立方氮化硼刀具五大力学性能三大加工范围.docVIP

郑州博特 立方氮化硼刀具五大力学性能、三大加工范围 立方氮化硼是20世纪70年代才发展起来的一种新型刀具材料，它是继人工合成金刚石之后，利用高温、高压技术获得了第二种无机超硬材料，它具有以下几方面的优良的物理力学性能。 （一）CBN硬度大 CBN是现阶段最硬的材料之一，其围观硬度大约为（8000~9000HV），仅次于金刚石（9000~10000HV）的硬度。在加工淬火钢及灰铸铁时，CBN刀具的耐磨性比硬质合金、陶瓷和金刚石刀具都高得多，因此能保证达到高的加工精度和高的刀具耐用度。 （二）CBN热稳定性好 CBN的耐热性可达1400~1500℃，比金刚石的耐热性（700~800℃）高得多，CBN在1370℃以上才由立方晶格而开始转化。CBN在不同温度下的硬度比Al2O3+TiC陶瓷及硬质合金都高。由于CBN的这一特性，用来加工高温合金（如高镍或高钴基耐热合金）时，CBN刀具的切削速度可以为硬质合金的4-6倍。CBN和金刚石不一样，它与铁系元素亲和力削，直到1200~1300℃时也不易与铁系元素起化学反应。金刚石的热稳定性欠佳，在700~800℃就开始碳化，形成CO2而完全失去硬度。且易于与铁系元素起反应，因此金刚石刀具不适宜加工钢铁材料。CBN没有金刚石的这个缺点，故能加工许多硬质材料。 （三）CBN的化学惰性很大。 它和金刚石不一样，与铁系材料直至1200~1300℃时也不易起化学作用。因此，CBN刀具可用于加工淬火钢和铸铁，粘结磨损和扩散磨损都很小。而金刚石则不适宜加工这类材料。CBN在1000℃以下不会产生氧化现象。试验证明，在空气重加热到1000℃时，CBN晶体与氧化合，在表面产生一层氧化硼薄膜，它像保护层一样，可防止进一步氧化。但是，CBN在高温下与水要起化学反应BN+3H2O=H3BO3+NH3。由于水解作用，造成大 量CBN被磨损。因此在湿式切削时，要注意选择切削液。在高温下切削时，一般采用干切削。 （四）CBN具有良好的导热性 CBN的导热性大大地高于陶瓷和硬质合金，但赶不上金刚石。CBN刀具的导热系数随温度的提高而增加，而氧化铝陶瓷刀具的导热系数随温度的提高而减少，在高温下，二者的导热系数相差极大。单从这点看，CBN刀具高速切削性能应优于氧化铝陶瓷刀具 （五）CBN刀具具有较低的摩擦系数 CBN刀具与淬火钢的摩擦系数约为0.2~0.3，由于摩擦系数较小，可相应减少切削力和降低切削温度。由于CBN上述优良特性，使它能成为一种优异的刀具材料，逐渐用于制造车刀、铣刀和镗刀。但十全十美的刀具材料是没有的，每一种刀具材料都有其合理的应用范围和使用条件。CBN刀具主要用于加工淬硬的铁族金属、铸铁和一些难加工钢料及其合金，特别是精镗直径较小（φ6~35毫米）的孔时，其生产率和加工质量都比磨削为高，加工精度可达1~2级，光洁度可达▽8~9，有时可达▽10，在某些情况下可代替磨削加工。同时，由于车削时温度较低，磨削温度较高，因此，用CBN刀具加工的工件表面耐磨性高于用磨削加工的。由于CBN刀具有高的硬度和耐磨性，能在高的切削速度下长时间加工出高精度零件，故也是数控机床很适用的刀具。 立方氮化硼刀具的用途 立方氮化硼刀具主要用于粗车和精车高硬度（HRC64~70）淬火钢及冷硬铸铁。在车削精密小零件及超级耐热合金时也取得了一定效果。 （一）加工淬火钢 淬火钢轧辊的加工，过去一般都采用磨削方法，现在则能利用CBN刀具有效地进行加工。例如，用圆形CBN刀片（r=-5°、α=5°）车削细晶粒52100（GCr15)HRC71铬钢轧辊时，切削用量选用v=84m/min、t=8.9mm、s=5.6mm/r，轧辊的不圆度及热处 理时表明产生的氧化皮对刀具并无不良影响，而且能稳定地加工出较高的表面光洁度（▽6~8）和几何形状精度，故可缩短精磨工时。由于刀刃可长期保持锋利，因而切削功率也削。 图4-10为加工HRC62的淬火合金钢SKS3（Cr06）时CBN刀片与硬质合金刀具的耐用度比较。有图可以看出，用P10硬质合金刀具加工时，刀刃产生破损，用K10硬质合金刀具加工，只在切削速度很低时才是正常磨损。而用CBN刀片加工，全部都是正常磨损，刀具耐用度比硬质合金高的多。 用CBN铣刀可在淬火钢件上加工表面。用锋刃的CBN铣刀铣削淬火CrWMn钢（HRC62~64）时，加工表面光洁度可达▽8~9.切削速度（v=4~300m/min)及切削深度（t=0.1~0.4mm）对光洁度无甚影响。当钢的硬度降低时，则光洁度也随之降低。如钢的硬度小于HRC30，切削速度队光洁度将产生显著影响，切削速度增加，光洁度也提高。 （二）加工铸铁 用CBN镗刀在座标镗床上镗灰铸铁HT21-40箱体上的孔时，精度可达1~2级，光洁度可达▽7，生产率可提高0.5~1.0倍。 在1