立方氮化硼(CBN)在切削加工中的應用
用PCBN刀片精車淬硬鋼 加工硬鑄鐵和灰口鑄鐵 高速鏜削鑄件孔 鉸削淬硬鋼或硬鑄件小孔
用於難加工材料的切削加工
采用PCBN刀具精車淬硬鋼，其工件硬度高於45HRC，效果最好。其切削速度一般為80～120m/min，工件硬度越高，切削速度宜取低值，如車硬度為70HRC的工件，其切削速度宜選60～80m/min。精車的切深在0.1～0.3mm，進給量在0.05～0.025mm/r，精車後的工件表麵粗糙度為Ra0.3～0.6μm，尺寸精度可達0.013mm。若能采用剛性好的標準數控車床加工，PCBN刀具的剛性好和刃口鋒利，則精車後的工件表麵粗糙度可達Ra0.3μm，尺寸精度可達0.01mm，可達到用數控磨床加工的水平。 如果機床剛性好，選用的切削速度較低，則選用PCBN復合刀片可精車斷續表麵。 精車加工餘量一般為0.3mm左右，盡可能提高工件淬火前的尺寸精度和減少熱變形，以保證精車時切削餘量均勻，延長PCBN刀具的使用壽命。 精車一般不用切削液，因為在較高的切削速度下，大量的切削熱由切屑帶走，很少會停留在工件表麵而影響加工表麵質量和精度。 精車刀片宜選用強度和韌性高的80°菱形刀片，刀尖半徑在0.8～1.2mm之間，為保護刀具刃口，使用前需用細油石倒棱。 精車淬硬工件是一門新工藝，實施前需做工藝試驗，可用與工件材料、硬度和大小相同的棒料，在同類機床上進行精加工或粗加工試驗，關鍵是要試驗刀具與切削參數的選擇及工藝系統是否有足夠的剛性。該工藝目前國內已經采用，如一汽集團用PCBN刀具加工滲碳淬火(58～63HRC)的20CrMnTi變速箱齒輪撥叉槽，采用的工藝參數為Vc=150m/min,f=0.1mm/r，ap=0.2～0.3mm，實現瞭以車代磨。
加工硬鑄鐵
用PCBN刀具車削淬硬鋼時，要求工件淬火硬度高於45～55HRC，加工硬鑄鐵時，隻要硬度達到中等硬度水平(45HRC)，就會取得良好的加工效果。如汽車發動機缸蓋上的排氣閥座，該閥座是采用含銅、鉬的高鉻合金鑄鐵材料，其硬度一般約為44HRC，其閥座上孔采用锪(鉸)、車兩種工藝，大多是在專用自動線上加工，與槍鉸導管孔一道進行。所采用的切削用量為：Vc=71.6m/min，Vf=26.5mm/min，ap=1.0mm，采用BC拉削油，自采用PCBN刀具加工後，與以往采用的各種硬質合金刀片加工相比，刀具平均耐用度為1200件，加工表麵粗糙度為Ra0.4μm，閥座麵擺差≤0.05mm。東風汽車公司發動機廠自1988年使用PCBN刀具後，其效果一直保持穩定，較好地解決瞭引進設備的刀具國產化問題。隨著中國汽車制造業的高速發展，國內刀具行業也異常活躍，蓬勃發展，國內外的刀具公司都看中瞭中國這個大市場，國際上著名的刀具和刀輔具公司及其產品幾乎都進入瞭中國，如瑞典的Sadvik攜旗下Coroman、Titex、Walter,等公司, 德國的Mapal、laitz、Guhring,以色列的Iscar、日本的OSG，大昭和等，美國的Valinite、Ingosoll,等。這些外國刀具公司在剛進入中國時，對中國超硬刀具市場的發展估計並不足，有的僅是委托中國代理商銷售一部分刀具，售後服務等工作還未能有力跟上，逐漸地他們認識到這個市場的重要性，開始在中國設立辦事處，並進而在中國進行直接銷售，原來實行的單一代理方式也開始變化，近兩年更有瞭新的本質的變化，很多國外刀具公司開始在中國設廠，直接在中國當地制造刀具、提供各種服務，如山高公司在上海設立瞭制造工廠，山特維克在廊坊設立瞭工廠，住友電氣在天津設立瞭工廠，肯納、歐士機等在上海都設有工廠，藍幟公司最近在南京新擴建瞭其工廠，增加瞭刀具制造和刃磨設備，格林公司在上海的具有珩磨刀具制造和修磨功能的工廠也即將正式開業。專門制造和修磨各種客戶需求的特殊刀具，其特點是反應快，不管批量大小，且能及時到現場進行直接技術支持。另外以舒伯哈特公司為首的專業做超硬刀具的公司也同樣在上海設立瞭生產工廠，專門進行超硬刀具如金剛石刀具和CBN刀具的加工和修磨工作，其業務量也很大，幫助不少客戶解決瞭超硬刀具的修磨工作。
