、刀具壽命及加工表面質(zhì)量都有較大影響。只有選擇合理的切削用量,才能更好地體現(xiàn)PCBN刀片的優(yōu)越性,取得好的效果。表2是推薦的PCBN刀片的適用切削用量范圍,僅供條件的具體情況全盤(pán)考慮,合理選擇。
H應(yīng)用市場(chǎng)近年來(lái),隨著性能的提高,PCBN刀具得到大量應(yīng)用。據(jù);E公司*新統(tǒng)計(jì),1995年全球黑色金屬的表2PCBN刀片常用切削用量工件材料切削速度進(jìn)給量切削深度灰鑄鐵180硬鑄鐵400HB淬硬鋼45HRC鐵基燒結(jié)材料耐熱合金35HRC精加工中PCBN刀具銷售額達(dá)1.35億美元,是精加工工具(砂輪、陶瓷刀具、硬質(zhì)合金刀具及PCBN刀具)總額的17.88%.(其中PCBN刀具用于汽車占50.37%c、重型機(jī)械占20.74%c、泵業(yè)占8.89%c、軸承及齒輪占5.93%.、軋輥占5.19%.、航空航天占2.95%c、其它占5.93%c)。而中國(guó)目前PCBN刀具生產(chǎn)僅數(shù)百萬(wàn)元人民幣。另?yè)?jù)日本切削液與切削技術(shù)學(xué)會(huì)的調(diào)查,按加工工序來(lái)分,PCBN刀具用于車削占60%c、鏜削占32.5%c、端銑占7.5%c;按被加工材料來(lái)分,用于加工淬火鋼占65%c、鑄鐵占28%c、耐熱鋼占7%.三、PCBN切削刀具應(yīng)用技術(shù)硬態(tài)切削時(shí),徑向力很大,機(jī)床和系統(tǒng)的剛性必須很好、功率足夠大。這樣既可保護(hù)PCBN刀具,又可獲得好的切削效果。裝夾PCBN刀具時(shí),刀具的懸伸長(zhǎng)度要盡可能短,以防止刀桿顫振和變形,使PCBN刀具保持良好的狀態(tài)。
PCBN刀具比硬質(zhì)合金刀具強(qiáng)度低,因此在硬態(tài)切削加工時(shí),一般都采和負(fù)前角、較大的后角和負(fù)倒棱,這不僅有利于對(duì)切削刃進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),而且其耐磨性也好。通常其負(fù)倒棱尺寸?。?.1(0.5)x(10.30.)為好,以產(chǎn)生指向刀具中心的力。若切削刃進(jìn)行適當(dāng)鈍化處理,則會(huì)更好。另外,在可能的情況下,盡可能采用小主偏角和大的刀尖圓弧半徑,有助于保護(hù)切刃,延長(zhǎng)刀具使用壽命。
為良好地使用PCBN刀具,穩(wěn)定地控制工件質(zhì)量,準(zhǔn)確判斷PCBN刀具的耐用度是一個(gè)關(guān)鍵。如果一直使用到磨損很多,那么切削力及切削溫度增加、切削不暢,就會(huì)無(wú)法控制工件尺寸及表面完整性,甚至使PCBN刀具無(wú)法繼續(xù)修磨而報(bào)廢。為保證正常地使用,建議PCBN刀具后刀面磨損量達(dá)0.30.6mm(精車時(shí)取小值)時(shí)進(jìn)行重磨為好。但是重磨需要一定的設(shè)備和技巧,大多數(shù)工廠的機(jī)床不具備適合的條件,PCBN刀具重磨應(yīng)由專業(yè)廠商來(lái)完成。
對(duì)于高硬度工件和不規(guī)則工件,由于PCBN較脆、怕沖擊。從工件端面切入、切出,尤其表面有夾渣、砂眼、凹凸不平,*容易發(fā)生沖擊,刃口破裂造成耐用度低。所以使用PCBN刀具前*好應(yīng)先將冷硬層粗車一刀,并在工件切入切出端先倒角,以減小PCBN刀具沖擊載荷。
