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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:
8 H% i9 i6 e/ i- E! \4 S* W; Q; \4 ~1.硬质合金刀具必将替代高速钢刀具。 5 e. c1 k2 @4 i; F! k8 v
2.涂层刀具的应用越来越普遍,其中PVD涂层刀具增幅最大。 % I9 ^5 H( n6 c* S. Z# \9 r
3.PCD、PCBN和金刚石涂层刀具增长迅速。 ) Y" s  W/ {7 Y2 p  f" f- f
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。
8 x4 @4 ?5 u7 l! `9 x) b; @不同切削材料的对比
  g6 t  p+ z# |9 ^+ A  i材料的分类  K# {2 r8 O# a5 ~) k9 u- Y/ Y
主要牌号及用途:
: Q5 ]" {5 W+ \/ p! kYBC151: 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。   C5 ^9 ~' |' 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。 3 K: N" W* P/ }5 m/ h
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。
+ r6 g/ U7 y  y$ \" i5 JYBM151: 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。
. @( Z9 }! `% _4 D  S6 h* T$ h5 @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。
- \1 Q" c; O% T. W6 qYBM351: 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 q4 t+ d! I/ u/ V0 B  {# ~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。 8 c. ?% v% B! T+ q
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。
6 I, m0 E7 y# Y3 e) nYBM252: 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。
5 x3 T: c# n1 c4 zYBG201: 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)。 6 [; y* ]" i* p3 I1 \
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。
4 i! c) V/ T  a1 M' j& j, yYC10: 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。 * b# f" L( r: g# ?$ Y; I: M
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。 $ {' U5 F" b2 b! L& L: {
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。
# z% @& `8 O6 w2 D" fYD201: 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。 # ]" A/ M# s: L9 E* x/ u
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。
8 Z3 |' A" f- ~- l  B- g: RYNG151: 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。 ! r; a% S) U; l, {  f% z% c
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。 ; c, s5 ]4 R; D9 U
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):
/ u9 o/ `/ v6 c4 K
超 硬 刀 具
一、 概述  V; v, ]! ?6 e: O5 M8 K' }6 z5 s
   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。
! [8 c% D1 Y) z( ~4 z, @二、切削材料及超硬材料发展史5 D5 N/ f" Z  p" |2 R# ~

! Y; p3 j8 K/ {4 P/ r) r, B
7 G6 ]1 r5 R4 ^- ^3 I, Q
2 ?- R1 Q& V7 a1 K" }4 ~

0 w5 G. a1 ?; t; _3 |
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

. B; C- m6 E3 n# y6 }  D' ]
磨料
1957
立方氮化硼
GE
高温高压
1 o% n) S6 H; @' t# I
磨料
1977
PCD,PCBN
GE
高温高压
7 l& Y5 L) g9 B8 y) b4 A
刀具
1995
人造单晶金刚石
: m2 p; a) p$ e; s; s

0 ^& a- U8 m) |
5MM
刀具
, z- ^8 i7 M! T, F7 r- u
人造单晶CBN
; ~7 w) T; ?6 L; c6 [# n8 Y
* }6 C9 y) Y' u; Z4 E
- _$ U1 W; d5 M
刀具

