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刀具材料的发展、主要牌号及用途

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1#
发表于 2007-11-10 23:07:27 | 只看该作者 回帖奖励 |正序浏览 |阅读模式
目前21世纪刀具材料的发展呈现出以下特点:
- [. u/ \% ~* V  }0 b) f& q8 {% r3 h1.硬质合金刀具必将替代高速钢刀具。
5 z/ d+ K1 M4 D2 Z/ E2.涂层刀具的应用越来越普遍,其中PVD涂层刀具增幅最大。
3 K0 `- Q* ~0 V7 O2 o3.PCD、PCBN和金刚石涂层刀具增长迅速。 & u3 \! l) J! }
对用于金属切削的刀具材料,一般有硬度、强度、红硬性、导热性等指要求,其中硬度和强度是一对极其重要的指标。理想的刀具材料当然是硬度、强度兼备。这是我们机械刀具界发展的目标。6 s2 C- q& B; `1 v- B
不同切削材料的对比( S$ T9 V7 ]7 H) K; m8 Z5 f# O
材料的分类
, u# P0 b$ f. U6 a主要牌号及用途:
, Y* G1 [* Y. L; bYBC151: 高耐磨性的基体与MT-TiCN、厚Al2O3、TiN涂层的组合;是钢、铸钢和不锈钢材料精加工在高速切削条件下的理想牌号。
; j2 a# H& ~; \% C! t$ iYBC251: 具有特殊强度与韧性刀刃的基体与MT-TiCN、厚Al2O3、TiN涂层的极佳组合,是钢材加工的通用牌号,适应于钢、铸钢和不锈钢的半精加工、精加工等。
6 K( O% C3 F0 @YBC351: 高强度与抗塑性变形基体与MT-TiCN、厚Al2O3、TiN涂层的结合,具有好的韧性及抗塑性变形;适用于钢、铸钢、不锈钢的轻型粗加工与粗加工。 * \6 K$ U4 I9 q, p' W
YBM151: 特殊组织结构基体与TiCN、薄Al2O3、TiN涂层结合,具有良好的抗扩散磨损性及抵抗塑性变形能力,适宜于在切削条件较好情况下进行不锈钢的精加工及半精加工。 ) K4 X" P" [4 i- N. m
YBM251: 韧性和强度好的基体与TiCN、薄Al2O3、TiN涂层结合,优先选用于不锈钢的半精加工、轻型粗加工(车削和镗削),可在连续切削与断续切削条件下使用。
2 w; t; l) z6 F8 ]; o) X& oYBM351: TiAlN和TiN的PVD涂层合金,有极好的切削强度与抗冲击性能及非常好的耐磨性,适用于车加工和镗加工不锈钢及在P30范围内材料的低速重负荷粗加工。
; r9 ^5 S# z: @YBD051: CVD涂层,基体能承受高温而不发生塑性变形。适用于球墨铸铁、高强度可锻铸铁和灰口铸铁的精加工到半精加工。 ( g7 R8 a" h* t6 t+ F
YBD151: 高耐磨性基体与MT-Ti(CN)、厚Al2O3、TiN 涂层的极佳组合,是球墨铸铁与灰口铸铁加工的首选牌号,允许有较高的切削速度。
, c6 F2 X, j8 O5 H& FYBM252: TiAlN和TiN的PVD涂层合金,具有良好的韧性与耐磨性,适用于精车、镗加工和轻型铣削不锈钢及钻加工铸铁、不锈钢和合金铸铁,也可用于中、低速切断与切槽低碳钢。
3 P: x3 h5 y& V8 P$ r1 l  \5 OYBG201: TiN的PVD涂层合金,具有良好的韧性和耐磨性,是高质量的螺纹加工低碳钢、不锈钢和铸铁的专用牌号,也用于钻加工( 用周边和中心部位都参与切削的刀片)。
0 i; |- F3 r: x! u4 B4 ]YB235: 韧性非常好的基体,与TiN、TiCN 涂层相结合。刀刃安全性好。在中、低速情况下粗加工,适用于钢、奥氏体不锈钢、铸钢的车、铣、镗、钻(带周边切削刀片),主要用于P40和M35材料。
/ p  ~8 p1 F% Z! |0 B) mYC10: 适用于钢、铸钢的精加工和半精加工,宜采用较高切削速度和中、小进给量,也可做仿形车削。 % P2 L+ B+ X7 k& A: V
