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刀具材料的发展、主要牌号及用途

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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:# N" f: m; X% S: }6 F3 J
1.硬质合金刀具必将替代高速钢刀具。
; G' o4 G+ I+ H- i2.涂层刀具的应用越来越普遍,其中PVD涂层刀具增幅最大。% R+ K$ G9 w5 T4 w. R/ i
3.PCD、PCBN和金刚石涂层刀具增长迅速。$ y* C) B* | |* p4 W* D
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。
' ]; l3 A9 [& ^! V. Q不同切削材料的对比
6 j8 S0 T/ s% _4 Z3 v材料的分类, ]# b% h4 p7 E% J# A' P
主要牌号及用途:
: ]7 i" e. D+ }" k; [YBC151: 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。4 C% ?; F0 m. A. e7 p
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。- e3 _% o3 ]. n; @- I+ u
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。8 d4 h% F& M$ N' R
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。
4 C5 |& o$ C, B2 | H, PYBM251: 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。4 o2 ?/ N: E9 d; v
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。3 l/ ^' q# I% a2 p6 L/ i
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。" a m. w2 N. [1 k) l D2 a
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。7 |& M6 I- { W
YBM252: 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。+ u% g+ ^# Q' h5 G
YBG201: 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)。: N& i, m: ~4 `
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。N2 Y5 n+ j7 J' o6 R
YC10: 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。
1 O2 _# X q. h0 O# g8 J& R& ^: C5 BYC40: 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。
8 k, b) J' c Q# YYD101: 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。& c% w& m5 k; h3 ~, n% J/ Z
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。
; w# f3 R; t' S: A* p2 [/ V/ \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。+ I+ }$ c: _" {8 Y$ [4 H
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。
6 n1 }$ }6 n$ \, ?# _; n3 V! NYCB011: 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。- o& _6 _& K; E; Z* A' \: o& x4 K
YCD011: 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。
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。
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):* G; \: ~1 I4 s" {, v
超 硬 刀 具
一、 概述
0 h4 @2 M" e( d3 B0 M: k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。) K% `3 Z9 g& {7 f6 B2 t
二、切削材料及超硬材料发展史6 z5 Q) J0 C3 f" g# J

y: R0 ^$ Z: H% s; t$ E- N6 c) h7 O7 Z- o K4 Y

4 v- h5 S+ f T; ^6 `( n

! X7 K4 \" B8 f; X8 T; N) F H
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

! {: K" M9 c w1 n
磨料
1957
立方氮化硼
GE
高温高压

, F% `5 c C [; f
磨料
1977
PCD,PCBN
GE
高温高压

: l! |4 w# `9 A7 d- ^+ c1 H
刀具
1995
人造单晶金刚石
4 \. L! @9 Z5 g4 U( M- b
; V2 b5 H! A$ {8 k# @3 L& p
5MM
刀具

$ B8 X, X/ C( j5 D3 M
人造单晶CBN
) N. s6 L# x6 Z

/ e9 H$ t9 P6 Q7 l/ J3 A \
1 B# T3 H. p6 y- o0 E
刀具

2 W+ w% L$ C. H0 S- B" K. R- Y
类金刚石膜
8 [; p: \, X# Q! O: c) H; x

3 ~) T0 W/ V1 T2 s" X
5 y, k& j1 i! c$ A
刀具
' n& D: y, g! v1 v- y* P- j; c+ J
金刚石薄膜

