立方氮化硼(CBN)在切削加工中的應(yīng)用　　用PCBN刀片精車淬硬鋼 　　加工硬鑄鐵和灰口鑄鐵 　　高速鏜削鑄件孔 　　鉸削淬硬鋼或硬鑄件小孔用于難加工材料的切削加工　　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(jìn)給量在0.05～0.025mm/r，精車后的工件表面粗糙度為Ra0.3～0.6 m，尺寸精度可達(dá)0.013mm。若能采用剛性好的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)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(dá)Ra0.3 m，尺寸精度可達(dá)0.01mm，可達(dá)到用數(shù)控磨床加工的水平。 如果機(jī)床剛性好，選用的切削速度較低，則選用PCBN復(fù)合刀片可精車斷續(xù)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(shí)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?yàn)樵谳^高的切削速度下，大量的切削熱由切屑帶走，很少會(huì)停留在工件表面而影響加工表面質(zhì)量和精度。 精車刀片宜選用強(qiáng)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(hù)刀具刃口，使用前需用細(xì)油石倒棱。 精車淬硬工件是一門新工藝，實(shí)施前需做工藝試驗(yàn)，可用與工件材料、硬度和大小相同的棒料，在同類機(jī)床上進(jìn)行精加工或粗加工試驗(yàn)，關(guān)鍵是要試驗(yàn)刀具與切削參數(shù)的選擇及工藝系統(tǒng)是否有足夠的剛性。該工藝目前國內(nèi)已經(jīng)采用，如一汽集團(tuán)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(shù)為Vc=150m/min,f=0.1mm/r，ap=0.2～0.3mm，實(shí)現(xiàn)了以車代磨。加工硬鑄鐵　　用PCBN刀具車削淬硬鋼時(shí)，要求工件淬火硬度高于45～55HRC，加工硬鑄鐵時(shí)，只要硬度達(dá)到中等硬度水平(45HRC)，就會(huì)取得良好的加工效果。如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)線上加工，與槍鉸導(dǎo)管孔一道進(jìn)行。所采用的切削用量為：Vc=71.6m/min，Vf=26.5mm/min，ap=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(zhì)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Ra0.4 m，閥座面擺差 0.05mm。東風(fēng)汽車公司發(fā)動(dòng)機(jī)廠自1988年使用PCBN刀具后，其效果一直保持穩(wěn)定，較好地解決了引進(jìn)設(shè)備的刀具國產(chǎn)化問題。隨著中國汽車制造業(yè)的高速發(fā)展，國內(nèi)刀具行業(yè)也異常活躍，蓬勃發(fā)展，國內(nèi)外的刀具公司都看中了中國這個(gè)大市場，國際上著名的刀具和刀輔具公司及其產(chǎn)品幾乎都進(jìn)入了中國，如瑞典的Sadvik攜旗下Coroman、Titex、Walter,等公司, 德國的Mapal、laitz、Guhring,以色列的Iscar、日本的OSG，大昭和等，美國的Valinite、Ingosoll,等。這些外國刀具公司在剛進(jìn)入中國時(shí)，對中國超硬刀具市場的發(fā)展估計(jì)并不足，有的僅是委托中國代理商銷售一部分刀具，售后服務(wù)等工作還未能有力跟上，逐漸地他們認(rèn)識到這個(gè)市場的重要性，開始在中國設(shè)立辦事處，并進(jìn)而在中國進(jìn)行直接銷售，原來實(shí)行的單一代理方式也開始變化，近兩年更有了新的本質(zhì)的變化，很多國外刀具公司開始在中國設(shè)廠，直接在中國當(dāng)?shù)刂圃斓毒?