YC40: 用于钢、铸钢的强力切削,宜在恶劣的条件下采用低速切削和大进给量切削加工。   }' I* k0 b+ Y6 i& B
YD101: 适用于铸铁、有色金属尤其是铝材的精加工、半精加工,亦可加工锰钢、淬火钢等硬质材料。
1 n8 @- {0 _# x7 O: o/ U, g8 ]YD201: 用于铸铁、耐热合金的半精加工,也使用于塑料、橡胶、木头等非金属材料的加工。特别适用于航空工业有锐利刀刃要求的刀具。宜采用中切削速度和较大进给量。具有良好的耐磨性和韧性。 6 I9 J- `, U: E8 ?+ v3 m
YNG051: TiCN基金属陶瓷,提高了化学稳定性和耐磨性,结合锋利的切削刃槽型使用,无论在高速和低速条件下都能保证加工件的表面质量。适合于钢、不锈钢、铸铁的精加工。 " A3 g+ y# L/ t" e, s
YNG151: TiCN基金属陶瓷,与YNG051相比,韧性更好,具有极好的抗塑性变形和积屑瘤性。适合于钢、不锈钢、铸铁的半精和精加工。
- V, l6 Z" D( Q# D$ S0 D; jYCB011: PCBN刀具,具有高硬度和极好的热稳性,切削温度可达1300oC。主要适用于淬硬钢HRC50-60(例如:碳素工具钢、轴承钢、模具钢和高速钢等)灰口铸铁、球墨铸铁、冷硬铸铁、以及Ni基、Co基、Cr基、Fe基高温合金的机械加工。
% g+ j" ]1 `8 |+ U# JYCD011: PCD刀具,具有高硬度,极好的耐磨性,摩擦系数低,极好的热导性。它适合于有色金属(如:Cu、Al、Mg、Ti高硅铝合金等)和非金属材料(如:玻璃纤维、陶瓷、增强塑料等)的机械加工。
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6#
发表于 2009-8-24 22:30:51 | 只看该作者
有没有适合45号钢粗车的刀具型号?
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5#
发表于 2009-8-22 10:49:56 | 只看该作者
谢谢,我想了解国产硬质合金材料呢
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4#
发表于 2007-11-30 23:37:16 | 只看该作者
楼主的资料是株洲硬质合金的资料吧
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3#
发表于 2007-11-29 22:46:14 | 只看该作者
PCD聚晶金刚石刀具;CVD金刚石膜刀具(物理涂层)VD物理涂层金刚石刀具CBN聚晶立方氮化硼刀具;以下详细介绍来自网络(仅供参考):9 i' W+ P( ~7 o# a+ g1 I( C8 r
超 硬 刀 具
一、 概述: S7 t9 e. l2 X, H& \4 U7 s6 ~$ r0 ~
   超硬刀具材料是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。包括:单晶金刚石、聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金刚石等。超硬刀具主要是以金刚石和立方氮化硼为材料制作的刀具,其中以人造金刚石复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合片(PCBN)刀具占主导地位。许多切削加工概念,如绿色加工、以车代磨、以铣代磨、硬态加工、高速切削、干式切削等都因超硬刀具的应用而起,故超硬刀具已成为切削加工中不可缺少的重要手段。随着科技的进步,制造业的高速发展,CNC加工技术的迅猛发展以及数控机床的普遍使用,超硬刀具的生产及应用也越来越广泛。PCD和PCBN刀具已广泛应用于机械加工的各个行业,如汽车零部件的切削加工,强化木地板的 加工等,极大地促进了切削加工及先进制造技术的飞速发展。
* }0 y* w" ~% W二、切削材料及超硬材料发展史5 B+ H: D6 e1 D# r) Y4 A7 e

