超硬刀具加工範圍?

超硬刀具是近年來發展迅速的一種材料刀具,應用廣泛的立方氮化硼刀具主要加工範圍粗車和精車高硬度(HRC64~70)淬火鋼及冷硬鑄鐵。在車削精密小零件及超級耐熱合金時也取得了相應的成效。

工具/原料

立方氮化硼

方法/步驟

(一)加工淬火鋼

淬火鋼軋輥的加工,過去一般都採用磨削方法,現在則能利用CBN超硬刀具有效地進行加工。例如,用圓形CBN刀片(r=-5°、α=5°)車削細晶粒52100(GCr15)HRC71鉻鋼軋輥時,切削用量選用v=84m/min、t=8.9mm、s=5.6mm/r,軋輥的不圓度及熱處理時表明產生的氧化皮對刀具並無不良影響,而且能穩定地加工出較高的表面光潔度(▽6~8)和幾何形狀精度,故可縮短

精磨工時。由於刀刃可長期保持鋒利,因而切削功率也削。

加工HRC62的淬火合金鋼SKS3(Cr06)時CBN刀片與硬質合金刀具的耐用度比較:用P10硬質合金刀具加工時,刀刃產生破損,用K10硬質合金刀具加工,只在切削速度很低時才是正常磨損。而用CBN刀片加工,全部都是正常磨損,刀具耐用度比硬質合金高的多。

用CBN銑刀可在淬火鋼件上加工表面。用鋒刃的CBN銑刀銑削淬火CrWMn鋼(HRC62~64)時,加工表面光潔度可達▽8~9.切削速度(v=4~300m/min)及切削深度(t=0.1~0.4mm)對光潔度無甚影響。當鋼的硬度降低時,則光潔度也隨之降低。如鋼的硬度小於HRC30,切削速度對光潔度將產生顯著影響,切削速度增加,光潔度也提高。

(二)加工鑄鐵

用CBN鏜刀在座標鏜床上鏜灰鑄鐵HT21-40箱體上的孔時,精度可達1~2級,光潔度可達▽7,生產率可提高0.5~1.0倍。

在1512φ3型數控立車上按樣板車削灰鑄鐵HT15-32樣規的外圓、端面和鏜階梯孔,樣規的最大加工直徑為900毫米,高度為300毫米。由於CBN車刀的尺寸耐用度很高,故即使加工這樣大的面積,也能保證高的加工精度(達2級)。精車時的切削速度可比硬質合金車刀提高2~3倍,比陶瓷刀提高1~2倍。

用鋒刃CBN銑刀銑削灰鑄鐵HT21-40零件平面時,光潔度也可達到▽7~8,而且,由於刀具尺寸耐用度很高,在2.5~3米長度上不直度偏差不超過10~18微米。加工時切削速度應大於400m/min。切削速度提高,光潔度也隨之提高。當v>800m/min時刀具耐用度雖會下降,然而使用v=1200m/min的速度來銑削鑄鐵導軌面也是很有成效的。用CBN銑刀加工代替磨削有很高的生產率,這不僅是因為磨削時的切削深度很小,而且由於磨削時產生大量的熱會使工件變形。銑削時不僅切削深度大得多,而且工件基本上不發熱。在2A622Aφ2數控臥式鏜床上精加工鑄鐵(HT28-48)箱體零件時,銑平面和鏜孔的光潔度均可達▽7~8.用

一把CBN車刀可完成十個直徑為200mm、長為130mm的孔。孔的橢圓度在0.011mm,錐度在0.019mm以內,精度可達2級。切削用量為:鏜孔v=500m/min、t=0.1mm、s=0.04mm/r;銑削v=400m/min、s齒=0.04毫米/齒、s=0.64mm/r。由於採用了CBN刀具,比用硬質合金刀具可提高生產率2~3倍。用CBN車刀加工鑄鐵的切削速度一般為400~600m/min。

(三)加工高溫合金

由於CBN具有高的熱穩定性,故適於高速切削高溫合金。粗加工時,在切削深度相同的條件下,採用的走刀量可為硬質合金

的80%,金屬切除率可比硬質合金提高5倍。加工表面光潔度通常可達▽7~8。 而用硬質合金刀具則只能達到▽6.高速切削高溫合金實際上是一種高溫切削加工。當切削溫度達到1000℃時,工件材料的強度就會下降,在此溫度下,CBN仍能保持常溫下的硬度和強度,因此有利於切削加工。用硬質合金刀具在這樣搞的切削溫度下切削幾秒鐘就要損壞。

用CBN刀具加工高溫合金的另一優點是可以改善工件表層的組織,增加零件的疲勞強度,延長零件的使用壽命,粗車高溫合金時,常用的切削用量為:v=150~185m/min,s=0.13~0.15mm/r,t最大可達3mm。

(四)加工高錳鋼磨輥

高錳鋼磨輥是雷蒙磨粉機的主要配件,在整個磨粉過程中起著重要的作用,因此,廠家對磨輥表面質量要求較高。高錳鋼材質硬度較高,加工起來比較複雜,如果選擇普通的刀具將很難達到理想的效果,鄭州博特針對高錳鋼磨輥難加工的特點,推出的圓形PCBN刀片(整體燒結式車刀片)可很好地粗、精加工磨輥內外圓、及端面,大大提高了加工效率。

(五)加工絲槓螺紋

PCBN鑲嵌式旋風銑刀可用來加工絲槓螺紋,具有極高的加工效率,採用PCBN整體燒結式車刀片車削粗加工絲槓螺紋槽,博特國內首創將PCBN整體刀片用於螺紋槽型的粗加工,不但提高了加工效率,而且降低了生產成本。

(六)加工汽車變速箱缸體

鄭州博特TNGA160404-F型PCBN刀片屬於整體單面複合式鏜刀,用來鏜孔,對變速箱缸堂、油封實現半精加工、精加工。通過該刀片的切削,可使工件獲得更高效率、更高表面質量。經過大量的實踐證明,立方氮化硼刀具能夠可靠而又精確地實現變速箱殼體在內的箱體類零件的完整加工,化解加工過程中遇到的難題。

注意事項

用CBN超硬刀具加工燒結鐵(Fe-Cu-C)時的效果也很好。例如,在燒結鐵製的汽缸襯中精鏜孔(φ32.8X30毫米)時,原用硬質合金刀具,在v=98m/min、t=1.2mm、s=0.05mm/r時,每刃可加工20件。採用CBN刀具後,切削速度提高到185m/min,切削效率提高1倍。

CBN超硬刀具已適用於工件的斷續切削和粗加工,例如,加工有螺紋孔的法蘭盤端面,帶鍵槽的內孔等,承受幾萬至幾十萬次衝擊,不出現崩刀現象。

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