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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 | 显示全部楼层 |阅读模式
目前21世纪刀具材料的发展呈现出以下特点:
% ?7 X9 K0 Y  e  r1.硬质合金刀具必将替代高速钢刀具。
4 ?% J" g+ y& H# C3 g& c1 |. r2.涂层刀具的应用越来越普遍,其中PVD涂层刀具增幅最大。
% C* D/ B) Z3 U  d" J3.PCD、PCBN和金刚石涂层刀具增长迅速。 ' `9 B$ K; S% 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。
! m# K) O3 q5 l& q* h% S- q不同切削材料的对比
! @" B) q1 G: }材料的分类5 ]$ u% Q, z% B" o/ N
主要牌号及用途:
) d9 G9 ~' A+ q3 v: d4 a* |; ]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。
% g: m8 ^1 U% r4 VYBC251: 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 T$ R% y% C4 y+ T$ y, o# ?
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。 2 \0 e9 u2 P4 ?+ N1 e5 B. }' D& o
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。 / O3 k: P9 l# q9 }6 F- _6 z
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。
/ H; N9 g2 }' ^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。   |5 m" ?' C( ~3 E
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。 2 K# x1 P0 f! u. a1 o
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。 2 C! X/ k! q, L; U4 {* q
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。 . \! b& `. O9 K' x- S( w
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)。 1 H/ ?. A& g5 I3 a- n0 c
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。
; _' M8 _) O; z. T" }7 E: T8 ~. xYC10: 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。
: ?. C7 n5 }! Z. 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。
( }5 d' j6 M( ~/ L; sYD101: 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。
% E9 w% b4 S7 B& J& _: n) xYD201: 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。
( h. q7 o8 X, S( x* t8 f* ~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。
7 {% d) e( D! M$ A7 L% X  J; @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。 8 J4 j. x0 T0 z+ R
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。 7 m. Z$ c% @& `+ u' d) Y, [( p
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。
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发表于 2007-11-29 22:01:04 | 显示全部楼层
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。
发表于 2007-11-29 22:46:14 | 显示全部楼层
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):2 ?% D  V! y; l* O% i* S/ C# T
超 硬 刀 具
一、 概述4 e1 [7 W& n0 M
   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。
3 S4 ^0 U& b, i+ e  ]. R二、切削材料及超硬材料发展史
- j* C9 ?* g6 O! O# r6 a( B8 j7 G/ ~+ b- _, [; f- q) h$ {

+ L9 v) o* X* q) o: B: F8 E5 F$ t6 D7 R6 K3 I& Z; g

+ |2 A$ n' b2 f' }
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
  e: g' f, o. k8 n3 y
磨料
1957
立方氮化硼
GE
高温高压

8 E9 E& f2 _9 W9 M3 X
磨料
1977
PCD,PCBN
GE
高温高压
' _+ l$ f1 d9 g
刀具
1995
人造单晶金刚石

4 i) k' j& k* W' b% P( C' h0 ?; s
1 Q! d2 l; D" l) P3 C; P, N
5MM
刀具
- f  X: ~0 g7 o* F" g4 n
人造单晶CBN

! `$ W1 S4 i! F8 |# r' s

# C7 S6 D4 ~" x0 e1 J, C

1 A: ?1 M7 l. t5 Y
刀具

- H6 Y; u, F* A5 {6 C' _2 B) e
类金刚石膜

' _' G. N+ X/ X# `9 _& \

" z0 t9 n: N1 e: b: r

' ~% K5 h& R6 [2 o  E
刀具
  L" l$ w* a' x
金刚石薄膜

0 }( D1 G% W" @- E! R/ D" t* b
CVD
* B2 |, w. N+ \5 h2 h: J
刀具
7 I. F3 d0 q5 X, ]9 c0 X( U, b
金刚石厚膜