PCBN刀具不適于加工較軟的黑色金屬材料。因?yàn)檫@些材料中往往含有化學(xué)活性的金相組織,會(huì)使PCBN刀片很快發(fā)生化學(xué)磨損,使其優(yōu)點(diǎn)無(wú)快速柳襄工瞻嫌扁夾擯□許化東我們生產(chǎn)的油塞是圓柱形的,其中有一道工序就是銑扁。為了滿足批量生產(chǎn)的需要,我們?cè)O(shè)計(jì)了一套如圖所示可快速裝卸工件的銑扁夾具。
圓柱形工件批量銑扁,應(yīng)用本夾具,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,出屑方便,裝卸工件容易,且占用時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。把多個(gè)待加工的工件,分別安裝在V形塊10中。再通過(guò)擰緊壓緊螺母9,夾緊力通過(guò)壓板16傳遞給壓緊橡膠板17,就可以把全部工件夾緊了。加工完畢,松開(kāi)壓緊螺母9,壓板16在彈簧5的作用下,自動(dòng)離開(kāi)工件。這樣就達(dá)到了裝卸工件容易、出屑方便、省時(shí)省工的目的。夾具的加工應(yīng)滿足:所有V形塊的定位圓柱的直徑都相等,且所有圓柱的軸心線應(yīng)在同一個(gè)與水平面垂直的平面內(nèi),并與夾具體的幾何中心重合。只有這樣,才能保證被加工工件兩個(gè)扁位的對(duì)稱度。本夾具還可以用來(lái)夾緊圓柱形工件,銑削頂端端面的一字槽。
使用夾具時(shí),把夾具體的幾何中心和刀具的幾何中心調(diào)整到完全重合為止。用T形螺釘、螺母把夾具體固定在銑床工作臺(tái)上。調(diào)整可調(diào)螺釘14,擰緊壓緊螺母9,夾緊全部工件后,即可進(jìn)行加工了。應(yīng)注意:在使用過(guò)程中,如果硬橡膠板磨損了,應(yīng)及時(shí)更換,以防夾不緊工件。%(編輯躍華)表3PCBN刀片常用磨損分析磨損形式主要原因改進(jìn)措施月牙洼磨損工件硬度太軟;改用硬質(zhì)合金刀具或陶瓷刀具;切速太快;降低切速;產(chǎn)生化學(xué)和擴(kuò)散磨損使用冷卻液后刀面磨損切速太快、進(jìn)給太??;增大切速和進(jìn)給量;刀具后角太小增大刀具后角邊界磨損主偏角太大;減小主偏角;進(jìn)給量太大;減小進(jìn)給量;切速太小增大切速斷裂磨損系統(tǒng)剛性不好;提高系統(tǒng)剛性;刀尖角太??;增大刀尖角;進(jìn)給量與切速太大;降低進(jìn)給量和切速并刀具過(guò)脆采用負(fù)倒棱刀具系統(tǒng)剛性不好;提高工藝系統(tǒng)剛性;破裂工件沖擊太大;工件表面預(yù)加工和倒角;PCBN層太薄;采用厚的PCBN層;刀具過(guò)脆采用負(fù)倒棱刀具郵政編碼:234000:000年6月法顯示。
確定切削速度、進(jìn)給量及切削深度要綜合考慮生產(chǎn)效率和加工成本。一般來(lái)講,其切削速度可比硬質(zhì)合金刀具高2倍左右,高的切削速度產(chǎn)生大的切削熱量,使被加工材料的塑性增大,有利于控制切屑和降低切削力。
PCBN刀具在使用時(shí)可加冷卻液也可不加,但是使用冷卻液時(shí)則一定要充分冷卻。
?。ň庉嬃址玻?/p>
來(lái)源:中國(guó)刀具網(wǎng) 作者:[db:作者]