2 C4 O" W" Y( q
* R3 c7 e6 `/ N0 \! R8 }+ a/ E) V+ a6 D; S. ^2 a0 Y

& ?3 I; m! O! ]2 l0 ~
超硬材料发展史
时间
超硬材料
公司
方法
指标
用途
1955
人造金刚石
GE
高温高压

$ ^: F# H; n3 x: {' N6 L- c
磨料
1957
立方氮化硼
GE
高温高压
+ W. H& z( N, j( w1 S& g
磨料
1977
PCD,PCBN
GE
高温高压

' l4 |, V0 o/ H2 S. Q5 E
刀具
1995
人造单晶金刚石
( Y8 H) [# e3 X& i* Q$ l
" k6 H' H- d# G* p4 d4 U8 {
5MM
刀具

, o# o6 l$ B8 c5 v
人造单晶CBN
4 b1 G, M* x3 `. L9 K

; d% P, i! ?: t

' E! \5 p8 K4 n3 o+ b
刀具
5 a( a! w! T$ C- P. p
类金刚石膜
1 ^# F/ J, B. Y% r1 f
6 G+ ?5 |3 y5 Z& n1 ~
( I, H# m7 i' T* m/ y7 N) f
刀具

" [/ M9 w. [( u; f
金刚石薄膜
3 `3 T+ K. a- ~: z
CVD

) ]8 M' `$ m" k' U* K
刀具

" p  b/ c: B) B7 |) V5 ~; _. q
金刚石厚膜

7 T9 x! m2 S  m# K8 |- Y
CVD
2.3MM
刀具
三、金刚石、超硬材料的特性与作用& [% a# D0 T# ?, `
    众所周知,金刚石材料的成分是碳,金刚石与铁系有亲和力,切削过程中,金刚石的导热性优越,散热快,但是要注意切削热不宜高于700度,否则会发生石墨化现象,工具会很快磨损。因为金刚石在高温下和W、Ta、Ti、Zr、Fe、Ni、Co、Mn、Cr、Pt等会发生反应,与黑色金属(铁碳合金)在加工中会发生化学磨损,所以,金刚石不能用于加工黑色金属只能用在有色金属和非金属材料上,而CBN即使在1000oC的高温下,切削黑色金属也完全能胜任。已成为未来难加工材料的主要切削工具材料。一般超硬材料指的是人造金刚石、人造CBN。这两种材料的同时存在,起到了互补的作用、可以覆盖当前与今后发展的各种新型材料的加工,对整个切削加工领域极为有利。 + a2 ?# e* S  B. E' _
1.PCD+ u/ i4 y( W# k
    金刚石烧结体(PCD)的出现,在许多方面代替了天然单晶金刚石。PCD与天然金刚石比较,价格便宜,且刃磨远比天然金刚石方便,所以其应用、推广特别迅速。在大量涌现的新材料中,大部分都是难加工材料,如高硅铝合金,汽车发动机的活塞大量采用这种材料。一般,含硅量低于10%的铝合金,用硬质合金切削工具即可,但含硅量超过10%,就只能借助PCD。当前采用的高硅铝合金含硅量均在12%以上,有的已达18%以上,所以非PCD莫属。$ K3 i+ `8 C  S7 S& x# s9 `
  但是,由于PCD的种类很多,有合理选择的必要。其粒度、浓度等都会影响到硬度、耐磨性等性能。因此,在应用中也必须根据被加工材料的种类。硬度等特性来考虑合理的各种参数。PCD在国内外的生产已十分普及,但是质量有较大的差异,因此在价格上出入很大。
; L. |: p4 r8 q+ E2.PCBN. d$ u  g6 V$ \  w
    立方氮化硼烧结体(PCBN)是CBN颗粒与结合剂一起烧结而成,硬度仅次于金刚石,与黑色金属无亲和力。但是,PCBN不适于切削一般的钢件。PCBN刀具材料性能如下:
! ^4 E: Q8 l4 }" N& X6 J  (1) 具有较高的硬度和耐磨性。
6 w7 z- H" O' S. [3 I  CBN晶体结构与金刚石相似,化学键类型相同,晶格常数相近,因此具有与金刚石相近的硬度和强度。CBN微粉的显微影度为HV8000-9000,其烧结体PCBN的硬度为HV3000-5000。
" H9 w2 l5 U/ U% D8 {% S6 p6 g   (2) 具有很高的热稳定性。3 q+ d' d) @" f8 P0 Q) w& D
   CBN的耐热性可达1400-1500℃,PCBN在800℃时的硬度还高于陶瓷和硬质合金的常温硬度。% f2 S% C, U3 O
   (3) 具有优良的化学稳定性。
! h9 K: o/ y( w3 {" Z0 I2 g2 u   由于PCBN耐高温,在大气和水蒸气中,在900℃以下无任何变化 且稳定,甚至在1300℃时,和Fe、Ni、Co等也几乎没有反应,更不会像金刚石那样急剧磨损,这时它仍能保持硬质合金的硬度,因此,它不仅能切削淬火过的钢零件或冷硬铸铁,而且能被广泛应用于高速或超高速的切削工作上。 ' n2 \" j. m4 [
   (4) 具有较好的导热性。
; m1 w2 _3 G1 q3 `. z   在各类刀具材料中,CBN的导热性仅次于金刚石,大大高于硬质合金,而且随着温度的升高,PCBN的导热系数是增加的。/ }5 p/ q2 @! r
