| 刀具材料--PCBN和PCD进展 |
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| 日期：2007-8-26 11:40:55 人气：148 [大 中 小] |
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内容摘要:PCBN(聚晶立方氮化硼)和PCD(聚晶金刚石)切削刀具的最近进展给不同的行业制造商提供强有力的提高生产率的新动力。如汽车工业运用新的大颗粒整体PCBN刀片使得高效切削难加工合金铸铁成为可能，原先它们只能由磨削完成。“在最新的整体PCBN材质等级增加颗粒度已经显著改善性能，”底特律山高Carboloy先进材料产品经理David Huddle说，“较大的PCBN颗粒大小改进耐磨性和抗冲击性，这对于大量加工象铁素体含量低于10%的铸铁材料很关键。”Huddle解释道，粗加工这些零件时良好的抗冲击韧性对承受裂纹、砂眼和其它铸造过程留下的缺陷来说很重要。 PCBN(聚晶立方氮化硼)和PCD(聚晶金刚石)切削刀具的最近进展给不同的行业制造商提供强有力的提高生产率的新动力。如汽车工业运用新的大颗粒整体PCBN刀片使得高效切削难加工合金铸铁成为可能，原先它们只能由磨削完成。
“在最新的整体PCBN材质等级增加颗粒度已经显著改善性能，”底特律山高Carboloy先进材料产品经理David Huddle说，“较大的PCBN颗粒大小改进耐磨性和抗冲击性，这对于大量加工象铁素体含量低于10%的铸铁材料很关键。”Huddle解释道，粗加工这些零件时良好的抗冲击韧性对承受裂纹、砂眼和其它铸造过程留下的缺陷来说很重要。精加工时需要非常好的耐磨性，因为零件含铬量达28~30%而且硬度在洛氏68~72之间。
最新的PCBN刀片还具有更好的可靠性和经济性。刀片厚度从传统的3.18毫米加厚到4.76毫米，能安全地安装在有刀垫座的标准硬质合金刀片刀杆上。另外，整体式PCBN结构在双面提供多个切削刃，从而降低分摊到生产每个零件的刀片成本。
除了这种新型的整体式厚刀片，如今的PCBN刀片还有“表面烧结”型和“镶齿”型。表面烧结型是在硬质合金基体上烧结一个完整的PCBN表面。目前使用最多的PCBN刀片是价格比较低廉的镶齿型。这种型式的刀片是在硬质合金刀片的一角镶焊一小片PCBN，一般提供一至两个切削刃。表面烧结型和镶齿型都符合工业标准规格。和最新的整体式刀片一样，它们可以安装在标准硬质合金刀杆和铣刀盘的刀座上。
切削条件和参数
根据Carboloy的Huddle，用PCBN切削硬零件最适于合洛氏硬度值45以上的零件。‘那是业内大多数人认可的实际操作中的下限，’他说。‘我们不去说你不能用PCBN加工较低硬度的零件，但在那些应用里前刀面月牙洼磨损是个问题。’
PCBN粗加工时，使用刀片的最大切深范围是：白口铸铁和其它硬的高铬铸铁约4.76毫米，不含铬的‘清洁’铸铁最多为6.35毫米。精加工的线速度范围从加工高铬铸铁的每分钟105~120米高到加工灰铸铁的每分钟2100米。Huddle强调，对于所有的PCBN加工一定要有坚固的配置。‘通常包括刀具本身、工夹具、机床主轴和机床本身。’
Huddle说，合适的PCBN精加工速度会依工件材料、材料硬度和零件尺寸形状不同而有戏剧性地变化。‘加工洛氏硬度范围60~62的淬硬钢时，在切深为0.5毫米条件下线速度可达每分钟180米’他建议。‘在进给量从每转0.05到0.1毫米范围时，通常能得到小于的0.3微米的很好的光洁度。在加工稍硬的材料时，可以切得更快些，但即使那样，上限大约是线速度每分钟200米。高于这个速度磨损会加剧。显然，加工普通铸铁时的切削速度能快很多。
选用正确的刀片类型
Huddle说，PCBN加工的另外一个重要事项是关于整体式、表面烧结式、镶齿式刀片的正确选择。‘PCBN镶齿刀片在很宽范围的粗精加工应用中既经济又可靠，但有一些应用领域肯定用整体式或表面烧结式更好。’
Huddle说，粗镗中间部位有铸造飞边的汽缸套就是一个例子。‘如果在这里使用镶齿刀片，即使切削深度完全正确，飞边很可能不可避免偏离PCBN部分。而采用更结实的整体式或表面烧结式PCBN刀片一般不会发生这样的事。’整体式和表面烧结式刀片还有可重磨的好处，延续的使用能抵消最初投资的高成本。
Huddle强调，整体式或表面烧结PCBN刀片都能很好用于带飞边的汽缸套加工，并增加防止误解的说明，‘整体式刀片的初始成本较高。为了经济有效地使用，你要确保应用场合允许你使用两面切削刃。’
目前PCBN刀片应用增长最大的是硬车削，尤其是诸如硬度在洛氏60~65之间的齿轮、轴、轴承等合金钢材料的汽车发动机零件精车。‘这些零件传统磨削加工到很高的尺寸精度和很高的光洁度，’Huddle注释道。‘现在可以用CNC车床达到相同的效果，而CNC车床的成本大概只有CNC磨床的一半，维护费用也远低于CNC磨床。
价格较低的PCBN镶齿刀片能用于这些硬车削加工，因为切削深度较浅，在0.3到0.38毫米之间。Carboloy自己用镶齿刀片试验时，洛氏硬度60~62之间的淬硬钢零件加工出的表面光洁度一致保持在0.3微米或更低。
优化PCBN应用
通常讲，PCBN加工应该干切削。‘PCBN材料硬到足够抵抗加工产生热量引起的变形，但它也脆到冷却液的热冲击就产生裂纹，’Huddle说。‘尤其是在断续切削的场合。有断续切削的PCBN加工决不能使用冷却液。’
刀片刃口修磨是另一个强烈影响到PCBN加工成功与否的加工条件。Huddle解释道：‘记住PCBN刀片是一小片硬且很脆的将用于加工工件材料洛氏硬度可能达到62的切削材料。’
为了达到理想的刀具寿命，PCBN刀片的切削刃必须通过正确的刃口修磨得到加强。对于精加工铸铁只需很小的珩磨，对于白口铸铁的重载粗加工要有15度角的宽3.8毫米的负倒棱。也可能会用到负倒棱和珩磨的组合。‘通过刀片上增加负倒棱，切削刃得到增加和强化，’Huddle解释道。‘譬如，刀尖角的起始值90度加上20度的负倒棱，现在刀尖角变为110度。刀尖角越大，切削刃将越强。’
合理修磨PCBN刀片的一般原则是保持负倒棱的角度同工件材料的硬度成比例，因为切削刃的加强会使切削力改变方向。因此，在加工铸铁时轻微的珩磨对精加工是合适的，20度角宽0.02毫米的负倒棱对粗加工是恰当的。对加工硬度高到洛氏65度的钢件，合理的负倒棱范围是0.01~0.02毫米宽X20度。 |
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| 出处：本站原创 作者：佚名 | |
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