高速銑削灰口鑄鐵
高速銑削灰鑄鐵時，一般粗加工當然可以使用K類硬質合金，精加工可用氦化矽陶瓷刀片。如在一個裝有8塊刀片的端銑刀上改用隻裝對稱式的兩片PCBN刀片，並將切削速度提高4倍，其結果是金屬切除率相同，而切削力卻下降3/4，刀具壽命與加工質量超過前者。 對珠光體鑄鐵與冷硬鑄鐵，也宜采用PCBN刀具進行高速加工，與其它刀具材料比較，可提高切削速度、延長刀具壽命、降低瞭表麵粗糙度。在高速鏜桿上采用成對鑲片PCBN鏜刀與單片鏜刀相比，其平衡性好，從而增加瞭鏜桿的剛性，在給定的進給量下，采用PCBN雙刀片鏜孔可獲得高的金屬切除率與表麵質量。 目前國內已有較多的發動機制造廠，對氣缸體的缸孔(或缸套)精加工已使用PCBN刀具。如上海大眾和一汽集團的發動機廠，缸孔精鏜均采用PCBN刀片並可自動補償(υc=500m/min，f=0.2mm/r，ap=0.1mm)。所以加工出的缸孔精度高、尺寸穩定，而且生產效率高，刀具壽命長。 對於小孔鏜削，雖可使用陶瓷或塗層刀片，但刀片應帶有負前角，這將增加切削和排屑的阻力，易使細長鏜桿產生振動。若用PCBN刀具進行高速鏜削，其孔的表麵質量好、生產效率高。對這類工件的孔加工宜采用CBN電鍍鉸刀。這種鉸刀是以其硬度為42HRC的45號鋼或9CrSi鋼作為基體，具有前後導向和切削部分，其基體制造精度要高，設計要合理。如其鉸刀的前導向部分直徑要小於切削刃部分直徑0.04mm，切削區的長度要大於工件孔深，後導向的長度要大於切削區長度，其直徑應小於切削刃部直徑0.02mm。為瞭在鉸削中能用切削液沖洗切屑和冷卻潤滑加工表麵，其鉸刀基體上開有兩條較深的螺旋槽。 如某廠加工淬火鋼工件孔f12.06±0.05mm，硬度為45HRC，底孔尺寸為f12±0.01mm，要求孔的圓柱度為0.005mm，表麵粗糙度為Ra0.2μm。采用一組五把的電鍍CBN鉸刀加工後，取得較好的經濟效果。有的發動機制造廠采用金剛石或CBN電鍍鉸刀對氣缸體的主軸承孔進行珩鉸，代替原來的珩磨加工，使加工效率提高瞭數倍，且質量穩定。采用帶正前角的PCBN刀具，選用適當的切削參數，即Vc=100m/min,f=0.05～0.2mm，ap=0.1～0.2mm，采用極壓型乳化液或油冷卻液，可加工奧氏體不銹鋼(45HRC)、高溫合金鋼、高錳鋼、高強度鋼及高鎳合金鋼等材料，可獲得較高的加工效率和表麵質量。
立方氮化硼(CBN)在切削加工中的應用
用PCBN刀片精車淬硬鋼
加工硬鑄鐵和灰口鑄鐵
高速鏜削鑄件孔
鉸削淬硬鋼或硬鑄件小孔
用於難加工材料的切削加工
