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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 |倒序浏览 |阅读模式
目前21世纪刀具材料的发展呈现出以下特点:
3 ]& M3 V: l' `% J# Y5 K$ l1.硬质合金刀具必将替代高速钢刀具。 - W- ~( C7 ^4 N1 |9 {4 I
2.涂层刀具的应用越来越普遍,其中PVD涂层刀具增幅最大。
; f% m  f  N4 Y3 \) X3.PCD、PCBN和金刚石涂层刀具增长迅速。 % v% `0 a$ v6 Z% A& c
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。9 _; F+ n* }2 o. w
不同切削材料的对比; ~: k6 _+ b1 l0 c
材料的分类
7 T! i+ x" t+ q6 ^/ A/ u( c主要牌号及用途:
% M; i0 s4 J4 C8 @; d7 Z* j4 yYBC151: 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。 5 W! V6 S1 H9 w; g- d& Z5 q
YBC251: 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。 ' ~: k& N5 A% E& H! X$ k/ G
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。 ( j1 j1 u( z1 L! v0 b
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。 / Q' K, I! F' A" h' G
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。 7 k) J. n/ H! o4 F' R. z
YBM351: 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。 % G: b6 G. A7 T0 k6 l
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。 : I2 Y4 J) l1 R3 G
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。
8 d% G9 E- s* hYBM252: 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。
; K1 p+ @# p9 d- a4 MYBG201: 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)。 4 I+ ^5 j" o0 a, j# O; a. D
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。
1 i7 F1 y: g; {( G. L  e% kYC10: 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。
# K; ]* E! W- j4 o6 y  fYC40: 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。
2 P5 U% D8 C4 G% W* }, e3 l9 jYD101: 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。
4 O: |' X; m$ j! J$ a% V8 TYD201: 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。
8 q8 S. F9 O5 Y/ Q) d2 y- pYNG051: 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。
/ t; e' q, D) EYNG151: 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。 6 Y6 u" C* s: e
YCB011: 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。
- P& \, [8 ^0 p, s' k0 p4 [" hYCD011: 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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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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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 r, l  q  }8 m6 D7 ?1 Q& v
超 硬 刀 具
一、 概述- @7 i8 d! n/ s. ]8 A
   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。
. G/ W9 G/ b5 F3 L/ K; l' R7 H1 K- i0 t二、切削材料及超硬材料发展史
1 I4 C4 u0 ]2 d% }1 G/ J5 s8 p; c: T1 K

* O. l- y& m1 e% Z& V6 m6 k" I; R, ^0 _1 r
) c2 L" E: w: G$ `) z
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
* }9 A* F  I/ {8 z% Q! a
磨料
1957
立方氮化硼
GE
高温高压
" L8 c4 `, {- U- I0 b% e" N  J- x
磨料
1977
PCD,PCBN
GE
高温高压
0 {$ I4 I4 d. S, z7 ^3 x
刀具
1995
人造单晶金刚石

9 B: `! g% b; g; k5 x8 I
/ O# j# Y* N% |
5MM
刀具

* S  ^+ M3 ]; a. ~' e
人造单晶CBN

( m! A+ g% A: ^! Q/ O
- W9 H& k  }* ~$ u; A

- }5 w! |9 D4 x/ a' R7 ]" r
刀具
, u5 O8 ~. v+ F$ L0 H- a* B. q
类金刚石膜
1 f7 q& c; H& I5 `' r7 T

1 v+ a- e2 c$ |4 R  B9 L

  k: G7 M+ j/ @7 J$ r  ~
刀具
7 v/ Z1 T7 Y) t/ n  y% H, g
金刚石薄膜
0 x) a7 ?) C5 R) J. i- Z: G
CVD