/ z# Z8 x5 O0 {; `6 m
CVD
2.3MM
刀具
三、金刚石、超硬材料的特性与作用
5 H7 ^+ S! |5 x& T7 o: h2 S5 L, C    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。 ' M. l+ O2 H. w- d9 H0 A3 R
1.PCD& @& U. x7 X+ ]7 Z3 B
    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。
2 F6 J: X$ J3 ^; g  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。% i& ]( U5 U) s8 f
2.PCBN
- L8 i- C% n0 y) I    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:/ J, |$ e. [1 Y* ~- d, E0 z% U7 f
  (1) 具有较高的硬度和耐磨性。 7 ^8 s6 c- i$ W% l
  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。
9 v- q* R0 A" N  i1 b  }* F. \   (2) 具有很高的热稳定性。
% g$ ?* n. `3 `+ Z% 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。
; O3 ^; |$ j; k, X9 S   (3) 具有优良的化学稳定性。
7 a5 x. |# W6 H+ p   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。 * |8 N9 }' S6 r( L
   (4) 具有较好的导热性。, s! {: O3 S3 {3 A* E
   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 U+ Y+ W  [% C- |
   (5) 具有较好的摩擦系数。6 V/ y% F( f% e7 Y9 Y6 @
   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。
: \' i& }( X+ Q* p7 O) u  
; a: y: T2 U, r( x- S+ ~5 \; o3.超硬材料涂层切削工具7 U8 O4 k3 H3 |) E* Q* d
    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。+ t* F) H* u$ B+ e
  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。
4 p+ A; |6 ^8 x( v  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。
% V8 L! G7 K( f+ _4.厚膜金刚石
% \/ m! V; K- r$ Z4 f  r6 X* [0 E    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。
7 O/ G7 B5 W6 ^( S. T. g  Q  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。
/ x& v* x- z8 a4 Y   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。& q9 J3 A  V$ z) i% K; H* K3 t
四、超硬刀具的主要品种及特点
/ B2 S" W7 `! b    (1) PCD金属切削刀具1 F7 L; D  f' `* K2 T0 u4 c
    ①.刀具种类:(以车刀为例,其它还有铣刀,铰刀,镗刀等。)
  I* Z, ^( [: {! ?7 p  M         ②.结构形式
0 W" r" Z/ g( R$ 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。
- |6 m  K( k% h9 m    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。
# {) {5 Y- j9 y  K/ L" t8 L图一
4 l. {, W! Q: L% p  E$ y( W$ ~    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。2 D7 H8 a8 |# Y6 b  U! H' t
    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:
. x/ g9 `; D4 Q3 b" [% r7 S/ c6 t# 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

: B; v5 ]% D6 ]7 y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
% M: v4 @9 L4 p4 w) Q6 W
3 E7 O+ P9 ^% Z
, r# g, N- _+ G. P
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
2 n5 d2 V3 R; |. i9 X6 i
⑤.典型应用; Q: o7 b* ]% N' o6 M$ l' I
    有色金属的高速、高稳定性、低粗糙度加工及镜面加工
. |5 h  I# |. v; N/ B! v    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: {  x; U6 K' X" H' X8 c. O9 ]6 B    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。
8 k( o% g& l$ V$ q- e" C% E) l    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。 ; M* e! U; ~$ M
(2) PCD木工刀具5 Y, d# O& L) s/ L% o* ]
    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。
( N- u! w0 j! v8 N$ K$ Q    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
- d2 D: e' t; 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。  J* R& u4 `: w- y: U+ E6 z" X
    ①. 刀具种类及结构形式
- Z3 d- h( v' ?( O# O0 ~0 t( g9 G    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。
( R, \! \/ O& A+ I! A( |( j! V
0 I- k: x, g* e/ {    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。 1 J& C5 J* i7 m; l: A6 D! n
    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。
' o, e$ ^' U, Z3 b% s7 i' y6 x    ②. 几何参数& c. E3 A: T$ T3 O
    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。
7 Z; m( @5 T$ F) ]9 v    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。$ e& u2 t! ]& H+ c# F% ?  ~
PCBN切削用量及适用范围

' S1 |9 _* b! C1 p5 k  a
刀具材质
适用范围
: P) S9 i( Y$ Z; Y6 G2 u
推荐切削用量
切削速度(m/min )
进给量((mm/r )
切削深度(mm)

1 Q; C" J: x% E7 U* K8 F6 R" w4 G! P( l9 ]1 E1 y
PCBN
1 ?( ?# B& u% W) _& `+ H( ~
6 l+ t5 L5 i9 h* T7 w4 V
0 Q8 T( h) j9 U5 a- r