   (5) 具有较好的摩擦系数。" Z+ u& n* G) t6 P
   与不同材料间的摩擦系数CBN为0.1-0.3,硬质合金为0.4-0.6,随着切削速度的提高, 摩擦系数是减小的。
4 M% X4 N# w* l. K: ^. h2 M  ; m! x. ]! U6 e+ s
3.超硬材料涂层切削工具+ k' e& g3 c7 Y- S2 z
    CVD、PVD等技术的出现,是切削工具领域中的一次重大的革命。它的出现立即引起了机械制造领域的巨大反响,理想的切削工具应当是既有硬的表面,又有高的韧性,涂层技术便达到了这个目标。! k* }- t, o% w1 ~3 ?2 a, n! f/ G
  最早的涂层材料都是陶瓷性质的物质,如TiN、TiC、Al2O3等,近年来,涂层技术又有了很大的发展。超硬材料涂层正在得到全面应用,许多产品相继出现在市场上。超硬材料涂层的发展,使整个现有的切削工具的性能都明显得到了提高,面对当前大量涌现的难加工材料,这些新发展的涂层技术将有巨大的适应能力,前景相当喜人?br>  超硬材料涂层的种类共有三大类,即类金刚石、金刚石和CBN。这些涂层材料均为纯金刚石或纯CBN,所以硬度与沉积的材料是相同的,和PCD与PCBN相比,因不含结合剂,所以硬度、耐磨性等均有较大的提高。
, B# p) c! d2 v& @3 @; e7 i* j  金刚石涂层和CBN涂层的性能与原材料是相同的,只是薄膜而已,使用时与陶瓷涂层类同。
! T+ }6 X" O- v0 r  s2 V! k& n; [2 S4.厚膜金刚石( r0 R5 [! E1 |! b. E' P- N
    金刚石薄膜的合成技术和应用研究在全球范围发展极为迅速,形成了"金刚石薄膜热"。在这十多年内,气相合成的方法发展到二十多种,一般沉积的速度每小时只1~2um,如何加快沉积速度一直是人们研究的课题。在近期沉积速度发展到了100um/h以上,最高达到930um/h。我们称之为厚膜金刚石。厚膜金刚石是纯金刚石,其硬度接近天然金刚石,而PCD、PCDN是金刚石粉与结合剂混合在一起烧结而成,因此硬度受到结合剂的影响,其硬度不如前者。我国已成功地掌握了这门技术,最大的沉积厚度达到了2.3mm。现在已商品化,进入了国际先进行列。- @5 V% S& Z2 f
  厚膜金刚石不同于PCD之处是没有结合剂,是纯金刚石,所以它的硬度高得多,与天然金刚石不同,它具有各向同性,成本低,因此在许多方面将取代PCD。用作拔丝模将是均匀磨损,因此拔丝的线材质量明显优于天然金刚石模具。如果沉积质量进一步提高,在超精密加工中也有取代天然金刚石的可能,因此颇受超精密领域的重视。
0 K, J0 R4 x) F. e! V. C   总之,金刚石和超硬材料由于性能优越,应用不断地在扩大,已从金属加工发展到了光学玻璃加工、石材加工、陶瓷加工、硬脆材料加工等传统加工难进行的领域,对各种工业的发展将起到巨大的推动作用,前景十分广阔。# S2 g8 g* e# m) q
四、超硬刀具的主要品种及特点
1 L+ a2 i( O' C5 e6 w; z2 M1 G$ Z    (1) PCD金属切削刀具6 W4 [. y5 F5 P% [- q
    ①.刀具种类:(以车刀为例,其它还有铣刀,铰刀,镗刀等。)" |, a  s* d% o( n! w  r) n( U
         ②.结构形式( O6 L! }, B! n& u, I9 j4 G1 c
    此类刀具从结构上主要可分为焊接式PCD刀具和可转位式PCD刀具。
" p/ ~3 L! `6 S! o* A    焊接式PCD刀具同普通硬质合金焊接刀具结构形式是一样的。见下图。- _& I7 r0 t+ s
图一5 x* B" v% d7 V9 I, m
    不同的是刃口材质不一样,几何参数不一样,加工对象不一样。- O) t3 O+ `/ K* I7 ^, j" Z  M
    可转位式PCD刀片是在硬质合金可转位刀片上焊接一小块PCD刀坯再经刃磨而成,可装夹在与之对应的高精度刀杆上,进行高效,大批量加工。随着数控机床、自动生产线的普及,可转位式PCD刀片的使用将越来越广泛,在一定条件下,其刀具耐用度较硬质合金刀具可提高几十倍至几百倍。 图二     ③.刀具几何参数:
  p* X7 Q* X, h" n    金刚石切削工具的几何参数一般其前角为0°-5°,后角为5°~12°,其端部有两种,一是圆弧,另一为直线,后者有时称为修光刃,其长度根据被加工材料来选择。圆弧车刀在切削过程中的调整比较简单,而平刃的调整相对而言是很费时的。如果应用在高精度的曲面加工中,圆弧的刃磨要求就很严格,它精度的优劣会复印在曲面上。    ④.切削用量
PCD切削用量及适用范围
$ n- G) a2 z! K- l0 Y2 B: \* E
刀具材质
适用范围
推荐切削用量
切削速度(M/MIN)
进给量(MM/REV)
切削深度(MM)
PCD

