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立方氮化硼砂轮和刀具的种类与使用

文章出处:编辑:英皇宫殿网上17388发表时间:2015/3/31 11:03:20

 作为常规刀具在出产中应用,对进步工效、保证产品质量起重要作用。目前世界上立方氮化硼的年耗量大约以10%~15%的速度增长。 Lellond企业开发出了一种由陶瓷与CBN的超硬复合材料,它兼有上述两种材料长处,是高速加工高硬耐磨铸铁的理想材料。
PCBN是在高温、高压下,将很多CBN单晶粉聚晶成的多晶体材料,是CBN单晶粉的烧结体。表1中列出了立方氮化硼与金刚石两种超硬材料机能的对比。
人们通常以为,PCBN刀具不适于切削低碳钢类的工件,由于会产生长切屑,擦伤刀具前刀面并产很高的热量,进而加快刀具的热化学磨损。只有当切削温度超过刀具耐热温度后,刀具寿命才会降低。图1所示为用CBN刀具硬车削钨基合金的情形。
电镀立方氮化硼刀具是用电镀埋砂的方法,以金属镍、铜和钴等作结合剂,把CBN的细小颗粒包镶在一定尺寸和几何外形的刀具基体表面上,再经由适当修磨制成。
立方氮化硼刀具主要用于精加工和半精加工,因此背吃刀量一般较小,通常在2mm以下;进给量为0.05~0.4mm/r。例如,俄罗斯的T-10(PCBN)刀片具有较好的抗冲击机能,它既可用于精加工和半精加工,也可用于背吃刀量达6mm的粗加工。为了进步刀刃强度,刃口上须磨出负倒棱,倒棱宽度可取br1=0.1~0.3mm,倒棱前角γ0=-6°~-20°;刀尖需适当修圆,修圆半径rε=0.2~0.8mm。日本无机材料所出产的单晶CBN直径达3mm。 PCBN/CC可用焊或机夹方式制作刀具。用BNX25加工淬硬钢时推荐的切削前提是切削速度为120~200m/min,进给量为0.15~0.3mm/r和背吃刀量为0.2~0.5mm。
人造立方氮化硼超硬刀具材料,目前单晶的向粗颗粒、高强度、多功能方向发展。
7.PCBN刀具的非常规使用
立方氮化硼刀具使用前,需将前、后刀面进行研磨,以减小切削过程中的摩擦,同时也可进步切削刃的直线度,防止刀具的非正常磨损。它是采用化学气相沉积法(CVD)在通用型钨钴(K)类硬质合金基体上(原则上可涂覆在任何基体上)涂覆一薄层立方氮化硼的超硬材料。表2所示为我国贵州第六砂轮厂出产的DLS-F(PCBN)刀片在加工不同工件材料时刀具几何参数的应用实例。它是以车、铣代替磨削的最佳刀具之一。例如美国GE(通用电器)企业出产的BZN刀片、俄罗斯的Toma-10刀片、日本住友电工企业的BN刀片,以及我国出产的LDP-J-CF、DLS-F、LF和LBN-Y型等系列刀片均为PCBN复合刀片。
4.防止水解作用的方法
表4 LDP-J-CFⅡ型聚晶立方氮化硼刀具的切削用量
表3中列出了CIRP(国际出产工程学会)推荐的PCBN刀具的切削用量
因为有金属软化效应,所以立方氮化硼刀具最合用于硬态材料的高速切削、干式切削等提高前辈切削加工工艺,如加工60HRC以上硬度的工件,其寿命要高出硬质合金刀具10倍以上。首先在精加工和半精加工时,在某些情况下甚至粗加工工序中,用其加工淬硬钢、冷硬铸铁、35HRC以上的钴基和镍基高温合金及其它难加工材料也是有效的。
尽管立方氮化硼刀具能承受1300~1400℃的切削温度,但应留意,CBN在高温(1000℃左右)下,会同水蒸气及空气中的氧起反应,天生氨和硼酸(BN+3H2O→H3BO3+ NH3),这种化学反应称为水解作用,会加速刀具的磨损。
这是由于,随切削速度的进步和切削温度上升,被切削层金属软化,硬度降低,而立方氮化硼刀具因为热不乱性较高而并不软化,致使刀具与工件二者的硬度差加大,刀具磨损减慢,使切削加工更易于进行,这一特性称为金属软化效应。

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