采用PCBN刀具精車淬硬鋼，其工件硬度高於45HRC，效果最好。其切削速度一般為80～120m/min，工件硬度越高，切削速度宜取低值，如車硬度為70HRC的工件，其切削速度宜選60～80m/min。精車的切深在0.1～0.3mm，進給量在0.05～0.025mm/r，精車後的工件表麵粗糙度為Ra0.3～0.6μm，尺寸精度可達0.013mm。若能采用剛性好的標準數控車床加工，PCBN刀具的剛性好和刃口鋒利，則精車後的工件表麵粗糙度可達Ra0.3μm，尺寸精度可達0.01mm，可達到用數控磨床加工的水平。 如果機床剛性好，選用的切削速度較低，則選用PCBN復合刀片可精車斷續表麵。 精車加工餘量一般為0.3mm左右，盡可能提高工件淬火前的尺寸精度和減少熱變形，以保證精車時切削餘量均勻，延長PCBN刀具的使用壽命。 精車一般不用切削液，因為在較高的切削速度下，大量的切削熱由切屑帶走，很少會停留在工件表麵而影響加工表麵質量和精度。 精車刀片宜選用強度和韌性高的80°菱形刀片，刀尖半徑在0.8～1.2mm之間，為保護刀具刃口，使用前需用細油石倒棱。 精車淬硬工件是一門新工藝，實施前需做工藝試驗，可用與工件材料、硬度和大小相同的棒料，在同類機床上進行精加工或粗加工試驗，關鍵是要試驗刀具與切削參數的選擇及工藝系統是否有足夠的剛性。該工藝目前國內已經采用，如一汽集團用PCBN刀具加工滲碳淬火(58～63HRC)的20CrMnTi變速箱齒輪撥叉槽，采用的工藝參數為Vc=150m/min,f=0.1mm/r，ap=0.2～0.3mm，實現瞭以車代磨。
加工硬鑄鐵
用PCBN刀具車削淬硬鋼時，要求工件淬火硬度高於45～55HRC，加工硬鑄鐵時，隻要硬度達到中等硬度水平(45HRC)，就會取得良好的加工效果。如汽車發動機缸蓋上的排氣閥座，該閥座是采用含銅、鉬的高鉻合金鑄鐵材料，其硬度一般約為44HRC，其閥座上孔采用锪(鉸)、車兩種工藝，大多是在專用自動線上加工，與槍鉸導管孔一道進行。所采用的切削用量為：Vc=71.6m/min，Vf=26.5mm/min，ap=1.0mm，采用BC拉削油，自采用PCBN刀具加工後，與以往采用的各種硬質合金刀片加工相比，刀具平均耐用度為1200件，加工表麵粗糙度為Ra0.4μm，閥座麵擺差≤0.05mm。東風汽車公司發動機廠自1988年使用PCBN刀具後，其效果一直保持穩定，較好地解決瞭引進設備的刀具國產化問題。隨著中國汽車制造業的高速發展，國內刀具行業也異常活躍，蓬勃發展，國內外的刀具公司都看中瞭中國這個大市場，國際上著名的刀具和刀輔具公司及其產品幾乎都進入瞭中國，如瑞典的Sadvik攜旗下Coroman、Titex、Walter,等公司, 德國的Mapal、laitz、Guhring,以色列的Iscar、日本的OSG，大昭和等，美國的Valinite、Ingosoll,等。這些外國刀具公司在剛進入中國時，對中國超硬刀具市場的發展估計並不足，有的僅是委托中國代理商銷售一部分刀具，售後服務等工作還未能有力跟上，逐漸地他們認識到這個市場的重要性，開始在中國設立辦事處，並進而在中國進行直接銷售，原來實行的單一代理方式也開始變化，近兩年更有瞭新的本質的變化，很多國外刀具公司開始在中國設廠，直接在中國當地制造刀具、提供各種服務，如山高公司在上海設立瞭制造工廠，山特維克在廊坊設立瞭工廠，住友電氣在天津設立瞭工廠，肯納、歐士機等在上海都設有工廠，藍幟公司最近在南京新擴建瞭其工廠，增加瞭刀具制造和刃磨設備，格林公司在上海的具有珩磨刀具制造和修磨功能的工廠也即將正式開業。專門制造和修磨各種客戶需求的特殊刀具，其特點是反應快，不管批量大小，且能及時到現場進行直接技術支持。另外以舒伯哈特公司為首的專業做超硬刀具的公司也同樣在上海設立瞭生產工廠，專門進行超硬刀具如金剛石刀具和CBN刀具的加工和修磨工作，其業務量也很大，幫助不少客戶解決瞭超硬刀具的修磨工作。
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