刀具材料立方氦化硼(CBN)的發(fā)展與應用(中)

(2)高速銑削灰口鑄鐵

　　高速銑削灰鑄鐵時，一般粗加工當然可以使用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。

　　3.高速鏜削鑄件孔

　　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)動機制造廠，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的發(fā)動機廠，缸孔精鏜均采用PCBN刀片并可自動補償(υc=500m/min，f=0.2mm/r，αp=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，但刀片應帶有負前角，這將增加切削和排屑的阻力，易使細長鏜桿產(chǎn)生振動。若用PCBN刀具進行高速鏜削，其孔的表面質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高。

　　4.鉸削淬硬鋼或硬鑄件小孔

　　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，具有前后導向和切削部分，其基體制造精度要高，設計要合理。如其鉸刀的前導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，后導向的長度要大于切削區(qū)長度，其直徑應小于切削刃部直徑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φ12.06±0.05mm，硬度為45HRC，底孔尺寸為φ12±0.01mm，要求孔的圓柱度為0.005mm，表面粗糙度為Ra0.2μm。采用一組五把的電鍍CBN鉸刀加工后，取得較好的經(jīng)濟效果。有的發(fā)動機制造廠采用金剛石或CBN電鍍鉸刀對氣缸體的主軸承孔進行珩鉸，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。

　　5.用于難加工材料的切削加工

　　采用帶正前角的PCBN刀具，選用適當?shù)那邢鲄��?shù)，即υc=100m/min,f=0.05～0.2mm，αp=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。

　　CBN砂輪在磨削加工中的應用

　　CBN材料除用來制作刀具外，其最大的應用領域還是制成CBN磨具，用于高速高效磨削和珩磨加工，可使磨削效率大大提高，其磨削精度和質(zhì)量提高一個等級。

　　1.磨削汽車零件--凸輪軸和曲軸

　　汽車發(fā)動機上的凸輪軸具有多個凸輪，淬火后的凸輪粗磨及精磨是影響凸輪質(zhì)量的關鍵工序。一般都是采用靠模仿形磨削，工件速度的提高受到限制，工件易產(chǎn)生磨削燒傷裂紋，采用靠模仿形磨削，其凸輪表面的輪廊曲線要受砂輪直徑大小的影響，所以很難保證凸輪輪廊曲線的正確。生產(chǎn)實踐證明，當砂輪直徑大時，磨出的凸輪瘦，當砂輪直徑小時，磨出的凸輪胖，只有當砂輪直徑接近或等于磨削靠模凸輪的滾輪直徑時(一般為φ570mm)，其仿形誤差接近于零，即磨出的凸輪表面輪廊曲線接近于靠模凸輪。在實際生產(chǎn)中，所用的砂輪直徑一般都是從D600(或610)用到D500，與理想的砂輪直徑(570)相差甚多，所以生產(chǎn)中總有大部分凸輪軸的凸輪曲線超標。為解決這個問題，我們在靠模仿形凸輪磨床上采用CBN砂輪磨削，可把CBN砂輪直徑制成D575，CBN磨料層厚為4～5mm，其磨輪的磨削最小直徑是D565，磨削直徑范圍雖然只有10mm，但磨削零件數(shù)卻相當于幾十片普通砂輪，不僅可保證凸輪曲線正確，而且也不會產(chǎn)生磨削燒傷現(xiàn)象。

　　如Liton工業(yè)自動化公司用CBN砂輪磨削凸輪軸，其成本降低了50%，凸輪表面的疲勞強度提高了30%；東風汽車公司襄樊柴油發(fā)動機廠用陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪粗磨冷激鑄鐵凸輪軸，其凸輪磨削余量t=4～5mm，υ砂=60m/s，工件轉(zhuǎn)速n=100r/min,υf=0.1mm/s，采用高速磨削液，CBN砂輪的壽命基本相當于20片剛玉磨料砂輪。