5 x/ V( _2 m1 o* i( |
5 g  t5 O) ^8 k0 l  ]
. F: L- W% Y8 _3 O3 ?
铝合金
100-1000
0.1-0.3
0.3
铜合金
200-500
0.08-0.2
0.3
木工材质
3000
0.04
0.5-9
硬质非金属材料如陶瓷等
10-90
0.01-0.3
0.5
% F* g$ r6 Z) t& \/ `
⑤.典型应用
; d) R; s( T2 U8 q    有色金属的高速、高稳定性、低粗糙度加工及镜面加工" H' h/ b" f' Q
    采用PCD刀具加工有色金属时,由于金刚石硬度高,表面与金属亲合力小,因此加工尺寸稳定性及表面质量都很好,刀具寿命也较长。" j% K* A3 C+ g7 o% z
    例1:采用PCD刀具加工电机整流子的紫铜换向器,典型切削参数为:V=300m/min,f=0.08mm/r,ap≤0.15mm,加工表面粗糙度Ra0.1~0.2μm,刀具寿命>5,000件,而采用硬质合金刀具则只能加工几件。 3 D5 L9 _3 x- `% s! J2 c. U6 R
    例2:采用PCD刀具加工各种硅铝合金零件,表面粗糙度Ra≤0.1μm,刀具寿命可达几千~几万件,尤其适合汽车、摩托车零件的大规模生产。
. A! S3 ?$ }( C. H2 c' L(2) PCD木工刀具
1 Z+ v" V4 E* J' w3 f* D; k. W    PCD木工刀具目前最主要的用途就是加工强化木地板。在加工强化木地板Al2O3耐磨层时,切削速度可达3,000m/min, ,进给量可达每分钟20米,且加工时噪音小,PCD刀具耐用度是硬质合金刀具的200倍以上,已完全取代硬质合金刀具。1 S5 C+ \2 m! Q/ c9 ^
    其它PCD木工刀具主要有PCD锯片和PCD家具成形铣刀等。 由于价格较贵或家具更新较快,国内应用不是很多。    (3) PCBN金属切削刀具 9 p7 A- D4 Q8 X) r2 P
    立方氮化硼(简称CBN) 虽然它的硬度稍逊于金刚石,但却是目前可用于加工硬化黑色金属的最硬的刀具材料。
6 d& B; f+ H+ r+ {+ d    ①. 刀具种类及结构形式
* `8 o( H  e# U    PCBN金属切削刀具也可分为可转位式PCBN刀具和焊接式PCBN刀具两类。 : K  b% C9 M7 y: Z