: l# M8 [, h+ S! r  o
刀具
, y( ~3 S% j5 [5 G" a
金刚石厚膜

  o5 _! }; Z+ P8 p3 |( S
CVD
2.3MM
刀具
三、金刚石、超硬材料的特性与作用
% K1 c# G. A5 @    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。
2 _1 ?. K* c- p+ Q2 `0 w( S1.PCD) b, N, l# ^9 D
    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。" F7 H+ l6 q- d( s" N3 ~
  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。9 c& f4 q6 @" v* ^  k
2.PCBN3 }" E9 I: F3 {& P  w, c3 B
    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:
' f4 G7 H! Y$ @  w- e9 ]" f  (1) 具有较高的硬度和耐磨性。 " I- S, _% f$ a5 v6 o- k
  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。
/ k" F- |* D- g# Z   (2) 具有很高的热稳定性。
6 ^# S) @, J7 B  e9 y   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。' ]% a4 ^1 Q7 {1 q& a: W6 L
   (3) 具有优良的化学稳定性。
, H0 x! O3 w8 Z8 X   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。
+ C& X  S$ M$ t3 C   (4) 具有较好的导热性。$ D' Q7 z3 t8 B. p
   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。
3 T' m0 A* g; u- d   (5) 具有较好的摩擦系数。
. F0 y3 L+ k' O, z4 X, G   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。
# _, Y: B* c0 y  # O6 k% \% |# M0 O& d
3.超硬材料涂层切削工具; \! L) x2 w. u. `& s1 r3 W6 D5 B
    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。( L' [: c" x( P) F
  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。
: r6 @& `  ]  R' D  X( |1 k* G- A  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。
* Q" W7 q- D; U: b6 Q4.厚膜金刚石
# k) K0 z$ L2 V/ ]    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。. R+ H# d$ g0 G  K. ]" ^& Z; D' B2 g6 D
  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。( n% C5 G+ F9 F7 u
   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。+ O8 h2 _. T$ u3 Q- `7 u5 V
四、超硬刀具的主要品种及特点
& n/ r; {1 l" K2 [    (1) PCD金属切削刀具8 C1 I" L0 t; S: }/ r6 L
    ①.刀具种类:(以车刀为例,其它还有铣刀,铰刀,镗刀等。)
7 S3 f; J* L% ~4 m+ @8 @3 [: K, u         ②.结构形式- H& @) G8 j  m, X# e) v, I/ {% d
    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。
2 f# L: B4 K( s; w, U. r, ~    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。& X' l3 ?* \( R% J
图一
! H( E" v- Z5 r5 k    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。3 E' c0 `/ d! P) U
    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:! S8 V/ _1 z7 W5 Y! W* R
    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
& P! d& @, G+ r0 l
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
1 v7 L( r% A) v6 O, \# \. L
: V+ V% R- A$ p1 B4 J" \1 K

* x4 Z5 R& _6 i
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

+ K; o. r; D) H" S4 a⑤.典型应用
; `9 `4 s+ w9 o0 H5 O& v  K    有色金属的高速、高稳定性、低粗糙度加工及镜面加工
* x$ l1 B9 E6 N7 z: W    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。) f% g& o+ P; Y9 j3 m& }* D
    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。
2 `1 e+ o! }. P) ]    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。
; ^! Q) Q6 I- K% E(2) PCD木工刀具
4 M/ v( h. I  e/ J$ J    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。2 w! Z8 S/ }9 f2 i
    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
' J3 [( E7 B  I. [  b    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。0 E4 z( d0 Q! F; k# A8 J  P
    ①. 刀具种类及结构形式
( N. w2 ]. j3 ?6 g3 a9 {, c4 i    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。
  x2 @4 q4 W2 c( \7 }4 }# @( f7 O2 j. i, H; G! a+ Z
    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。
0 {% m+ `9 ]$ u1 n, Z7 x8 C* y    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。) j  u" C7 n3 l4 N0 Z( \
    ②. 几何参数
# |4 Q7 I% R  I3 [) y* s% B5 o# l    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。
! X3 i# ]( o4 l' \: n7 n    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。7 X& F% ]- V7 `3 N# [6 ?
PCBN切削用量及适用范围
4 f7 |9 X; \$ j
刀具材质
适用范围
7 h' C' o( V& x( N
推荐切削用量
切削速度(m/min )
进给量((mm/r )
切削深度(mm)
' E3 W, D3 o- Y5 R1 `1 P8 s; n2 F( t7 s
2 K7 C# l8 f' N3 \: |8 z
PCBN
7 Y. U2 b% u$ o" M
- q. I" `' j2 {. c0 ^