、提供各種服務(wù)，如山高公司在上海設(shè)立了制造工廠，山特維克在廊坊設(shè)立了工廠，住友電氣在天津設(shè)立了工廠，肯納、歐士機(jī)等在上海都設(shè)有工廠，藍(lán)幟公司最近在南京新擴(kuò)建了其工廠，增加了刀具制造和刃磨設(shè)備，格林公司在上海的具有珩磨刀具制造和修磨功能的工廠也即將正式開業(yè)。專門制造和修磨各種客戶需求的特殊刀具，其特點(diǎn)是反應(yīng)快，不管批量大小，且能及時(shí)到現(xiàn)場進(jìn)行直接技術(shù)支持。另外以舒伯哈特公司為首的專業(yè)做超硬刀具的公司也同樣在上海設(shè)立了生產(chǎn)工廠，專門進(jìn)行超硬刀具如金剛石刀具和CBN刀具的加工和修磨工作，其業(yè)務(wù)量也很大，幫助不少客戶解決了超硬刀具的修磨工作。高速銑削灰口鑄鐵　　高速銑削灰鑄鐵時(shí)，一般粗加工當(dāng)然可以使用K類硬質(zhì)合金，精加工可用氦化硅陶瓷刀片。如在一個(gè)裝有8塊刀片的端銑刀上改用只裝對稱式的兩片PCBN刀片，并將切削速度提高4倍，其結(jié)果是金屬切除率相同，而切削力卻下降3/4，刀具壽命與加工質(zhì)量超過前者。 對珠光體鑄鐵與冷硬鑄鐵，也宜采用PCBN刀具進(jìn)行高速加工，與其它刀具材料比較，可提高切削速度、延長刀具壽命、降低了表面粗糙度。在高速鏜桿上采用成對鑲片PCBN鏜刀與單片鏜刀相比，其平衡性好，從而增加了鏜桿的剛性，在給定的進(jìn)給量下，采用PCBN雙刀片鏜孔可獲得高的金屬切除率與表面質(zhì)量。 目前國內(nèi)已有較多的發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠，對氣缸體的缸孔(或缸套)精加工已使用PCBN刀具。如上海大眾和一汽集團(tuán)的發(fā)動(dòng)機(jī)廠，缸孔精鏜均采用PCBN刀片并可自動(dòng)補(bǔ)償( c=500m/min，f=0.2mm/r，ap=0.1mm)。所以加工出的缸孔精度高、尺寸穩(wěn)定，而且生產(chǎn)效率高，刀具壽命長。 對于小孔鏜削，雖可使用陶瓷或涂層刀片，但刀片應(yīng)帶有負(fù)前角，這將增加切削和排屑的阻力，易使細(xì)長鏜桿產(chǎn)生振動(dòng)。若用PCBN刀具進(jìn)行高速鏜削，其孔的表面質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高。對這類工件的孔加工宜采用CBN電鍍鉸刀。這種鉸刀是以其硬度為42HRC的45號鋼或9CrSi鋼作為基體，具有前后導(dǎo)向和切削部分，其基體制造精度要高，設(shè)計(jì)要合理。如其鉸刀的前導(dǎo)向部分直徑要小于切削刃部分直徑0.04mm，切削區(qū)的長度要大于工件孔深，后導(dǎo)向的長度要大于切削區(qū)長度，其直徑應(yīng)小于切削刃部直徑0.02mm。為了在鉸削中能用切削液沖洗切屑和冷卻潤滑加工表面，其鉸刀基體上開有兩條較深的螺旋槽。 如某廠加工淬火鋼工件孔f12.06 0.05mm，硬度為45HRC，底孔尺寸為f12 0.01mm，要求孔的圓柱度為0.005mm，表面粗糙度為Ra0.2 m。采用一組五把的電鍍CBN鉸刀加工后，取得較好的經(jīng)濟(jì)效果。有的發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠采用金剛石或CBN電鍍鉸刀對氣缸體的主軸承孔進(jìn)行珩鉸，代替原來的珩磨加工，使加工效率提高了數(shù)倍，且質(zhì)量穩(wěn)定。采用帶正前角的PCBN刀具，選用適當(dāng)?shù)那邢鲄?shù)，即Vc=100m/min,f=0.05～0.2mm，ap=0.1～0.2mm，采用極壓型乳化液或油冷卻液，可加工奧氏體不銹鋼(45HRC)、高溫合金鋼、高錳鋼、高強(qiáng)度鋼及高鎳合金鋼等材料，可獲得較高的加工效率和表面質(zhì)量。