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当立方氦化硼CBN在切削加工中的应用

发布时间:2021-09-15 03:10:24 阅读: 来源:染色机厂家

立方氦化硼(CBN)在切削加工中的应用

立方氦化硼(CBN)是继人造金刚石之后,人工合成的一种新型超硬刀具切削材料,其硬度仅次于金刚石,在切削和磨销加工中得到广泛应用。

立方氦化硼(CBN)在切削加工中的应用

1.用PCBN刀片精车淬硬钢

采用PCBN刀具精车淬硬钢,其工件硬度高于45HRC,效果最好。其切削速度一般为80~120m/min,工件硬度越高,切削速度宜取低值,如车硬度为70HRC的工件,其切削速度宜选60~80m/min。精车的切深在0.1~0.3mm,进给量在0.05~0.025mm/r,精车后的工件表面粗糙度为Ra0.3~0.6μm,尺寸精度可达0.013mm。若能采用刚性好的标准数控车床加工,PCBN刀具的刚性好和刃口锋利,则精车后的工件表面粗糙度可达Ra0.3μm,尺寸精度可达0.01mm,可达到用数控磨床加工的水平。

如果机床刚性好,选用的切削速度较低,则选用PCBN复合刀片可精车断续表面。

精车以下我们分析了装备会出现的几个故障加工余量一般为0.3mm左右,尽可能提高工件淬火前的尺寸精度和减少热变形,以保证精车时切削余量均匀,延长PCBN刀具的使用寿命。

精车一般不用切削液,因为在较高的切削速度下,大量的切削热由切屑带走,很少会停留在工件表面而影响加工表面质量和精度。

精车刀片宜选用强度和韧性高的80°菱形刀片,刀尖半径在0.8~1.2mm之间,为保护刀具刃口,使用前需用细油石倒棱。

精车淬硬工件是一门新工艺,实施前需做工艺试验,可用与工件材料、硬度和大小相同的棒料,在同类机床上进行精加工或粗加工试验,关键是要试验刀具与切削参数的选择及工艺系统是否有足够的刚性。该工艺目前国内已经采用,如一汽集团用PCBN刀具加工渗碳淬火(58~63HRC)的20CrMnTi变速箱齿轮拨叉槽,采用的工艺参数为υc=150m/min, f=0.1mm/r,αp=0.2~0.3mm,实现了以车代磨。

2.加工硬铸铁和灰口铸铁

(1)加工硬铸铁

用PCBN刀具车削淬硬钢时,要求工件淬火硬度高于45~55HRC,加工硬铸铁时,只要硬度达到中等硬度水平(45HRC),就会取得良好的加工效果。如汽车发动机缸盖上的排气阀座,该阀座是采用含铜、钼的高铬合金铸铁大多地方几近空白;另外一方面我国近几年来工业发展迅速材料,其硬度一般约为44HRC,其阀座上孔采用锪(铰)、车两种工艺,大多是在专用自动线上加工,与枪铰导管孔一道进行。所采用的切削用量为: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,与以往采用的各种硬质合金刀片加工相比,刀具平均耐用度为1200件,加工表面粗糙度为Ra0.4μm,阀座面摆差 ≤0.05mm。东风汽车公司发动机厂自1988年使用PCBN刀具后,其效果一直保持稳定,较好地解决了引进设备的刀具国产化问题。

(2)高速铣削灰口铸铁

高速铣削灰铸铁时,一般粗加工当然可以使用K类硬质合金,精加工可用氦化硅陶瓷刀片。如在一个装有8块刀片的端铣刀上改用只装对称式的两片PCBN刀片,并将切削速度提高4倍,其结果是金属切除率相同,而切削力却下降3/4,刀具寿命与加工质量超过前者。

对珠光体铸铁与冷硬铸铁,也宜采用PCBN刀具进行高速加工,与其它刀具材料比较,可提高切削速度、延长刀具寿命、降低了表面粗糙度。

3.高速镗削铸件孔

在高速镗杆上采用成对镶片PCBN镗刀与单片镗刀相比,其平衡性好,从而增加了镗杆的刚性,在给定的进给量下,采用PCBN双刀片镗孔可获得高的金属切除率与表面质量。

目前国内已有较多的发动机制造厂,对气缸体的缸孔(或缸套)精1地鸡毛加工已使用PCBN刀具。如上海大众和一汽集团的发动机厂,缸孔精镗均采用PCBN刀片并可自动补偿(υc=500m/min,f=0.2mm/r,αp=0.1mm)。所以加工出的缸孔精度高、尺寸稳定,而且生产效率高,刀具寿命长。

对于小孔镗削,虽可使用陶瓷或涂层刀片,但刀片应带有负前角,这将增加切削和排屑的阻力,易使细长镗杆产生振动。若用PCBN刀具进行高速镗削,其孔的表面质量好、生产效率高。

4.铰削淬硬钢或硬铸件小孔

对这类工件的孔加工宜采用CBN电镀铰刀。这种铰刀是以其硬度为42HRC的45号钢或9CrSi钢作为基体,具有前后导向和切削部分,其基体制造精度要高,设计要合理。如其铰刀的前导向部分直径要小于切削刃部分直径0.04mm,切削区的长度要大于工件孔深,后导向的长度要大于切削区长度,其直径应小于切削刃部直径0.02mm。为了在铰削中能用切削液冲洗切屑和冷却润滑加工表面,其铰刀基体上开有两条较深的螺旋槽。

如某厂加工淬火钢工件孔φ12.06±0.05mm,硬度为45HRC,底孔尺寸为φ12±0.01mm,要求孔的圆柱度为0.005mm,表面粗糙度为 Ra0.2μm。采用一组五把的电镀CBN铰刀加工后,取得较好的经济效果。有的发动机制造厂采用金刚石或CBN电镀铰刀对气缸体的主轴承孔进行珩铰,代替原来的珩磨加工,使加工ZL.7 1种PE管件注塑机封胶油缸水冷结构效率提高了数倍,且质量稳定。

5.用于难加工材料的切削加工

采用带正前角的PCBN刀具,选用适当的切削参数,即υc=100m/min,f=0.05~0.2mm,αp=0.1~0.2mm,采用极压型乳化液或油冷却液,可加工奥氏体不锈钢(45HRC)、高温合金钢、高锰钢、高强度钢及高镍合金钢等材料,可获得较高的加工效率和表面质量。(end)

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