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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:
) v( x  S6 C2 k4 E0 ]; H9 P! _0 q9 p! v1.硬质合金刀具必将替代高速钢刀具。 " D& J% u& E" |8 K7 D$ a! Y8 [6 \
2.涂层刀具的应用越来越普遍,其中PVD涂层刀具增幅最大。 3 e, x3 ~( b0 Q& ~
3.PCD、PCBN和金刚石涂层刀具增长迅速。 - O6 k" r$ z4 o- m1 a
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。. @4 V6 |& i2 W6 e& y' t
不同切削材料的对比
0 Y# A% Q* n$ q! W4 {2 G, V& x材料的分类$ A6 ^( t6 Q0 `: j6 J6 Y
主要牌号及用途: 8 r1 K& q, n4 [( t
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。 ' B- n$ q+ S3 t4 `8 R& G
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。
" I- [+ {' A$ x. F9 _* WYBC351: 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。
4 [0 m3 C4 M/ A& a* Z5 x$ ?. D: ?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。
/ K5 d0 K) g+ o% ~6 j" nYBM251: 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。 , U! I9 w* I; d5 {+ f3 Z0 j
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。 & d. a7 |4 R: c: ~2 {/ 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。
+ `! n# R; A4 |/ v  _- bYBD151: 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。 ( Y) h4 v6 h- V# R7 d: g
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。
) z' H. v0 P" \+ h1 Q, yYBG201: 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)。 + N2 |( E3 l0 j( g+ {
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。
6 V" X0 O: \3 z6 e% N; T- GYC10: 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。 " ], L; C  l9 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。
* ?, k2 v# z5 s. pYD101: 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 F( }. b/ g! C7 {% i$ {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。
& n9 e- E& w% ^! e6 w  ]; v, uYNG051: 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。
* }5 a: G+ _; c. k+ `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。 3 \) {3 H# G1 d
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。 % Q, k3 X2 |7 c7 G
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):4 d; _/ \$ ^0 N5 O. d. ~0 k: s
超 硬 刀 具
一、 概述
- l) S" @, M! Z. e8 l% @   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。
5 x7 X  R3 a* J! R; R二、切削材料及超硬材料发展史6 }$ @9 w( |% T4 ?+ y) |# ?

7 h* P/ B- p3 Q1 |' K& s9 D9 V; i0 y$ v7 D( O1 K" x

& m: c) M3 _5 p: R( R, Z! M" r: o
- S# Y$ P" e* g* A
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 H9 y+ f/ v) \( Z1 Q
磨料
1957
立方氮化硼
GE
高温高压
% D9 `$ z3 H+ M) {( L6 o
磨料
1977
PCD,PCBN
GE
高温高压
' Y4 o3 [8 m$ \4 @
刀具
1995
人造单晶金刚石

; b8 t6 U( A; E7 o) k
* j( z2 z  X* [
5MM
刀具
0 q) O; g- Y4 c( N# t8 W7 `+ A
人造单晶CBN