* \. F3 a, [2 u# c; c% E' J) b& }* }+ _! U/ ?. \
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# s+ [; Y, x% ?" M9 ^
    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。. c& F; u  k# ~6 ~
    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。
3 }7 w# O: H0 _" {1 w* A2 L    例1:
% O# T3 K3 x4 o; t    工件材料 16CrMo5,HRC60-65 Ra0.8μm  φ30×30止口7 @+ F7 b" `% O0 S. {
    刀片型号 CNMA120402, 负倒棱 250×0.1mm7 ?/ |* `5 {$ T$ H$ m
    切削用量 V=140mm/min; v2 n& L- S' ?0 L4 {* {
             f=0.1-0.12mm/r
/ q# m2 I& r3 L$ O6 P, S             aP=0.15-0.20mm* w& D, z/ S* `! {1 L
             干切,连续切削,1000个工件左右
2 {. u7 g. D/ I* N+ x; _+ T    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。
1 R: ^2 \  |! F4 }    工件材料 20CrMnTi,渗碳淬火,HRC60-62 Ra0.8μm  & ^: v# G# e4 G( |# y
    刀片型号 CNMA120402, 负倒棱 250×0.1mm
. X6 a1 d, G6 A: U) v& H* n    切削用量 V=90mm/min
# t6 t, H1 u3 |- e             f=0.1mm/r
+ N4 z& Z, v0 S6 w2 J             aP=0.1mm
( J! }/ Z1 H& s. L" I    例3:
; J( }# F! [9 K2 s7 V/ `& ^0 f    工件材料 HT25-47, HB200, Ra1.6μm  镗孔' a2 g; q* \* g& g/ ^% L- W
    刀片型号 CCMW090304, 负倒棱 100×0.1mm
' J  E/ s8 w5 }+ O  X    切削用量 V=500mm/min3 _( P8 K6 t0 e) z* }
             f=0.2mm/r5 z" P* R  R5 ~; s- h7 P
             aP=0.08-0.20mm+ o0 P# m  z$ K! O! k: w
             干切,连续切削,1000个工件左右
# v( p; G  _. Q3 g! R    硬材料的立方氮化硼有如下要求:
; m2 O; n, M' y& v+ ~; ]4 ?! ?, k        CBN含量<60%;
4 S0 W  ~- H/ m8 ?+ w4 `5 n        微颗粒结构;
# D$ A& ]. F; V  i        高的刃口强度; ; g9 q5 B, Y9 p" Q; j, E7 j
        低的热传导' _9 L. {# u  |+ d
    这样的CBN可用于加工50-65HRC的硬材料,大致的切削规范是:- O9 ~4 z- C( C$ b$ c
        切削速度Vc=300-800 m/min - K3 q: n: s6 t9 _  q# O
        每齿进给量fz=0.08-0.12mm/Z   V* |0 S/ e4 m
        切削深度ap不超过0.5 mm $ u- N/ z0 r; g$ x
总结:
0 i; g' _/ W: a* g* @8 D$ q! |, j    (1) 切削高硬度淬硬钢刀具耐用度高。
" p( b5 X- \: w. u0 z! P   (2) 切削正火钢刀具耐用度低于硬质合金刀具。3 J6 e" U; A; N6 \. Z7 t
   (3) 切削耐磨黄铜时刀具耐用度高于金刚石刀具。
: k$ L& t+ \: [2 l   (4) 高速下PCBN刀具耐用度高。3 J8 c; @. b% r2 V  b5 T* S
   (5) 干切下PCBN刀具耐用度高。0 M# b5 z9 f+ Y/ m% T9 H4 G
    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。
! c$ {  {1 a1 h; F    PCBN刀具不适于加工较软的黑色金属材料。' X. O+ n; i! c, b+ p2 I7 t
    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。# o6 G8 O2 ~! q8 t& E- X# ~
    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。/ Z! Y6 f( @: [0 x$ I; R
    有关使用PCBN刀具常见的磨损形式,磨损原因及预防措施:) u: ^& p0 ?7 i: K
    1.月牙洼磨损
) q3 v4 y6 `0 d      工件硬度太软;切速太快;产生化学和扩散磨损 2 n$ ^: Q  i8 J5 ^+ {
      改用硬质合金刀具或陶瓷刀具;降低切速;使用冷却液
9 F* t) O' {6 D4 n$ d" j    2.后刀面磨损
4 d) C% x: G  J0 t7 R      切削速度太快;进给量太大;刀具后角太小 * `# Y4 D4 U& H+ K  S2 O6 J" f  Z  K
      减小切速和进给量;增大后角
9 H* x2 ^+ K% c, f0 z, m$ x' e3 n    3.边界磨损
" p, d3 }/ T( \9 b4 ]* ~      主偏角太大;进给量太大;切速太小
7 c3 X, O0 e! x- k2 B7 L( J. ~      减小主偏角;减小进给量;增大切速6 b" n6 t% G6 @2 N( w- B9 b/ p) A
    4.断裂磨损 . X% h% C6 r; K& L) R; |9 d" |/ n/ D
      系统刚性差;刀尖角太小;进给量与切速太大;刀具刃口脆
/ L9 R2 S! E- s3 P      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 5 D$ C3 Y: u# K" G
    5.PCBN层破裂 . j9 H# P4 I- y! R$ K4 |
      系统刚性差;工件冲击太大;PCBN层太薄,刀具刃口过脆 4 z. |1 r" U6 n  A
      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. y+ C" j: ~. l' T/ ]/ Q/ D
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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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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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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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