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PCBN刀具的合理使用及磨损对策

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    发表于 2008-8-15 19:19:25 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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    PCBN是将精选的CBN晶体在高温高压下烧结而成的一种超硬材料。用PCBN材料制作的刀片具有极高的硬度以及良好的红硬性(可耐受1400~1500℃的高温)、抗氧化性(在1200~1300℃高温下不与铁系金属发生化学反应)和抗断裂韧性,是切削加工黑色金属材料的理想刀具。目前PCBN刀具已在加工淬硬钢、冷硬铸铁、热喷涂材料、纯镍等难加工材料和精密加工中得到广泛应用,并取得了显著的技术经济效益。随着PCBN刀具应用范围的不断扩大,正确、合理地选用PCBN刀具,及时解决加工中出现的各种问题,已成为充分发挥PCBN刀具最大加工效益的有力保证。

    1.PCBN刀具的适用加工材料

    PCBN刀具主要适用于加工各种高硬材料(如冷作工具钢、热作工具钢、高速钢、轴承钢、淬硬钢、粉末冶炼钢、粉末冶炼金属、马氏体不锈钢、高强度钢、高锰钢、白口铸铁、奥氏体软铁等)、软材料和耐磨材料(如灰口铸铁、烧结铁等)、难加工材料(如Inconel 718、表面硬化合金、烧结WC、球墨铸铁、CGI等)。某些材料或加工条件(如典型的软钢、奥氏体或铁素体不锈钢、高铬钢或表面涂铬材料、采用断续切削的高速钢、铁基类表面硬化合金等)由于容易引起PCBN刀片的非正常化学磨损,因此不宜采用PCBN刀具加工。

    2.PCBN刀具几何参数和切削用量的合理选择

    刀具几何参数和切削用量的选择对刀具的切削性能、使用寿命及加工表面质量具有极大影响。为了充分发挥PCBN刀具的优异性能,取得理想的切削效果,就必须根据具体加工对象合理选择刀具几何参数和切削用量。选择PCBN刀具的几何参数时应重点考虑刀刃及刀尖强度问题。PCBN刀具常采用0°前角或负前角,并磨制出负倒刃,以增加切削刃强度;γo1=-8°~-20°;为增加刀尖强度,可研磨出rε=0.2~0.8mm的刀尖圆弧;后角一般偏小(5°~7°),刃倾角多为0°。对于不同的被加工材料和切削条件,应通过切削试验确定刀具几何参数。

    PCBN刀具的切削用量应根据所用加工机床、刀片牌号、被加工工件及其它加工条件合理选择。表1为Seco公司CBN300刀片(CBN含量90%,晶粒尺寸22μm,Al粘结剂)切削不同材料时推荐的适用切削用量。表1.CBN300刀片适用切削用量

    工件材料-切削速度(m/min)-进给量(mm/r)-切削深度(mm)

    珠光体灰铸铁-500~1500-0.5~0.8-0.25~1.0

    白口铸铁-120~180-0.1~0.4-0.3~1.2

    冷硬铸铁(570~900HV)-50~120-0.1~6.0-0.1~1.2

    淬硬钢(45~65HRC)-60~150-0.2~0.3-0.6~2.5

    表面硬化合金(>35HRC)-80~240-0.12~0.25-0.5~2.5

    硬质合金(Co>17%)-20~40-0.1~0.25-0.1~0.5

    锰钢(12%~20%Mn)-140~200-0.3~0.7-0.2~2.9

    3.PCBN刀片牌号的选择

    PCBN刀片牌号的正确选择是刀具能否获得最优切削性能的关键。表2为Seco公司各种牌号PCBN刀片的特性。

    表2.Seco公司各种牌号PCBN刀片特性

    刀片牌号-CBN含量(体积比)-晶粒尺寸(μm)-粘结剂-结构型式

    CBN10-50%-2-TiC-焊接式

    CBN20-80%-6-Ti+Al-焊接式

    CBN30-90%-8-Al-整体式

    CBN100-50%-2-TiC-整体式

    CBN150-45%-0.5-TiN-焊接式

    CBN300-90%-22-Al-整体式

    4.PCBN刀具常见磨(破)损形式及改善措施

    PCBN刀具在使用过程中会产生正常磨损和非正常磨损。PCBN刀具的正常磨损形式主要有氧化磨损、相变磨损、摩擦磨损、粘结磨损、微崩刃型磨损、剥落磨损等,且各种磨损因素相互影响、相互促进。PCBN刀具非正常磨损的影响因素主要有切削用量和刀片几何参数选择不当、加工系统刚性不足等。为提高PCBN刀具的使用寿命,针对PCBN刀具在实际使用中常见的磨损形式和破损现象,可采取以下具体措施予以改善:
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