|
|
马上注册，结识高手，享用更多资源，轻松玩转三维网社区。
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
立方氦化硼(CBN)在切削加工中的应用, ` Z$ R. O# x
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。 6 d' M9 w- m% d* J4 t& j
! \3 |0 d. j( y( K. H! H5 Q立方氦化硼(CBN)在切削加工中的应用 - t' o" n8 Y5 f& P5 U
5 r0 p2 O* F ^
1.用PCBN刀片精车淬硬钢 : S* \- l! t7 z# L3 y
0 I9 e$ A: x4 w5 I 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。
6 H- R4 n; p( P7 N
5 I( M; |' D6 h4 H0 w 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。 + F0 K4 T- R; b, `# n
1 }# u* F7 M0 s) R; |, _ 精车加工余量一般为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。 ) B0 D4 R3 j: \7 q, |, ^; H7 R: I
/ i8 l- C, _1 W9 S" x. a
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。
2 {) h4 d* \9 w* i& v' c& r ~
! L4 s" K# @- i G. q. t 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。 }3 J# n9 _+ ^- @: m" [2 D
" o d7 |1 J) ~" Y6 Q( F 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。
. ^& X/ G; \( N# Q9 R: Q+ D, u1 I E% w7 B' M; y4 K) O
2.加工硬铸铁和灰口铸铁 # T/ H2 J c% t- R+ x" w2 U
2 T# o, F5 [6 M- B# ~3 l/ u
(1)加工硬铸铁
, O. a3 h) {" J/ ?* W* l3 d( r0 q* @$ ]
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。 1 x% t" C: @ [* g
$ c5 V! i. t9 O! r8 ^/ _. E (2)高速铣削灰口铸铁 , @" h* Y0 j- y% I8 ^7 ]
' e7 z/ s% V+ b* ? 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。 5 j5 v( V* r+ ~# p2 v" T, |
8 h0 u; @- s U9 ~$ X
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。 8 h$ B& J4 u- [& n; l) W/ _
m$ r& J0 F/ U; O+ y 3.高速镗削铸件孔 9 H& ^8 J) o) S" U. |. F3 n
1 }- Y# o, ^6 G
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。 , Y* Q0 s, K% Z- }* A |2 ~) H
* M7 h7 x1 D4 y6 U6 Z. n4 a3 q6 e2 D 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。 ; |: ?) }; d* P2 l5 m; T
; }, {+ a* d7 g1 u6 A' q& E
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。 7 z9 j- c& }6 s3 {; N/ S, L/ G% X9 V
( M9 }0 b! F( d: z+ \+ e% U4 r 4.铰削淬硬钢或硬铸件小孔 0 g' f5 k0 Z% _
% a6 ]5 }: r: P5 o" g
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。 ! Y" z1 `: m) t( t
5 ]# i" { c( T5 Q& Z/ ]3 D 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，使加工效率提高了数倍，且质量稳定。
- _3 F( d8 z; G/ q; q
" B- w4 _9 G- l' D3 t6 u4 ^. D: G9 X 5.用于难加工材料的切削加工
9 n6 v+ k) Y4 b1 p, _( G! \7 }, O' f" T
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。 |
|
发表于 2007-8-25 22:31:23