' x7 L1 b& f& S- D/ E
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$ Q- Z* _" Q5 O
    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。
4 U3 |0 {; P/ v  J    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。
  |. I" V- S& q( b    例1:7 m9 b% m, `6 \/ b
    工件材料 16CrMo5,HRC60-65 Ra0.8μm  φ30×30止口
6 V! Y. Y  G$ A9 s7 z, |    刀片型号 CNMA120402, 负倒棱 250×0.1mm
. Z, m! R2 |1 H. w) v6 Y7 H    切削用量 V=140mm/min# U* d& T, a' x" L7 }
             f=0.1-0.12mm/r
8 Z6 k! ~$ G: M             aP=0.15-0.20mm( S6 p: Q( \2 I% D4 B
             干切,连续切削,1000个工件左右
% c' q" q5 R) b/ U, F5 Z) [    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。
- B5 k9 D; i5 e: r    工件材料 20CrMnTi,渗碳淬火,HRC60-62 Ra0.8μm  5 C' C4 [) B4 S! w6 O: A
    刀片型号 CNMA120402, 负倒棱 250×0.1mm9 e/ O5 s( `$ |0 \
    切削用量 V=90mm/min
3 E# |- Z/ c3 {0 p3 Y& T) ^2 w             f=0.1mm/r
, Q, p' T5 T/ U/ F* f4 T. l             aP=0.1mm1 c' y1 d! m. c! D9 f' s
    例3:  k+ [4 P7 J# _
    工件材料 HT25-47, HB200, Ra1.6μm  镗孔
6 \+ e5 ]* }, a5 I  t- j" F+ e    刀片型号 CCMW090304, 负倒棱 100×0.1mm& q$ w' f! I! T
    切削用量 V=500mm/min
: ?, P3 n5 E" Y; t  P             f=0.2mm/r
5 m& X1 @. C# V  J             aP=0.08-0.20mm, \6 A/ v1 F! t6 O
             干切,连续切削,1000个工件左右0 l! o8 \. I5 W* O, z4 F* A) D
    硬材料的立方氮化硼有如下要求:
: X# Z7 M- y: y+ Y) d& b5 Y        CBN含量<60%; " M8 y2 L2 O9 C
        微颗粒结构;
3 _, w2 l/ y& e/ L. R1 r. v2 h        高的刃口强度;
0 c. q3 o9 o# e5 G* B        低的热传导
7 S9 Z, m' |+ m: q7 j" O    这样的CBN可用于加工50-65HRC的硬材料,大致的切削规范是:
: T( Q# i' @5 ]" m' @        切削速度Vc=300-800 m/min
, T5 R! l) q( |; e6 ^        每齿进给量fz=0.08-0.12mm/Z
$ k" y& a& H- E  }        切削深度ap不超过0.5 mm 7 j  \( [0 I9 F: {, r. O1 p
总结:3 q4 @: p7 L, R  s. C% B0 f$ y
    (1) 切削高硬度淬硬钢刀具耐用度高。' i0 ]7 f" |. Y- j. I
   (2) 切削正火钢刀具耐用度低于硬质合金刀具。
/ q. E9 ]  F9 g0 ]   (3) 切削耐磨黄铜时刀具耐用度高于金刚石刀具。
/ j% |/ {! A6 _4 J; t$ q( c, x   (4) 高速下PCBN刀具耐用度高。
: ^4 h. k' G8 a$ l/ k9 U   (5) 干切下PCBN刀具耐用度高。
, C1 b! p8 ]( L3 d" Q7 u    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。 ; `9 W& g6 [* f! Y" x0 P
    PCBN刀具不适于加工较软的黑色金属材料。
* x8 ?, N+ B, m# }; _6 ~* |, l6 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。
0 k; Y% G) Q- L% e    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。
$ [1 Z0 [5 [( ]: r6 @- _* {: P8 A) t    有关使用PCBN刀具常见的磨损形式,磨损原因及预防措施:
5 h* F& L5 S6 n3 \& q+ |    1.月牙洼磨损 . d& ]9 b* n' s9 Y
      工件硬度太软;切速太快;产生化学和扩散磨损 / B6 ?9 `( K3 h' R- k1 o
      改用硬质合金刀具或陶瓷刀具;降低切速;使用冷却液
$ v. q0 K+ e& R5 \7 c" L7 N    2.后刀面磨损
# ?. Z: B" y) E9 ?* @  w$ n1 H      切削速度太快;进给量太大;刀具后角太小 0 A4 Y. A0 N& U
      减小切速和进给量;增大后角
7 s/ Y9 G' ]+ C6 }    3.边界磨损 & `7 r% D$ k) \; }* D
      主偏角太大;进给量太大;切速太小
* }2 o9 U; x7 }8 W, H% `( k      减小主偏角;减小进给量;增大切速
" U$ F: t4 a3 u4 j+ o( v1 d0 z    4.断裂磨损
1 b: e1 b1 C  I" U3 r      系统刚性差;刀尖角太小;进给量与切速太大;刀具刃口脆
: Y9 _6 u& ?& `- U! Q8 h4 o      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 ! G; n) M; q; ~  j6 ~
    5.PCBN层破裂 7 r9 W6 G) n3 ?. n
      系统刚性差;工件冲击太大;PCBN层太薄,刀具刃口过脆
1 F5 Q0 v. o# S5 E( {      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0 P, }) ?) n* U: d, \! v
发表于 2007-11-30 23:37:16 | 显示全部楼层
楼主的资料是株洲硬质合金的资料吧
发表于 2009-8-22 10:49:56 | 显示全部楼层
谢谢,我想了解国产硬质合金材料呢
发表于 2009-8-24 22:30:51 | 显示全部楼层
有没有适合45号钢粗车的刀具型号?
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