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立方氦化硼在切削加工中的應用

立方氦化硼(CBN)是繼人造金剛石之后,人工合成的一種新型超硬刀具切削材料,其硬度僅次于金剛石,在切削和磨銷加工中得到廣泛應用。

  立方氦化硼(CBN)在切削加工中的應用

  1.用PCBN刀片精車淬硬鋼

  采用PCBN刀具精車淬硬鋼,其工件硬度高于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,精車后的工件表面粗糙度為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,則精車后的工件表面粗糙度可達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面。

  精車加工余量一般為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,以保證精車時切削余量均勻,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面而影響加工表面質量和精度。

  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υc=150m/min, f=0.1mm/r,αp=0.2~0.3mm,實現了以車代磨。

  2.加工硬鑄鐵和灰口鑄鐵

  (1)加工硬鑄鐵

  用PCBN刀具車削淬硬鋼時,要求工件淬火硬度高于45~55HRC,加工硬鑄鐵時,只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:υc=71.6m/min,υf=26.5mm/min,αp=1.0mm,采用BC拉削油,自采用PCBN刀具加工后,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,加工表面粗糙度為Ra0.4μm,閥座面擺差≤0.05mm。東風汽車公司發動機廠自1988年使用PCBN刀具后,其效果一直保持穩定,較好地解決了引進設備的刀具國產化問題。

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