隨著現代技術和切削技術的不斷髮展,很多刀具材料相繼出現,刀具發展由高速鋼刀具—硬質合金刀具—吐塗層硬質合金刀具—陶瓷刀具—立方氮化硼刀具。其中立方氮化硼刀具1970年開始使用於切削刀具,並且由於其良好的加工性和可高速切削的性能,使之成為加工高硬度難加工材料的手選擇刀具材料。接下來就具體介紹一下立方氮化硼刀具的性能和適合加工領域。
工具/原料
立方氮化硼刀具性能,分類,應用
方法/步驟
一、立方氮化硼刀具的性能
(1)硬度高,耐磨性好:立方氮化硼刀具的硬度僅此與金剛石刀具,和金剛石刀具統稱為超硬刀具。由於其較高的硬度也使立方氮化硼刀具具有良好的耐磨性。
(2)具有很高的熱穩定性:耐熱性可達1400℃~1500℃,比金剛石的耐熱性(700℃~800℃)高出一倍,是刀具材料中耐熱性最高的,故可加工高溫合金材料。
(3)具有很好的化學穩定性:與鐵系材料到1200℃~1300℃不起化學作用。
(4)良好的導熱性:CBN的導熱係數(79.54 W/m.k)僅次於金剛石(146.5 W/m.k),隨著切削速度的提高,CBN的導熱係數也逐漸增高。這有利於降低切削區的溫度而減少擴散磨損。
(5)韌性差,脆性大:只能用於精加工工序餘量小的工件,不能斷續切削。
二、立方氮化硼刀具的分類
立方氮化硼刀具分為整體聚晶立方氮化硼刀具和焊接式立方氮化硼刀具(如下圖)。整體聚晶立方氮化硼刀具是通體都是一種材質—立方氮化硼,此刀片中間沒有孔,屬於機夾可轉位刀具,需專門配置刀杆;二焊接式立方氮化硼刀具是隻有刀尖部位是立方氮化硼材料,其他是硬質合金材料。此類中間有中間孔,市面上有很多國標刀杆與之相配。
三、立方氮化硼刀具的應用
隨著切削技術的不斷髮展,立方氮化硼刀具廣泛應用於高硬度難加工材料的加工。
(1)立方氮化硼刀具可以車代磨,硬車削高硬度難加工材料
由於立方氮化硼刀具具有較高的硬度和耐磨性,紅硬性。所以採用華菱超硬整體聚晶立方氮化硼刀具可以車代磨硬車削高硬度難加工材料。如BN-H10材質硬車削汽車零部件齒輪,加工效果是陶瓷刀具的5-6倍。
(2)高速切削
隨著現代技術的發展,由於部分工件如汽車零部件剎車盤、制動鼓均屬於批量生產,由數控車床鑄件替代普通車床加工剎車盤、制動鼓。可高轉速,高質量的加工工件。其中立方氮化硼刀具對線速度不敏感,可高速切削工件。如BN-S30材質高效切削剎車盤、制動鼓,在保證工件的要求粗光潔度和尺寸要求的同時,生產節拍是塗層刀具的1/2。
(3)乾式切削
立方氮化硼刀具加工工件時採用乾式切削,減少環境汙染,如BN-K1材質加工高硬度鑄鐵,鑄鐵都知道鑄造成型,表面餘量大切屑多,採用塗層刀具或陶瓷刀具根本無法加工,還是溼式切削,鐵屑不容易清理。採用立方氮化硼刀具BN-K1材質,不僅可大餘量切削高硬度鑄鐵,不添加切削液,不僅可保證現場衛生,而且鐵屑方面回收利用。
四、立方氮化硼刀具加工領域
(1)由於其良好的加工性能,可加工高硬度鑄鐵,如冷硬鑄鐵,鎳硬鑄鐵,高鉻鑄鐵,高鎳鉻鑄鐵。高硬度鑄鐵眾所周知,鑄造過程中不可避免的存在鑄造缺陷,面對鑄造缺陷立方氮化硼刀具BN-K1材質不僅不需對工件表面進行磨平,而且直接大餘量車削,並且不會出現立方氮化硼刀具BN-K1劇烈磨損或崩刀等現象。
(2)可高效切削淬火鋼零件:是機械加工現場最常見的零部件。經過熱處理後的零件硬度高,具有良好的使用性能,廣泛應用於交通,風電行業,機械重工,冶金行業等領域。對於此類零部件多數是精加工工序,餘量小余0.5mm,對於此類可選擇焊接式立方氮化硼刀具,如BN-H11材質,BN-H21材質,BN-S200材質等,根據不同工件的性能,選擇合適的立方氮化硼材質。如大型工件熱處理後變形量和餘量大於2mm,可選擇BN-S20材質。如遇到斷續時也不必擔心會崩刀或不耐磨。
(3)可加工灰鑄鐵零部件:灰鑄鐵硬度低,具有良好的減震性和減磨性,故佔有很大的零部件市場。如汽車零部件剎車盤、制動鼓為最典型的灰鑄鐵零部件。加工此類工件主要要求的是工件光潔度和平行度。還有就是效率的問題。加工此類工件粗加工可選擇BN-S30材質,精加工可選擇BN-S300材質和BN-K20材質。不僅高效率低成本,而且刀具壽命是塗層刀具的20倍。
(4)可加工高溫合金、粉末冶金零部件:目前,高溫合金、粉末冶金常用於航空行業領域,在加工此類工件時常出現刀具不耐磨的問題,由於粉末冶金獨特的多孔性能,常導致刀具不耐磨,刀刃出現裂紋等。之後採用立方氮化硼刀具BN-K20材質和BN-K11材質加工高溫合金、粉末冶金零部件,對於餘量在0.3mm以內的可一刀加工完成,高效率低成本。
五、總結
隨著立方氮化硼刀具的廣泛應用,使高硬度難加工材料不在難以加工,這也表示了只要刀具行業不斷順應時代的發展,研製出高質量、高性能的刀具材質或組合刀具,才能為公司獲得利益,和進一步推動中國製造業的發展。