% X: ?8 O5 R- e# \9 W6 k, J1 g% t    可转位结构的PCBN刀片一般是在可转位硬质合金刀片的一个角上焊接一块PCBN刀坯,经刃磨而成。考虑到刀坯较贵及重磨等原因,一般只做成一个刀尖。随着焊接工艺质量的提高,PCBN刀坯尺寸越做越小,不重磨PCBN刀片的价格也随之降低。
7 _2 I# F4 u# _  x    焊接式PCBN刀具是将PCBN刀坯焊接在钢基体上经刃磨而成,主要有车刀、镗刀、铰刀等。0 Z- d9 T. [" n* y% a
    ②. 几何参数  K0 m/ R  Y) J# D. L  h
    PCBN刀具的强度比硬质合金刀具低,因此在加工淬硬钢时,因此其刀尖角不能太小,刀具前角一般为-5°~0°,后角一般为6°~12°,断续切削时一般采用负倒棱,通常负倒棱尺寸取(0.1~0.5)×(10°~30°)为宜。这不仅有利于对切削刃进行补强,而且有很好的耐磨性。若切削刃进行适当的钝化处理,其效果更好。此外,在可能的情况下,尽量采用小主偏角和大的刀尖圆弧半径,这有助于保护刀刃,延长刀具的使用寿命。 2 \2 l0 e, p9 Q+ C* c$ u
    ③.切削用量:为了充分发挥PCBN刀片的优越性,取得满意的加工效果,在实际使用时,除参照下表所推荐的PCBN刀片选用的切削用量外,还应根据机床、工件及其它有关条件的具体情况全面考虑,合理选择。
% R) \% F3 L: ~! T& B4 B
PCBN切削用量及适用范围
, d" {6 [, c7 L: w! p0 m6 F/ J
刀具材质
适用范围
6 n5 n& K  w. C. j4 W* T$ s
推荐切削用量
切削速度(m/min )
进给量((mm/r )
切削深度(mm)
" ~- N( A9 J5 P0 G/ h
( H- [) ?+ Y0 @% U6 W
PCBN