/ h. S$ U/ k9 y+ p: t. n

0 k+ \7 ~8 t1 u

1 c+ j2 X8 l, ^9 ^/ d, x
刀具

1 g1 k, j) p8 L! Z: `
类金刚石膜
2 y: J6 c; X. P9 N7 k: X( {( W: p: F& U. I

6 o; _4 o3 @& l" [1 L# q
7 r) W" p4 Z' H' D: x
刀具

7 f9 [7 E/ X( z0 x
金刚石薄膜

- N2 S  X- a, F7 @9 E
CVD
' m7 o& ]6 P/ ^& @* z6 t
刀具

" Q6 U( Y- a' [
金刚石厚膜
: M4 f8 f6 k$ W$ G, z& b9 H
CVD
2.3MM
刀具
三、金刚石、超硬材料的特性与作用" Y* B. r0 C! _; ?+ [6 l) x1 {+ }/ a0 V
    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。
# x$ U) L& Q6 N8 N; Y1.PCD  C, Q! b2 ^. O. A2 s! l- E
    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。/ N& e5 i; ?  K) G' q
  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。$ H7 \- `7 F; @+ n, Y7 E
2.PCBN, J" W9 r+ ?  C+ D
    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:
) I% J9 e, n6 O% f  (1) 具有较高的硬度和耐磨性。
$ ^' B( [9 w. [. 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% \0 B4 o; A* w" t: Y$ [
   (2) 具有很高的热稳定性。1 Z9 k4 r. A# r+ a
   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。5 g! S% y$ j% i% i: [* r
   (3) 具有优良的化学稳定性。
- B: P/ c& w  c, u" s8 k   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。 $ g( m5 h9 g2 G" j/ T4 ^  w
   (4) 具有较好的导热性。1 \( X- F0 c  p% J
   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。
: m0 w7 t) O! m+ D   (5) 具有较好的摩擦系数。) \. h% U! r: \/ D3 a1 k* z
   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。
! [9 t& H/ H% a! J  Q; |  # K5 c6 Q$ e1 W3 ~
3.超硬材料涂层切削工具
% D- p" {) Y3 ]* C, s    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。
7 ?9 g' S) j, ^1 d( S' s7 Q  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。
( Z, H$ F2 j: d) C% L  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。# R* s0 L8 j) C' h
4.厚膜金刚石
* B: K% k# Q. N' J: ]' N    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。
3 l  @& A/ U7 n1 C  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。
5 q1 Y6 I5 J. @0 g   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。
: M9 q3 [' h+ R8 T四、超硬刀具的主要品种及特点) b3 L6 A3 V1 @# T
    (1) PCD金属切削刀具7 L5 n# j: D7 M1 D* Z0 Q' M* B* a# @
    ①.刀具种类:(以车刀为例,其它还有铣刀,铰刀,镗刀等。)
& M9 h7 N: Q3 n+ k8 B6 m* J" ^) o         ②.结构形式7 _: U0 y& ]& u0 o' B( 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。 3 S2 {/ W' F& e7 Z8 U. ]% c
    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。
) o9 F! H( X  R* [图一
( N% l: M% q4 f- [1 g0 e    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。
8 `, x# {$ q% D9 w    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:
) n- ?# \, O5 i4 I& e& r) I    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
' ~& I/ b& U+ N4 T! d$ E3 P6 Z( 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

+ o( w6 [! ~  Z. u, k: k; p; }/ \0 Z2 ]" s' s

9 _& C1 m' N. B  ^; V- b
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

7 }5 f1 l0 A5 k9 T, ^7 U8 }⑤.典型应用6 u# t2 p) b2 p; g# z! \4 Z
    有色金属的高速、高稳定性、低粗糙度加工及镜面加工
& I1 }% p# h) \/ Q7 O) v6 ~4 d. r    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。
/ Q0 T1 R1 x) p! x8 E. W    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 s, {2 t+ b2 F2 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/ R# `1 u$ ]# m$ D( s(2) PCD木工刀具( t5 M7 L0 F1 a6 k) K' L0 I0 _3 U( n
    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。* @  g5 I4 A9 }$ s
    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
' r1 e0 s+ D' ^- u  Y& ]3 C5 V+ P    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。
8 j$ l( z5 [, U    ①. 刀具种类及结构形式
- g8 g$ u7 y( L& j0 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。
/ r1 [$ }5 `) E" H3 p
! ]& j' ^, o  U, O$ z! W    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。 : y# A( x7 X! Q- k. X$ H, `
    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。* l2 Y, o5 H( t
    ②. 几何参数
% }* z+ S; d7 C# q    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# K; j: [) v9 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。
2 ^9 d. _' b+ {- ?4 T
PCBN切削用量及适用范围

% B  A3 [+ a6 }- ?. {0 b: }& R
刀具材质
适用范围

" ~5 z5 U- ]6 q& J2 ~7 f- v7 |$ N
推荐切削用量
切削速度(m/min )
进给量((mm/r )
切削深度(mm)