% E- [: C+ X5 B. B
CVD
: S& d# p: a5 k% c8 k. B0 i# ^
刀具

8 n7 Q9 J/ H" O/ i `* \/ U' M* U, w1 C! a
金刚石厚膜

. Y7 w$ O# r& X* d& S* j( ]5 v4 K
CVD
2.3MM
刀具
三、金刚石、超硬材料的特性与作用
: h/ g9 {8 \# D9 z; B$ f8 e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。5 \: v% ^: F3 r9 }
1.PCD
4 P1 V2 d1 I( z0 M: ]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。) X+ y3 q, C$ j6 l& S6 l
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。
- y+ E7 c& ]% i& H5 F0 t6 {$ E2.PCBN+ @; D& K* @& w. t! c% 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:# T8 {& J& s+ B# f
(1) 具有较高的硬度和耐磨性。/ f6 F; L5 e( h, J- e
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。
& K5 g- D* x8 T! Z(2) 具有很高的热稳定性。. P! C; [ a+ \* B5 `2 { B4 P9 I
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。
2 M. x! f2 j9 Z9 C8 e1 Q: q(3) 具有优良的化学稳定性。+ k3 j2 Z5 r" u% O# b* h# w1 S
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; ~( r% u `' }
(4) 具有较好的导热性。) X, i" N: H0 s% }& c9 X6 h- D
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。
( R. w- j% P& ]" p2 r. h* Z(5) 具有较好的摩擦系数。( ^3 D. B: _- d& \ E/ i
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。
! v( ~6 c9 o5 e
R, w- F0 p6 n6 @# Z3.超硬材料涂层切削工具8 K6 {6 {4 O# F9 w4 J* \5 y
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。8 e; [$ [) P. [: a" L) C
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。
5 c' f6 Z& X" E9 g3 O1 Q0 X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。$ @& g" x( i. e2 z# f& C
4.厚膜金刚石
7 l% v$ Y" T Z& ?% S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。
' o3 ^. B4 a7 l# b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。& v5 O, M0 {7 F7 ~0 m
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。
1 K7 c& g, O6 u/ }( t四、超硬刀具的主要品种及特点
' x/ x, _) B* ^+ C1 r9 [(1) PCD金属切削刀具& i- ^$ P% }: d9 c& q0 o: ^ W
①.刀具种类:(以车刀为例,其它还有铣刀,铰刀,镗刀等。)
4 R6 Z7 ^' V. J" ?7 q②.结构形式0 u7 n m. e7 O+ 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。
$ g# A- G# t- w, y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。9 B% y2 }7 E8 X ~
图一( r4 p' l+ P/ ]" w4 E' r& P
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。
# h* x0 I0 `1 u A6 k& Z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:; @2 U* k" Y5 N9 d- L( r0 D
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

b) C/ ~: g2 i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

6 [2 |9 U" X8 g$ `+ W5 D( d5 n8 k# L# y8 ~+ H1 C+ N1 w5 r2 u; d; H
4 O$ P2 I* U# H
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

- |& j2 l$ M: |* i6 x- \2 o! ^⑤.典型应用
# h6 D) r3 S/ a; V% D% T有色金属的高速、高稳定性、低粗糙度加工及镜面加工9 `% h s5 F/ a$ Q2 C& @5 X
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。
+ @& C6 T) c6 @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。
0 H; E4 ?6 l: T0 z0 z" i# q: g+ j8 G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。* l' k2 ]& _, ^, _2 A7 w+ `5 {
(2) PCD木工刀具4 \# k/ n# O* H/ D8 Q; b6 f) @
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 z; S& Q4 L) z) J6 m4 H
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6 Y% q5 f) o' J& P" D8 ?9 b' L
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。: z" z" s0 ?' U, M% ?& j/ N
①. 刀具种类及结构形式
& T. Y8 r4 Q3 o1 ?3 RPCBN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。0 B- w6 b) _, e

* W. y( s2 ]/ j- U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。/ B7 L. ]+ u/ @8 w
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。* ~% j5 i! X' a! m. _' t
②. 几何参数
6 B s0 V$ }* {$ Y' F; `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 z( Q: \5 B1 i; F③.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。
* C7 z( }, t) @
PCBN切削用量及适用范围
/ M$ z" v. P5 ]* }7 y- i
刀具材质
适用范围
2 R8 o; E. o, z3 V7 b
推荐切削用量
切削速度(m/min )
进给量((mm/r )
切削深度(mm)