0 Z- g* T1 Y% n: _" E! O
类金刚石膜

4 G8 l3 q, d3 l
; ?- Q+ K; h0 p+ u7 ^# x! W

% P5 e% V- |/ M4 F7 o" H
刀具

6 K# b0 M; e: j; D/ P9 T
金刚石薄膜

9 }7 ^# b' f% M8 v$ g; w2 u
CVD

5 T0 j! x) F8 F
刀具
! h0 o; C- O3 a
金刚石厚膜

; @2 r) {/ F$ g: t1 |& E8 B  G
CVD
2.3MM
刀具
三、金刚石、超硬材料的特性与作用
: b( a% J  X# M+ L4 ]9 M  n    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。 , S2 K9 q. i5 }9 s, s, G3 |  n4 C
1.PCD  m) r$ g+ ?6 r( m7 w- t
    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。
+ i: r* G# {4 ?9 n  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。
' ]2 n; v6 I  K  l( i: e2.PCBN& u- w/ Y9 c5 m
    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:
. c7 r& P* v$ G5 `  (1) 具有较高的硬度和耐磨性。
; G4 f; A2 D5 y9 [4 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。. J. B6 z- ?& ^; e& O% ~, v: A( b
   (2) 具有很高的热稳定性。
1 l) u/ M  Y5 ^, n- U   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。# q: [* G7 A6 n, V5 [" `4 e* @9 r
   (3) 具有优良的化学稳定性。
% @1 a2 x7 g( d3 j3 x$ j   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 Q! h1 {3 d# _1 b2 V% C4 R5 G
   (4) 具有较好的导热性。# D: N: p- }% P- V  t7 [
   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。7 d2 _- u/ X3 o& o* l3 E
   (5) 具有较好的摩擦系数。  l: B! m, r9 U2 S& P7 X* |. ?
   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。
2 `4 w* H$ s+ i. T- z, f" o  
4 p2 h5 l& }9 v4 [) \, q3.超硬材料涂层切削工具, a8 f2 a8 s6 I0 ~0 n. w
    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。+ N7 B8 O( H5 F, b' R9 Q2 U
  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。
3 N- L) Z% M1 u& q( r  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。& ?, a2 l& H3 |+ u/ H/ U' ~
4.厚膜金刚石
4 g( D' }4 C, s; _" D: a- k    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。
- B: j/ ?/ ?/ y0 x# S6 ^/ 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。4 K  ~! ]! B3 J( i8 Z
   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。& `; i7 J' ^5 F- Y9 d2 S
四、超硬刀具的主要品种及特点
  y$ a1 X. u( `; b    (1) PCD金属切削刀具
; e4 i) Q3 M/ {6 C. D    ①.刀具种类:(以车刀为例,其它还有铣刀,铰刀,镗刀等。)8 t9 [2 C/ ~) A- {! W5 m( K5 ^* }
         ②.结构形式" f5 F( U- b1 F
    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。
+ O; M% l% K  ]$ k    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。
0 e5 d9 E. Y! c$ i图一4 L6 z/ f: N) ~! \: `
    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。# F( ]: [7 w& L; k
    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:
1 E2 C  p/ O6 L6 ?! J, C1 ?    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
8 J0 U" S0 u8 Q' _5 J1 n
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

  [" E- a5 f* n1 ?- F/ w' U6 y" h% P4 ~, x7 b

! L# s  \% d1 o2 a# _1 z" u
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
& ^1 R- B, o8 l9 n
⑤.典型应用
/ f  s9 Y7 i0 e$ }% g    有色金属的高速、高稳定性、低粗糙度加工及镜面加工  Z+ n& ]  o3 ~! o  T
    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。% \$ w% k/ u! \; N4 W* v
    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。 . c" \# C0 V- }. a% u  M
    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。
; T5 d; n0 D  }$ V% n(2) PCD木工刀具" _% }; \6 U& ^% |1 B% \: 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 F, N: x8 f7 B+ Z/ ]6 `( @1 Q3 U
    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
% s  q" e: P, @! d2 _6 ~. T    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。
3 g. \; C: ~# U7 t# H5 O    ①. 刀具种类及结构形式
  D9 j! u6 I% h/ B    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。
5 Y6 o$ _; _+ l+ U( l9 f: T+ i# w7 s, c# u0 x- m; R) ~+ F) k2 o& I
    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。 5 W5 L; {# s2 ^! P+ d- f. K
    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。
1 @  }) j; g, P' J/ i- z) C, W    ②. 几何参数1 a$ D: ~; c. R
    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 @7 q  `2 P9 p) G. i# i& O
    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。
& @. ^, ]2 O0 {* r" d5 _
PCBN切削用量及适用范围