4 B6 U" p0 {" ?( k" p+ @! ^% x. S& j
5 @* o) \+ r  z+ }0 C  g
/ K) z1 i% {# d- j8 P; i+ e4 }- _/ g
各种淬硬钢:HRC50-67
50-150
0.05-0.12
0.2
普通灰铸铁:HB200左右
400-1000
0.1-0.5
0.12-2.0
高硬度铸铁:HRC50-64
50-100
0.1-0.3
0.5
粉末冶金零件
80-150
0.03-0.2
1
热喷涂焊零件
50-120
0.1-0.3
0.5
硬质合金:HRA80-88
5-40
0.05-0.2
0.3
   ③. PCBN刀具的典型应用及常见问题/ Y2 E" P7 v0 v' ?! A
    由于PCBN刀具材料具有优良的切削性能,所以特别适合加工其硬度在HRC45以上的淬硬钢、耐磨铸铁、HRC35以上的耐热合金以及HRC30以下而其它刀片很难加工的珠光体灰口铸铁。; s+ g( L4 V# ?: c+ `  `! l
    在加工淬硬钢时,径向力很大,这就要求机床功率要大,机床系统刚性要好,这既可保护PCBN刀具,又可获得满意的加工效果。装夹PCBN刀具时,刀具的悬伸长度要尽量短,以防止刀杆颤振和变形,使PCBN刀具保持良好的加工状态。而对于硬度高和不规则的工件,由于PCBN刀片较脆、怕冲击。刀具从工件端面切入、切出时,尤其表面有夹渣、砂眼、凹凸不平,最易发生冲击,刃口破裂,使耐用度降低。所以在使用PCBN刀具前,最好先将冷硬层粗车一次,并在工件切入切出端先倒角,以减小PCBN刀具冲击力。
) _9 Z* M( r1 u; S0 W- `1 b. h/ f    例1:
8 W4 ?! ^8 T) e' S4 G+ N2 U1 l    工件材料 16CrMo5,HRC60-65 Ra0.8μm  φ30×30止口7 Q# T$ t) h4 u: ~8 |
    刀片型号 CNMA120402, 负倒棱 250×0.1mm' r2 Y5 V" b- ~% O
    切削用量 V=140mm/min4 D0 z8 ^) Z$ u: Y8 G3 M% `; {
             f=0.1-0.12mm/r& ~6 g  E2 J0 `+ b( d
             aP=0.15-0.20mm( o, c) {( Q( G$ f
             干切,连续切削,1000个工件左右
% t' r) P* [# P7 M; y    例2:汽车、摩托车齿轮孔的加工,齿轮孔精度为IT6。传统加工工艺为:机加工->热处理->磨削。采用超硬刀具"以车代磨"的加工工艺为:粗加工->热处理->精加工。新工艺可大幅度提高加工效率,降低加工成本,原采用磨削工艺一班仅能加工100个小齿轮, 现采用PCBN刀具车削,一班能加工400个小齿轮。此外,分摊到每个齿轮的加工成本也有所下降。! [" n7 l/ m3 o' U; l
    工件材料 20CrMnTi,渗碳淬火,HRC60-62 Ra0.8μm  4 r, E% p1 \2 Z: f3 L
    刀片型号 CNMA120402, 负倒棱 250×0.1mm/ F  [2 x. e) x! h- w. [) B: C
    切削用量 V=90mm/min
6 L2 n# Q  x! }/ ~             f=0.1mm/r
) M6 c1 k2 q- t* X4 y             aP=0.1mm) k6 I' I4 W2 R5 R3 a: L
    例3:* N5 b# }7 b% Y7 {. q' J
    工件材料 HT25-47, HB200, Ra1.6μm  镗孔1 N* G+ P4 ?1 |" o2 s) F; J
    刀片型号 CCMW090304, 负倒棱 100×0.1mm4 i& D% v/ v: _* {3 X
    切削用量 V=500mm/min: I/ e& g6 p7 s- `
             f=0.2mm/r  I& a0 k8 U9 P5 O$ W7 D
             aP=0.08-0.20mm
9 Y3 {1 E8 a2 o" |             干切,连续切削,1000个工件左右( \7 H. ?. C% O( d2 M  g# J
    硬材料的立方氮化硼有如下要求:, K! B, Y1 C# F2 ~% R
        CBN含量<60%; & N" F: C3 r5 [  @
        微颗粒结构;
' g1 B, g) @& D* i' h        高的刃口强度;