( G# s/ D6 z& x1 f0 D" U0 ~
# r; M! R; a9 G* n) b& U
PCBN

1 S2 ?  i# ?1 y, C3 J# s6 g* e7 O
4 K+ E2 B+ r% D: w& u  t: L' j0 K
( k# F9 F: z3 q" v% N' Q; V% C
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
% i+ J4 G0 q2 w9 r    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。
& o  Y/ z' J# E1 G% 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。" O4 S% A& ], K% b! d
    例1:; L, r8 `) N  s1 {- k. Y# `( G
    工件材料 16CrMo5,HRC60-65 Ra0.8μm  φ30×30止口
- Q2 e: n6 N1 e    刀片型号 CNMA120402, 负倒棱 250×0.1mm
# x% [7 X* |+ C. ^: h$ p! j    切削用量 V=140mm/min
* Q" r; y! i" `+ |3 X             f=0.1-0.12mm/r1 Z7 s/ N7 \7 l- h/ x/ ?
             aP=0.15-0.20mm( }2 }! L& Z5 O; o2 y7 [# I! f
             干切,连续切削,1000个工件左右' t  h9 c$ H% o! V* j9 \+ n
    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。/ [7 W8 E0 U) e+ i6 s+ J
    工件材料 20CrMnTi,渗碳淬火,HRC60-62 Ra0.8μm  3 P2 m& ?4 o, w( ]5 ]7 h
    刀片型号 CNMA120402, 负倒棱 250×0.1mm% s6 G+ `; |$ B6 S& f; v- E
    切削用量 V=90mm/min
5 z# i, w4 J7 p% `0 f- W$ ?* p             f=0.1mm/r
6 l# A0 V  S- c2 I0 x: m             aP=0.1mm3 l: C+ f1 ^% M# W: s
    例3:: i8 q3 {* @6 a8 V% j
    工件材料 HT25-47, HB200, Ra1.6μm  镗孔2 S# L9 Z* K7 ?4 f# @) t' J
    刀片型号 CCMW090304, 负倒棱 100×0.1mm1 Q6 g9 O( v: N+ ?1 d6 ]! R4 M. }
    切削用量 V=500mm/min$ s. @% @# Z2 Z. r& m
             f=0.2mm/r
1 ?" I9 ~( ~6 R9 k             aP=0.08-0.20mm# Z# G. g; S0 {# E- U% g
             干切,连续切削,1000个工件左右
7 d  ^% J& }" D; ]" i# H- {- `    硬材料的立方氮化硼有如下要求:
) \% v5 o5 n/ v8 W. x( z9 R        CBN含量<60%; ! ]8 u8 l$ r! Y
        微颗粒结构; % }. U  z4 Y' e' Q$ e4 f1 T! N
        高的刃口强度; 2 z" s) q8 k; O. C$ f
        低的热传导) Z5 U8 D6 D5 M& @
    这样的CBN可用于加工50-65HRC的硬材料,大致的切削规范是:
" L/ H7 |4 Y- p' ~$ ?4 k/ \- U: c        切削速度Vc=300-800 m/min ) \3 e( ]4 M7 v7 }4 o0 b
        每齿进给量fz=0.08-0.12mm/Z / F& |. F) h) N$ l' x
        切削深度ap不超过0.5 mm 8 Q/ J7 Z4 {1 S2 E' y3 W
总结:/ ]- M( ~: r7 m; W, O& s
    (1) 切削高硬度淬硬钢刀具耐用度高。) @/ m7 m/ d# {& D9 Q$ N
   (2) 切削正火钢刀具耐用度低于硬质合金刀具。
" }( n* ~: H: O: h* P+ ]' w2 r8 i   (3) 切削耐磨黄铜时刀具耐用度高于金刚石刀具。
3 C- T; [  ]6 w   (4) 高速下PCBN刀具耐用度高。5 g) G( F) A) P, G) b+ W
   (5) 干切下PCBN刀具耐用度高。
+ X; R3 X* ~/ `/ k& w    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。
0 J# z3 f. J: |; ?- k/ W    PCBN刀具不适于加工较软的黑色金属材料。3 x+ _2 Q+ i  r9 T7 Y
    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 p2 v- S" K3 [. I( b2 \' [, ^- d    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。
6 T) t$ z+ Z% M5 _/ s& E    有关使用PCBN刀具常见的磨损形式,磨损原因及预防措施:
* E) \3 @5 f2 S  V' r: l! c$ x    1.月牙洼磨损 2 ]2 I8 _6 |3 N2 ~) F$ g
      工件硬度太软;切速太快;产生化学和扩散磨损   U1 X5 ]5 N& @: k, c: P3 i
      改用硬质合金刀具或陶瓷刀具;降低切速;使用冷却液
7 {/ a; @) T& U* K0 L" r    2.后刀面磨损
1 n" L! O0 U" F6 v0 Y$ P# i: ~3 a      切削速度太快;进给量太大;刀具后角太小 $ ?$ d9 k+ J$ ~
      减小切速和进给量;增大后角" O+ q9 E$ `- o2 L
    3.边界磨损 / u# G0 W0 K/ g5 X% T# L
      主偏角太大;进给量太大;切速太小
% X5 |; F0 _; F. }0 U2 q8 A$ @% J% X      减小主偏角;减小进给量;增大切速/ R4 O8 {. U2 h  H
    4.断裂磨损 3 b# O/ N+ [4 e6 m6 y
      系统刚性差;刀尖角太小;进给量与切速太大;刀具刃口脆 * ]2 R1 Q: {. H8 C! f
      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
' |/ U% X9 {+ h' R! g    5.PCBN层破裂
0 \  W; f% M/ C6 j: V      系统刚性差;工件冲击太大;PCBN层太薄,刀具刃口过脆 + F0 U% S* P! h3 y# M  a! X- D
      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
) m/ z. D5 }, u  N4 v7 R. ]
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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