1.聚晶立方氮化硼( PCBN )具的特點(diǎn)
PCBN刀具是以CBN顆粒為原料,在有粘結(jié)劑或無粘結(jié)劑的情況下,經(jīng)高溫、高壓燒結(jié)而成,其結(jié)構(gòu)形式有整體燒結(jié)式和帶硬質(zhì)合金基體的復(fù)合片。由于PCBN是以CBN為主要制成的,因此PCBN刀具具有CBN的各種優(yōu)異性能,其性能指標(biāo)見表1,其主要特點(diǎn)有:
( 1 )高強(qiáng)度和耐磨性
聚晶立方氮化硼與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)類似,具有接近金剛石的硬度和抗壓強(qiáng)度,使用PCBN刀具進(jìn)行切削加工時(shí)，其耐磨性也遠(yuǎn)高于硬質(zhì)合軔具與陶瓷奶具;可用于加工強(qiáng)硬的鑄鐵以及強(qiáng)度大、硬度高及熱敏性高的鋼件或其他合金材料。
( 2)優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性
CBN具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性,與鐵系材料在溫度達(dá)到1200-1300°C時(shí)不會(huì)發(fā)生反應(yīng),且臟1000°C高溫時(shí)CBN不會(huì)被氧化,抗氧化能力強(qiáng),所以PCBN刀具在進(jìn)行切削加工時(shí)發(fā)生化學(xué)磨損比其他刀具材料都小,可以用來切削加工多種材料。
( 3 )良好的導(dǎo)熱性和低的摩察系數(shù)
CBN的導(dǎo)熱性大大高于高速鋼、陶瓷和硬質(zhì)合金,且PCBN刀具的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)隨溫度的升高而增大。這就使得在切削加工時(shí),刀尖溫度不會(huì)太高,有利于提高刀具耐用度和延長(zhǎng)刀具的使用壽命。CBN與其他材料相互作用時(shí),其摩擦系數(shù)約為0.1-0.3 ,相比硬質(zhì)合金與其他材料間的摩擦系數(shù)( 0.4-0.6 )要小很多從而使切削力減小,切削溫度降低,減少切削加工時(shí)的粘刀現(xiàn)象,有效避免積屑的產(chǎn)生,進(jìn)而提高工件的表面加工質(zhì)量。
2.聚晶立方氮化硼( PCBN )具的應(yīng)用
PCBN刀具主要用于加工難加工材料和高硬度材料( >HRC35),如工具鋼、 高速鋼、淬硬鋼、奧氏體軟鐵等;耐磨材料如灰口鑄鐵、燒結(jié)鐵等;難加工材料如表面涂覆材料、面硬化合金球墨鑄鐵等,且PCBN刀具可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的磨削工藝,加工后的精度可高達(dá)IT5-IT6 ,表面粗糙度可達(dá)到Ra0.8~0.2μm ,可以達(dá)到磨削加工的精度。
2.1加工灰鑄鐵
高速切削高速切削灰鑄鐵材料是PCBN刀具典型應(yīng)用之一, PCBN刀具高速切削灰鑄鐵時(shí) ,刀具壽命可以達(dá)到陶奶具的20- 30倍。對(duì)于不同牌號(hào)的PCBN刀具來說, CBN含量越高, PCBN刀具的硬度、耐磨性和導(dǎo)熱率就越高。當(dāng)灰鑄鐵材料中的鐵素體含量低于10%時(shí),更適合PCBN刀具的切削加工,這時(shí)的PCBN刀具的壽命較長(zhǎng),因?yàn)楫?dāng)鐵素體過多時(shí),會(huì)與CBN中的硼元素在切削時(shí)的高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而使PCBN刀具的化學(xué)磨損增大,導(dǎo)致降低刀具的使用壽
命。而在切削加工灰鑄鐵時(shí),需要額外注意的一個(gè)方面是時(shí)效性，即工件鑄造完畢之后直至使用PCBN刀具切削加工的時(shí)間,這是由于灰鑄鐵鑄造時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的氧和氨,這些會(huì)有害于PCBN刀具的耐用度,所以需要一段時(shí)間讓氧和氨揮發(fā),保證刀具的正常使用壽命，-般時(shí)效天數(shù)10天。
2.2加工淬硬鋼
淬硬鋼是典型的難加工和耐磨材料，以前一直采用磨削來完成淬硬鋼零件的精加工,使用PCBN刀具加工淬硬鋼時(shí),加工效率比磨削更快,更適合于切削加工不同形狀的零件,比磨削更靈活。由于PCBN刀具常使用干式切削,還可以避免切削廢液的污染和節(jié)省能源。而加工表面質(zhì)量和磨削相當(dāng),甚至高于磨削。PCBN刀具 在高速切削淬硬鋼過程中,產(chǎn)生的高熱量不斷地對(duì)工件材料切削區(qū)域軟化,從而進(jìn)行切削加工, 與硬質(zhì)合軔具相比,效率大大提高,粗可以改善工件表面粗糙度、提高加工精度。
2.3難加工材料
相對(duì)而言, PCBN刀具在加工球墨或蠕墨鑄鐵的應(yīng)用服優(yōu)勢(shì)相對(duì)較小。加工球墨或蠕墨鑄鐵過程PCBN刀具易產(chǎn)生嚴(yán)重的化學(xué)磨損,刀具壽命降低。所以,為了保證零件尺寸精度和形位公差而不得不使用PCBN刀具時(shí),通常加以層來保護(hù)PCBN刀具,增加其耐用度。除了上述典型應(yīng)用外, PCBN刀具還可以用于切削鎳基高溫合金、表面硬化合金、硬質(zhì)金、陶瓷、粉末冶金等材料。在加工效率、工件尺寸精度、表面粗糙度以及刀具耐用度上具有良好的優(yōu)勢(shì),得到廣泛
的應(yīng)用。
3.結(jié)語
PCBN刀具加工效率高,俱壽命長(zhǎng),加工成本低，在灰鑄鐵、淬硬鋼類的色金屬加工領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用，同時(shí)又可以進(jìn)行高溫合金、熱噴涂材料、硬質(zhì)合金 及其他難加工材料的高速切削加工,可實(shí)現(xiàn)以車代磨,大幅度提高了加工效率。PCBN刀具的應(yīng)用解決了色金屬硬態(tài)切削的加工難題,對(duì)于推動(dòng)高速切削加工技術(shù)有十分重要的意義。
QQ咨詢