/ g/ f  y& i' p4 w        低的热传导
* g$ W) B+ q6 ^6 Z8 w    这样的CBN可用于加工50-65HRC的硬材料,大致的切削规范是:1 F% @6 U- {! L/ t/ [. c
        切削速度Vc=300-800 m/min
  j) \, {' \/ s. L1 z& E        每齿进给量fz=0.08-0.12mm/Z . B( s: q( \9 {( U# F+ \0 q) E
        切削深度ap不超过0.5 mm
- i% c3 Z! ]+ u8 o) j/ n总结:
0 k3 e- O- E# F2 Y* V" g    (1) 切削高硬度淬硬钢刀具耐用度高。8 p( t+ g2 C% C( N3 ?( g/ Y
   (2) 切削正火钢刀具耐用度低于硬质合金刀具。
/ _/ u2 j! ^* n2 J8 k! d   (3) 切削耐磨黄铜时刀具耐用度高于金刚石刀具。
# e2 J6 C8 l, ^& N   (4) 高速下PCBN刀具耐用度高。
+ b5 E8 O0 D4 d6 y: V  N5 j   (5) 干切下PCBN刀具耐用度高。
: n5 h% n8 y+ c! V6 e/ s    为很好地使用PCBN刀具,稳定地控制工件质量,准确判断PCBN刀具的耐用度至关重要。如果一直使用磨损已很严重的刀具,那么切削力及切削温度增加、切削不畅,就难以控制工件尺寸及表面完整性,甚至使PCBN刀具无法继续修磨而报废。为保证刀具的正常使用,建议PCBN刀具后刀面磨损量达0.3~0.6mm(精车时取小值)时应进行重磨。但重磨需要一定的设备和技巧,多数工厂的机床不具备适合的条件,一般PCBN刀具的重磨都应由专业厂来完成。
# T/ h+ ]/ X# g    PCBN刀具不适于加工较软的黑色金属材料。  H% r, Y6 r+ L; W( \! Z4 M
    确定切削速度、进给量及切削深度要综合考虑生产效率和加工成本。一般来讲,其切削速度可比硬质合金刀具高2倍左右,高的切削速度产生大的切削热量,使被加工材料的塑性增大,有利于控制切屑和降低切削力。
$ ]  ]) e8 L; V# l1 h2 E. A    使用PCBN刀具时,可加冷却液,也可不加,使用冷却液时则一定要充分冷却。+ ?! r- N# d# v$ Q" l& N0 n
    有关使用PCBN刀具常见的磨损形式,磨损原因及预防措施:/ w: r1 N2 K5 {% X( Z) ~
    1.月牙洼磨损 8 V7 g: H: C; h0 ^/ p
      工件硬度太软;切速太快;产生化学和扩散磨损 : {# Q0 {- H8 G- w& w6 Q% c: j
      改用硬质合金刀具或陶瓷刀具;降低切速;使用冷却液
% N# a# R) n) s5 N1 `9 ^3 H( E    2.后刀面磨损
( ^) s% d: F$ y  B& W: N      切削速度太快;进给量太大;刀具后角太小
- A  p0 {  j% G# `2 a( n      减小切速和进给量;增大后角
; o! V$ M8 \  d9 Y; E    3.边界磨损
* A% S: n, U. |2 A- P  H      主偏角太大;进给量太大;切速太小
- |- s: b/ B- ]9 c8 b6 V3 y9 u      减小主偏角;减小进给量;增大切速9 _, r4 k  o3 i' m
    4.断裂磨损
2 Y% P- J6 K( r  B" M      系统刚性差;刀尖角太小;进给量与切速太大;刀具刃口脆
% `* g4 ]9 \7 L! v! X      提高系统刚性,增大刀尖角;降低进给量和切速并采用负倒棱刀具
. x, ^( \" q. M! F    5.PCBN层破裂
9 s/ k) P6 e- l& v# z. {) }1 x      系统刚性差;工件冲击太大;PCBN层太薄,刀具刃口过脆
3 D  z/ N) V) }. T: h( T7 m+ @( x      提高工艺系统刚性;工件表面预加工和倒角;采用厚的PCBN层;采用负倒棱刀具
: P6 X! x7 X( s  ^
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2#
发表于 2007-11-29 22:01:04 | 只看该作者
PCBN和PCD刀具是什么材料的,是有涂层的刀具吗?请指教,学习中。
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