立方氮化硼(CBN)在切削加工中的應(yīng)用　　用PCBN刀片精車淬硬鋼　　加工硬鑄鐵和灰口鑄鐵　　高速鏜削鑄件孔　　鉸削淬硬鋼或硬鑄件小孔用于難加工材料的切削加工　　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(jìn)給量在0.05～0.025mm/r，精車后的工件表面粗糙度為Ra0.3～0.6 m，尺寸精度可達(dá)0.013mm。若能采用剛性好的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)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(dá)Ra0.3 m，尺寸精度可達(dá)0.01mm，可達(dá)到用數(shù)控磨床加工的水平。 如果機(jī)床剛性好，選用的切削速度較低，則選用PCBN復(fù)合刀片可精車斷續(xù)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(shí)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?yàn)樵谳^高的切削速度下，大量的切削熱由切屑帶走，很少會(huì)停留在工件表面而影響加工表面質(zhì)量和精度。 精車刀片宜選用強(qiáng)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(hù)刀具刃口，使用前需用細(xì)油石倒棱。 精車淬硬工件是一門新工藝，實(shí)施前需做工藝試驗(yàn)，可用與工件材料、硬度和大小相同的棒料，在同類機(jī)床上進(jìn)行精加工或粗加工試驗(yàn)，關(guān)鍵是要試驗(yàn)刀具與切削參數(shù)的選擇及工藝系統(tǒng)是否有足夠的剛性。該工藝目前國內(nèi)已經(jīng)采用，如一汽集團(tuán)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(shù)為Vc=150m/min,f=0.1mm/r，ap=0.2～0.3mm，實(shí)現(xiàn)了以車代磨。加工硬鑄鐵　　用PCBN刀具車削淬硬鋼時(shí)，要求工件淬火硬度高于45～55HRC，加工硬鑄鐵時(shí)，只要硬度達(dá)到中等硬度水平(45HRC)，就會(huì)取得良好的加工效果。如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)線上加工，與槍鉸導(dǎo)管孔一道進(jìn)行。所采用的切削用量為：Vc=71.6m/min，Vf=26.5mm/min，ap=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(zhì)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Ra0.4 m，閥座面擺差 0.05mm。東風(fēng)汽車公司發(fā)動(dòng)機(jī)廠自1988年使用PCBN刀具后，其效果一直保持穩(wěn)定，較好地解決了引進(jìn)設(shè)備的刀具國產(chǎn)化問題。隨著中國汽車制造業(yè)的高速發(fā)展，國內(nèi)刀具行業(yè)也異常活躍，蓬勃發(fā)展，國內(nèi)外的刀具公司都看中了中國這個(gè)大市場，國際上著名的刀具和刀輔具公司及其產(chǎn)品幾乎都進(jìn)入了中國，如瑞典的Sadvik攜旗下Coroman、Titex、Walter,等公司, 德國的Mapal、laitz、Guhring,以色列的Iscar、日本的OSG，大昭和等，美國的Valinite、Ingosoll,等。