刀具材料立方氦化硼(CBN)的發(fā)展與應(yīng)用(上)

“21世紀(jì)是高科技時代，產(chǎn)品必須是有高性能、高質(zhì)量才有市場，企業(yè)才有生命力。為此，應(yīng)盡快提高制造技術(shù)水平，而推廣使用CBN工具提高制造技術(shù)是一種有力措施，這不僅需要有關(guān)主管部門的有力資助和支持，有組織、有計劃地逐步推廣CBN工具的技術(shù)配套與使用，同時也要求用戶勇于接受新材料、新技術(shù)，改變過去陳舊的生產(chǎn)觀念與管理方法，即刀(磨)具均消耗費(fèi)用指標(biāo)很低，只許占產(chǎn)品成本的1/100左右，而不是以提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量為準(zhǔn)，這樣會限制優(yōu)質(zhì)高效的刀(磨)具應(yīng)用與先進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)能力的發(fā)揮。實踐證明，CBN刀(磨)具的成效不僅可提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量，而且也可提高經(jīng)濟(jì)效益。”

　　立方氦化硼(CBN)是繼人造金剛石之后，人工合成的一種新型超硬刀具切削材料，其硬度僅次于金剛石，在切削和磨銷加工中得到廣泛應(yīng)用。

　　立方氦化硼(CBN)在切削加工中的應(yīng)用

　　1.用PCBN刀片精車淬硬鋼

　　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Ra0.3～0.6μm，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)Ra0.3μm，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，因為在較高的切削速度下，大量的切削熱由切屑帶走，很少會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，實施前需做工藝試驗，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，關(guān)鍵是要試驗刀具與切削參數(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υc=150m/min, f=0.1mm/r，αp=0.2～0.3mm，實現(xiàn)了以車代磨。

　　2.加工硬鑄鐵和灰口鑄鐵

　　(1)加工硬鑄鐵

　　用PCBN刀具車削淬硬鋼時，要求工件淬火硬度高于45～55HRC，加工硬鑄鐵時，只要硬度達(dá)到中等硬度水平(45HRC)，就會取得良好的加工效果。如汽車發(fā)動機(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：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，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Ra0.4μm，閥座面擺差≤0.05mm。東風(fēng)汽車公司發(fā)動機(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。