2 N9 R( h1 F; k0 f& h( V
刀具材质
适用范围
5 u: A/ z* [$ @% J; H
推荐切削用量
切削速度(m/min )
进给量((mm/r )
切削深度(mm)

2 H" n- C. C6 c) K) T; t$ M; J& l1 R! M3 C# T9 h7 i
PCBN
3 e! {. v9 e9 t3 l; M3 [

( `, |" b- K" V  k5 q8 d8 d- {2 x$ W" ]; g2 J
9 }8 k: r' F; d3 j8 N9 Y
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
; {1 }2 s6 P3 D$ R$ z    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 e9 B6 v! A8 n0 U0 |* m) X
    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( w* O5 y+ b$ k    例1:
4 N" {% D; u0 x- S+ i+ p    工件材料 16CrMo5,HRC60-65 Ra0.8μm  φ30×30止口1 o, K% K# d. ~/ t
    刀片型号 CNMA120402, 负倒棱 250×0.1mm
. V0 z" j; ?7 |1 ?8 X" i9 d    切削用量 V=140mm/min
1 Q' e2 H2 v/ C  H& y9 [4 [" Q             f=0.1-0.12mm/r; r/ Y* G6 V2 I1 F. v8 _5 [0 d) U# I
             aP=0.15-0.20mm
0 O( a" W+ q; u; \. K6 \/ |3 ^             干切,连续切削,1000个工件左右
/ }9 v8 t' j- z  n5 l' {    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。
+ b! `9 a! `* F  Q) `) B! ?* A    工件材料 20CrMnTi,渗碳淬火,HRC60-62 Ra0.8μm    t, R+ ?! V7 f/ e8 Q
    刀片型号 CNMA120402, 负倒棱 250×0.1mm
+ P: n' g) ?$ L    切削用量 V=90mm/min
$ i( z1 n1 u* m% |6 b             f=0.1mm/r+ W% D* x9 X# j) \
             aP=0.1mm
" H& Z) i% J0 S3 m+ T    例3:
& r4 a* a! N2 b/ w    工件材料 HT25-47, HB200, Ra1.6μm  镗孔# E% H5 G# U" C; G7 K
    刀片型号 CCMW090304, 负倒棱 100×0.1mm
: u3 M6 m4 u# H5 o0 [/ n/ S. a    切削用量 V=500mm/min2 a; Y  z8 ?$ x6 i2 }
             f=0.2mm/r
% }! B0 W8 i7 ?$ K8 Z' u( q7 V1 X             aP=0.08-0.20mm
" C" n$ P! p$ _             干切,连续切削,1000个工件左右: e0 N! F( W2 S" k- ]. T! \( p
    硬材料的立方氮化硼有如下要求:; A. W  v  `( A; o$ S
        CBN含量<60%; " t7 o$ Z: W4 \- M+ Q. W
        微颗粒结构; ( {0 y, r4 Y+ d0 U: `
        高的刃口强度;
( B4 p8 K" f. o& N        低的热传导* N5 s! t2 q/ k( N' o7 w
    这样的CBN可用于加工50-65HRC的硬材料,大致的切削规范是:
& a$ X3 Y  O1 g4 h+ c. e7 S        切削速度Vc=300-800 m/min
9 M% L& S$ R/ g6 n2 q. J4 {        每齿进给量fz=0.08-0.12mm/Z 4 f7 L/ d, Y! e; x
        切削深度ap不超过0.5 mm
. M, X, g% i: O. Q& }) Z. i总结:; }9 |! A1 p+ u1 H8 D8 h5 _
    (1) 切削高硬度淬硬钢刀具耐用度高。
+ x9 g+ q4 O6 h, h4 M5 L   (2) 切削正火钢刀具耐用度低于硬质合金刀具。
# O! d1 ~. }5 I   (3) 切削耐磨黄铜时刀具耐用度高于金刚石刀具。
* w8 f. U/ n8 M: q% k   (4) 高速下PCBN刀具耐用度高。
! a7 ]& x4 W4 f7 u; p* j4 P   (5) 干切下PCBN刀具耐用度高。/ G& x8 [, G( |1 N# t5 A
    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。
/ r3 J- V/ r) m+ T7 C( j( W    PCBN刀具不适于加工较软的黑色金属材料。+ D0 N0 \& B% _
    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。
9 a4 H3 j; k+ N    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。
9 T' F6 y* g, V* m" S    有关使用PCBN刀具常见的磨损形式,磨损原因及预防措施:
* t& C# D2 h5 K0 ^& }1 E2 L    1.月牙洼磨损
& Y% S- P9 ^/ \7 v/ B( m; ?9 o      工件硬度太软;切速太快;产生化学和扩散磨损 ) s' }" X- s! T# K( }  ~. {
      改用硬质合金刀具或陶瓷刀具;降低切速;使用冷却液* x) |% ~. ]7 Y3 M# ~- |; R/ Z' {) B+ |
    2.后刀面磨损
: M% M1 y' F0 F# V: V8 S/ [. w      切削速度太快;进给量太大;刀具后角太小 : s- l& `7 Z* V. n
      减小切速和进给量;增大后角
5 ]2 G0 t2 P( E" @% o2 r9 z( E" N    3.边界磨损 / ?2 A6 `( |  d9 [& ]4 E( C
      主偏角太大;进给量太大;切速太小
3 R' n# [" e* e  o      减小主偏角;减小进给量;增大切速- t, Z6 j5 m. _* o
    4.断裂磨损
  @! ~/ u4 M/ d9 J( j! q      系统刚性差;刀尖角太小;进给量与切速太大;刀具刃口脆
) n* \2 n/ o4 q! S- a0 R/ b8 z      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
8 Q8 e5 P8 F7 ?5 J, N/ O- m    5.PCBN层破裂
) i1 U, ^$ [4 l; R% V      系统刚性差;工件冲击太大;PCBN层太薄,刀具刃口过脆
% m: Z# s2 D2 }8 d7 `' N7 F      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' j, `0 [$ S% s4 h7 S
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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