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简析CBN刀具的结构形式和加工优势

2016-11-12
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随着机械制造业的高速发展,越来越多的难加工材料和超硬材料广泛应用,随之机械加工刀具也面临严峻的考验,研发各种耐磨性好,热稳定性强,抗冲击性优良的超硬切削刀具是必然趋势。高效加工、硬加工、干式加工、超精密加工和新型难加工材料加工是刀具行业的方向发展,CBN刀具作为目前加工高硬度难加工的黑色金属材料最具优势的刀具材料,是未来实现精密和超精密加工的必备刀具。
  
目前,CBN刀具在汽车、航空航天以及医疗设备等工业领域的许多机械加工中具有较强的竞争性。在刚性较好的机床上安装CBN刀具,可充分发挥CBN刀具的性能,同时在各种机械加工应用中,CBN刀具为生产厂家提供了更大的切削刀具的选择空间,使他们在节约成本、提高生产率时有了更有利的机会。
  
  一、CBN刀具的结构形式分类
  
  1、整体式CBN刀具
  
  整体式CBN刀具具有良好的耐磨性和抗冲击特性,加工含铁素体少于10%的铸铁材料尤为突出。即可大余量粗加工,也可精加工,很大程度的提高了加工效率和降低加工成本,随着越来越多的高硬度铸件的产生,受到更多客户的青睐,未来市场占有率也会有很大的突波。
  
  2、复合式CBN刀具
  
  复合式CBN刀具是选择较好的硬质合金基体,材刀片的刃口部位焊接上CBN材料,其耐磨性较好,主要用于硬度HRC45以上余量小的精加工工序,可获得很好的光洁度和尺寸精度。
  
  3、镶嵌式CBN刀具
  
  所谓的镶嵌式CBN刀具是有一个完整的顶面,烧结在一个硬质合金基底上,只在刀具的一边提供多切削刃,这种刀具较复合式刀具便宜一些,可做成多刃口的,很大程度上降低了加工成本,但主要用于精加工工序,单边吃刀深度控制在0.3mm以内为好,可实现高速车削,,光洁度可达Ra0.8-0.4。
  
  二、CBN刀具的加工特点:
  
  1、适合加工高硬度材料
  
  由于CBN刀具本身硬度仅次于金刚石,故和金刚石刀具统称为超硬刀具,其CBN刀具主要适合加工高硬度黑色金属材料,被加工工件的硬度一般控制在HRC45以上,如华菱超硬研发的一款BN-K1牌号的CBN刀具,可加工HRC79的高硬度工件。如硬度低于HRC45,加工效果并不理想。
  
  2、可大余量粗加工
  
  整体式CBN刀具可实现大余量粗加工,如华菱超硬研制的整体式CBN刀具BN-S20牌号,吃刀深度可达到8mm,可吃满整个刀片,生产效率得到成倍的提高。
  
  3、高速切削
  
  CBN刀具由于其本身良好的性能,可完全实现高速切削,而且可以和数控机床完美结合,高效切削工件大大提高了生产效率。
  
  如华菱超硬CBN刀具精加工的切削速度,在不考虑机床的刚性和装夹方式的基础上,切削速度最高可达到1500m/min。灰铁可实现高速切削,并获得很好的光洁度和尺寸精度。
  
  4、干式加工
  
  CBN刀具由于其较高的热红硬性,如果加冷却液,由于温度骤降易发生刀刃崩裂,所以CBN刀具加工工件时一般采用干式切削,尤其是在断续切削的情况下,干式车削不仅环保而且节省了一定的成本。
  
  三、总结
  
  CBN刀具作为目前加工黑色金属最理想的刀具材料,未来随着高硬度难加工材料的应用逐渐广泛,CBN刀具的市场占有率也会逐步增大,未来将会成为硬材料加工行业的中流砥柱。

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