|
热门文章
推荐文章
最新文章
|
PCBN刀具技术的最新进展
原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:1
本文章共3246字，分2页，当前第1页，快速翻页：
|
1．引言
随着制造技术的发展，切削加工作为制造技术的主要基础工艺，进入了以发展高速切削、开发新的切削工艺和加工方法、提供成套技术为特征的发展新阶段。与此同时，刀具技术也向着高硬度、高速度、高精度和干式加工方向发展，在汽车、航空航天、能源、军事、模具等领域发挥着重要作用。
PCBN刀具、陶瓷刀具、涂层刀具等均具有很高的硬度、耐磨性和化学稳定性，适于高速切削、干式切削、硬态切削等绿色制造的要求。由于PCBN刀具在加工精度、切削效率、刀具寿命等各个方面具有无可比拟的优越性，因此，PCBN刀具的推广应用可创造巨大的经济效益。
2．PCBN刀具的性能
立方氮化硼（CBN）是氮化硼（BN）的同素异构体之一，其结构与金刚石相似，化学键类型相同，晶格常数相近，因此具有与金刚石相近的硬度和强度。
聚晶立方氮化硼（PCBN）是由CBN作为主要成分与结合剂在高温高压下烧结而成的聚晶体，结合剂主要有金属型（以Co、Ni为代表）或陶瓷型（以TiC、TiN、Al2O3为代表）。
2.1 PCBN刀具的特性
（1）具有较高的硬度和耐磨性
CBN微粉的显微硬度为8000～9000HV，其烧结体PCBN的硬度一般为3000～5000HV。在切削耐磨材料时其耐磨性是硬质合金刀具的50倍、涂层硬质合金刀具的30倍、陶瓷刀具的25倍。
（2）具有很高的热稳定性
PCBN的耐热性可达1400℃～1500℃，PCBN在800℃时的硬度还高于陶瓷和硬质合金的常温硬度。因此PCBN刀具适于加工淬硬钢、铸铁、高温合金钢等高硬度耐磨材料。
（3）具有优良的化学稳定性
PCBN的化学惰性特别大，在1200℃～1300℃时也不与铁系材料发生化学反应，与碳在2000℃时才发生反应；在中性、还原性的气体中，对酸、碱都是稳定的；其对各种材料的粘结、扩散作用比硬质合金小得多，因此PCBN刀具特别适合加工钢铁材料。
（4）具有较好的导热性
在各类刀具材料中，PCBN的导热性仅次于金刚石，导热系数为1300W/（m℃），而且随着温度的升高，PCBN的导热系数是增加的。
（4）具有较低的摩擦系数
CBN的摩擦系数为0.1～0.3，随着切削速度的提高，摩擦系数减小。这一特性导致切削时刀屑间摩擦减小，切削变形减小，切削力降低，加工表面质量提高。
2.2 PCBN刀具的应用
制造技术和难加工材料的发展推动着刀具技术的发展。PCBN刀具的红硬性、耐磨性在硬态干式切削难加工材料中具有很大的优势。PCBN刀具比陶瓷刀具有较高的冲击强度和抗破碎性能，通常用来加工硬度高于50HRC的材料，在切削温度高达2000℃时仍具有很高的硬度，而在同样条件下金刚石可能会溶解并转化成石墨。因此，在切削淬硬金属时，机床刚性可以稍差。此外，一些特制的PCBN刀具能抵御高功率粗加工的切削负荷、间断切削的冲击以及精加工时的磨损和切削热。
早期的PCBN刀具坚硬但缺乏足够的韧性，随着刀具材料技术的发展和制造工艺的日益先进，使PCBN刀具的材料和韧性发生了很大的变化。目前PCBN刀具能够更加广泛地满足特殊工件材料加工过程的要求，已广泛应用于车削、铣削和镗削等加工领域。如汽车工业运用新的大颗粒整体PCBN刀片高效切削难加工合金铸铁而取代原先的磨削加工；模具行业采用PCBN刀具高速精铣淬硬钢模具完成型面精加工已成为模具制造行业的新工艺。
3．PCBN刀具的设计
PCBN刀具作为21世纪更新换代的新型刀具材料，已显示出巨大的经济效益，引起了世界各工业国家的密切关注。PCBN刀具在设计和制造使用方面取得了很大的进展。
3.1 修光刃（Wiper）技术
由于修光刃技术改变了刀尖圆角半径，进给率提高一倍，可实现高进给切削；如果切削参数不变，则表面质量提高一倍。因此Sandvik Coromant公司将Wiper技术引入PCBN刀片的范围，用于高生产率和高表面质量外圆和内圆切削工序，在精加工以及半精加工和粗加工车削中都取得了巨大的成功。在越来越多淬硬材料的加工方法中，利用Wiper技术，车削已经增强了对磨削的竞争优势。
东芝公司采用Wiper技术研制出4种新型PCBN刀片BX310、BX330型刀片适于连续或断续切削硬度为50～60HRC的淬硬钢。这种刀片由中等CBN颗粒与耐热陶瓷粘结剂烧结而成，可提高刀具的表面质量，增强刀具的抗磨损性能；BX930、BX950型刀片适于高速精加工耐热合金钢、铸铁、铁系物质。这种刀片是由高含量的CBN颗粒与Co及碳化物烧结而成，增强了刀具横向抗断裂的性能。
|
 本文章所属分类： 首页
→ 机修修理工具
|
文章搜索
|
您的位置：技术工种之机修知识网
→ 机修修理工具
→ 正文