這些外國刀具公司在剛進(jìn)入中國時(shí)，對中國超硬刀具市場的發(fā)展估計(jì)并不足，有的僅是委托中國代理商銷售一部分刀具，售后服務(wù)等工作還未能有力跟上，逐漸地他們認(rèn)識到這個(gè)市場的重要性，開始在中國設(shè)立辦事處，并進(jìn)而在中國進(jìn)行直接銷售，原來實(shí)行的單一代理方式也開始變化，近兩年更有了新的本質(zhì)的變化，很多國外刀具公司開始在中國設(shè)廠，直接在中國當(dāng)?shù)刂圃斓毒摺⑻峁└鞣N服務(wù)，如山高公司在上海設(shè)立了制造工廠，山特維克在廊坊設(shè)立了工廠，住友電氣在天津設(shè)立了工廠，肯納、歐士機(jī)等在上海都設(shè)有工廠，藍(lán)幟公司最近在南京新擴(kuò)建了其工廠，增加了刀具制造和刃磨設(shè)備，格林公司在上海的具有珩磨刀具制造和修磨功能的工廠也即將正式開業(yè)。專門制造和修磨各種客戶需求的特殊刀具，其特點(diǎn)是反應(yīng)快，不管批量大小，且能及時(shí)到現(xiàn)場進(jìn)行直接技術(shù)支持。另外以舒伯哈特公司為首的專業(yè)做超硬刀具的公司也同樣在上海設(shè)立了生產(chǎn)工廠，專門進(jìn)行超硬刀具如金剛石刀具和CBN刀具的加工和修磨工作，其業(yè)務(wù)量也很大，幫助不少客戶解決了超硬刀具的修磨工作。高速銑削灰口鑄鐵　　高速銑削灰鑄鐵時(shí)，一般粗加工當(dāng)然可以使用K類硬質(zhì)合金，精加工可用氦化硅陶瓷刀片。如在一個(gè)裝有8塊刀片的端銑刀上改用只裝對稱式的兩片PCBN刀片，并將切削速度提高4倍，其結(jié)果是金屬切除率相同，而切削力卻下降3/4，刀具壽命與加工質(zhì)量超過前者。 對珠光體鑄鐵與冷硬鑄鐵，也宜采用PCBN刀具進(jìn)行高速加工，與其它刀具材料比較，可提高切削速度、延長刀具壽命、降低了表面粗糙度。在高速鏜桿上采用成對鑲片PCBN鏜刀與單片鏜刀相比，其平衡性好，從而增加了鏜桿的剛性，在給定的進(jìn)給量下，采用PCBN雙刀片鏜孔可獲得高的金屬切除率與表面質(zhì)量。 目前國內(nèi)已有較多的發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠，對氣缸體的缸孔(或缸套)精加工已使用PCBN刀具。如上海大眾和一汽集團(tuán)的發(fā)動(dòng)機(jī)廠，缸孔精鏜均采用PCBN刀片并可自動(dòng)補(bǔ)償( c=500m/min，f=0.2mm/r，ap=0.1mm)。所以加工出的缸孔精度高、尺寸穩(wěn)定，而且生產(chǎn)效率高，刀具壽命長。 對于小孔鏜削，雖可使用陶瓷或涂層刀片，但刀片應(yīng)帶有負(fù)前角，這將增加切削和排屑的阻力，易使細(xì)長鏜桿產(chǎn)生振動(dòng)。若用PCBN刀具進(jìn)行高速鏜削，其孔的表面質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高。對這類工件的孔加工宜采用CBN電鍍鉸刀。這種鉸刀是以其硬度為42HRC的45號鋼或9CrSi鋼作為基體，具有前后導(dǎo)向和切削部分，其基體制造精度要高，設(shè)計(jì)要合理。如其鉸刀的前導(dǎo)向部分直徑要小于切削刃部分直徑0.04mm，切削區(qū)的長度要大于工件孔深，后導(dǎo)向的長度要大于切削區(qū)長度，其直徑應(yīng)小于切削刃部直徑0.02mm。為了在鉸削中能用切削液沖洗切屑和冷卻潤滑加工表面，其鉸刀基體上開有兩條較深的螺旋槽。 如某廠加工淬火鋼工件孔f12.06 0.05mm，硬度為45HRC，底孔尺寸為f12 0.01mm，要求孔的圓柱度為0.005mm，表面粗糙度為Ra0.2 m。采用一組五把的電鍍CBN鉸刀加工后，取得較好的經(jīng)濟(jì)效果。有的發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠采用金剛石或CBN電鍍鉸刀對氣缸體的主軸承孔進(jìn)行珩鉸，代替原來的珩磨加工，使加工效率提高了數(shù)倍，且質(zhì)量穩(wěn)定。采用帶正前角的PCBN刀具，選用適當(dāng)?shù)那邢鲄?shù)，即Vc=100m/min,f=0.05～0.2mm，ap=0.1～0.2mm，采用極壓型乳化液或油冷卻液，可加工奧氏體不銹鋼(45HRC)、高溫合金鋼、高錳鋼、高強(qiáng)度鋼及高鎳合金鋼等材料，可獲得較高的加工效率和表面質(zhì)量。