CBN刀具是現(xiàn)代機械加工行業(yè)中的一種超硬刀具,,在難加工材料領域有著廣泛的應用,,針對灰鑄鐵、耐磨鑄鐵,、淬火鋼,、高錳鋼等材料的高速切削和精密加工,起著其他刀具所不能替代的作用,。
從使用角度來判斷,,優(yōu)質(zhì)的立方氮化硼(CBN)刀具有兩大特點:
(1)抗沖擊性能好,特別是粗加工領域,,使用時不崩刃,,不碎裂,,這是立方氮化硼(CBN)刀具使用安全性的最基本保證。
(2)耐磨性能好,,高效加工的同時,,能夠低成本的代替硬質(zhì)合金刀具和陶瓷刀片,這是立方氮化硼(CBN)刀具使用經(jīng)濟型的保證,。
從制造角度來講立方氮化硼(CBN)刀具的優(yōu)劣:
(1)高純度,、高凈化率的原材料,可靠規(guī)范的胚體合成工藝,,這兩項直接決定立方氮化硼(CBN)刀具的性能,。當然,這也是市場上立方氮化硼(CBN)刀具價格參差不齊的最大原因,。
(2)磨加工,,由于立方氮化硼(CBN)刀具不像硬質(zhì)合金刀片具備復雜槽型和涂層,性能主要取決于刀具胚體性能,,而磨加工的工藝和精度直接決定切削時的微觀性能,。所以采用周邊磨床,刀具成本雖然提高不少,,但是立方氮化硼(CBN)刀具的質(zhì)量和耐用度都會上一個檔次,。
(3)嚴格檢驗手段:除了尺寸精度和表面質(zhì)量外,立方氮化硼(CBN)刀具生產(chǎn)過程中,,最容易產(chǎn)生廢品的是電鏡檢測下的微觀缺陷,。刃口處肉眼看不到的微觀缺陷是立方氮化硼(CBN)刀具使用過程中崩刃口的導火索,容易造成使用時出現(xiàn)刀具扎刀問題,。
一,、CBN刀具的性能優(yōu)勢
(1)具有很高的硬度和耐磨性
CBN單晶的顯微硬度為HV8000~9000,是目前已知的第二高硬度的物質(zhì),,CBN復合片的硬度一般為HV3000~5000,。
(2)具有很高的熱穩(wěn)定性和高溫硬度
CBN的耐熱性可達1400~1500℃,在800℃時的硬度為Al2O3/TiC陶瓷的常溫硬度,。
(3)具有較高的化學穩(wěn)定性
CBN具有很高的抗氧化能力,,在1000℃時也不產(chǎn)生氧化現(xiàn)象,與鐵系材料在1200~1300℃時也不發(fā)生化學反應,。
(4)具有良好的導熱性和較低的摩擦系數(shù)
二,、CBN刀具的優(yōu)勢應用材質(zhì)
(1)高硬度鑄鐵(硬度HSD75以上):如高鉻鑄鐵、合金鑄鐵,、鎳硬鑄鐵,、白口鑄鐵均屬于高硬度鑄鐵,典型零部件有軋輥、工業(yè)泵等,。針對高硬度鑄鐵的BN-K1和BN-K10材質(zhì),,CBN刀具的優(yōu)勢顯著。
(2)高硬度鋼件(硬度HRC45-68):如高錳鋼,、高速鋼,、淬火鋼等,典型零部件包括軋臼壁,、高速鋼軋輥,、淬硬齒輪/齒輪軸、軸承,、滾珠絲杠,、模具等。針對高硬度鋼件的BN-S10,、BN-S20、BN-S200,、BN-H10,、BN-H21材質(zhì)優(yōu)勢明顯。
(3)普通灰鑄鐵(HT150/200/250/300):如發(fā)動機缸體/缸蓋,、剎車盤,、制動鼓、皮帶輪,、離合器壓盤等均屬于灰鑄鐵件,。BN-S300和BNK30牌號CBN刀具可實現(xiàn)高速加工。
(4)其他難加工材料:如粉末冶金,、高溫合金材料,,及鎳基、鐵基,、鈷基等高硬度堆焊/噴焊/激光熔覆/熱噴涂材料工件,。BN-S300、BN-S200,、BDN80等材質(zhì)加工應用優(yōu)勢明顯,。
三、CBN刀具的切削參數(shù)
粗加工時,,應盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度,,故一般優(yōu)先選擇盡可能大的切削深度ap,其次選擇較大的進給量f,,最后根據(jù)刀具耐用度要求,,確定合適的切削速度。精加工時,首先應保證工件的加工精度 和表面質(zhì)量要求,,故一般選用較小的進給量f和切削深度ap,,而盡可能選用較高的切削速度Vc。
四,、車削加工的計算公式
切削速度:Vc=πdn/1000(m/min)
【π:3.14(圓周率),;d:工件直徑;n:主軸轉(zhuǎn)速】
進給量: Fr=I/n(mm/r)
【 I:每分鐘切削長度,;n:主軸轉(zhuǎn)速】
切削時間:Te=Im/I(min)
【Im:工件長度,;I:每分鐘的切削長度】
理論表面粗粗糙度:h=f2/8Re*1000(μm)
【f:每轉(zhuǎn)進給量;Re:刀尖圓弧半徑】
五,、銑削加工的計算公式
切削速度: Vc=πD1n/1000(m/min)
【π:3.14(圓周率),;D1:銑刀直徑;n:主軸轉(zhuǎn)速】
進給量: Fz=vf/z*n
【vf:每分鐘工作臺進給速度,;z:銑刀刃數(shù),;n:主軸轉(zhuǎn)速(每轉(zhuǎn)進給量fr=z*fz)】
工作臺進給速度:vf=fz*z*n(mm/min)
【fz:每刃進給量(mm/min);z:銑刀刃數(shù),;n:主軸轉(zhuǎn)速】
加工時間: Tc=L/vf(min)
【vf:每分鐘工作臺進給速度,;L:工作臺總進給長度(工件長度l*銑刀直徑:D1)】