( ? k/ [5 N) `1 g3 o: r
9 R( M. p. T. j% c
PCBN

" Z% } Y3 E3 z' f1 b5 `3 V4 {- P1 D8 }: d

# I7 Q- @0 k2 v0 N6 E7 x) }! H4 P1 P9 f5 w" \* l" V/ J( E% g; Y% B
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
# \/ |. R- C) G& \3 t4 P+ A0 k: L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。$ h% B* V1 y3 T g8 k U7 W
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。6 s$ v0 n, {# `/ _- g% z
例1:
/ V& V( H% o& M" N; ~工件材料 16CrMo5,HRC60-65 Ra0.8μm  φ30×30止口) k# U" u) P, Z0 Z
刀片型号 CNMA120402, 负倒棱 250×0.1mm
' Z: F7 M0 z3 v, ^7 r+ i% p切削用量 V=140mm/min3 ~- w9 E1 M/ c5 j% p
f=0.1-0.12mm/r
3 G1 f6 b7 G' K2 ~$ RaP=0.15-0.20mm
# T5 ?+ r) Z8 O# a9 }" T干切,连续切削,1000个工件左右& @' m |+ b6 P. n1 Y0 K
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。
% a" g4 L) ]" j; R工件材料 20CrMnTi,渗碳淬火,HRC60-62 Ra0.8μm  
8 z3 ]" e" \' X7 t6 u刀片型号 CNMA120402, 负倒棱 250×0.1mm
4 c5 S; x1 d! N$ N0 T8 S: D切削用量 V=90mm/min
7 g# X' Y# \' J( D5 P0 H$ {f=0.1mm/r
) B" X) L1 S4 b9 I# AaP=0.1mm3 e+ |4 [( d0 Y% N8 L2 p. w' M
例3:# M6 x: e; i) o9 E' \9 L0 h& p
工件材料 HT25-47, HB200, Ra1.6μm  镗孔
5 t/ q' @+ n( i3 u/ Q8 i9 u刀片型号 CCMW090304, 负倒棱 100×0.1mm8 ~- p% g0 L* z8 {7 B2 U6 }6 C
切削用量 V=500mm/min; d1 X3 G9 |' V) X: v9 V4 p. X" i! K
f=0.2mm/r) }/ ?' i: ~9 E0 y6 ]
aP=0.08-0.20mm. |) m. C) I" ^/ k. E
干切,连续切削,1000个工件左右
( B! }3 l2 i1 [硬材料的立方氮化硼有如下要求:
! L( j9 ^ S/ j" x5 X( YCBN含量<60%;
* v! V2 [/ ]8 d+ W9 ^& i b* P微颗粒结构;, W. h8 M. W& k* P. [
高的刃口强度;
4 o6 R" H" \: q1 z) ?: H低的热传导8 v; _; p2 h1 T# f* @: j% Y4 s: n. _
这样的CBN可用于加工50-65HRC的硬材料,大致的切削规范是:8 r" D* M3 F4 z5 a
切削速度Vc=300-800 m/min+ ?2 u/ K# ]( O
每齿进给量fz=0.08-0.12mm/Z: G. B9 Z0 c: a) U
切削深度ap不超过0.5 mm
; W, k N$ Z v7 p0 P, F总结:/ T; v# H3 S! W0 \2 h2 I* l
(1) 切削高硬度淬硬钢刀具耐用度高。$ x' [' X1 u7 p4 o/ z
(2) 切削正火钢刀具耐用度低于硬质合金刀具。
8 S1 q9 @6 n0 M' [: D(3) 切削耐磨黄铜时刀具耐用度高于金刚石刀具。
+ V3 S2 P! `! p6 x$ W(4) 高速下PCBN刀具耐用度高。
- l( x$ C& f' }/ d, k" d) y(5) 干切下PCBN刀具耐用度高。
% @9 O4 D2 `/ A$ 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。( z- `' |1 A% w
PCBN刀具不适于加工较软的黑色金属材料。
# C6 N6 v6 [- ~+ v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。
4 R0 O3 s1 a0 }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。
# c4 j. p s8 m: `. E7 S有关使用PCBN刀具常见的磨损形式,磨损原因及预防措施:
9 D9 J0 f# e! T/ H9 c9 U1.月牙洼磨损4 ~6 ^0 O H7 A6 T
工件硬度太软;切速太快;产生化学和扩散磨损
$ s0 b" J9 h6 `5 S7 o# e4 S% y改用硬质合金刀具或陶瓷刀具;降低切速;使用冷却液+ ~' E0 r1 R0 F0 `% x% N3 A: `
2.后刀面磨损
5 E% [( B# \% N u/ U切削速度太快;进给量太大;刀具后角太小0 {2 N6 t7 W! B
减小切速和进给量;增大后角
; K" a& W5 Z& z8 g6 k3.边界磨损
% z9 i/ n2 k5 `% v; i6 Y主偏角太大;进给量太大;切速太小$ C: s2 ~. l0 M' Q8 O4 ~+ E
减小主偏角;减小进给量;增大切速
s0 Y' E3 c; p$ Y! Z2 G# L4.断裂磨损$ e I U+ x* l @: l/ Z( o
系统刚性差;刀尖角太小;进给量与切速太大;刀具刃口脆
. v- x! D8 [# ^6 |) X/ _% I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
6 k. w/ f1 M9 n# s6 x5.PCBN层破裂0 g, I4 P/ S* i( v8 f4 A
系统刚性差;工件冲击太大;PCBN层太薄,刀具刃口过脆* f; J! s, Q( K# t% g& @
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; w/ b/ \) h( a! h4 j0 K! Z- a$ |
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
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
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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