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立方氮化硼刀具在硬车削领域的探究

http://www.momo35.com   来源:中国刀具商务网  日期:2016/11/11

随着现代技术的不断发展,越来越多的厂家在寻找降低机械零部件及其产品的成本的方法,以提高自己的竞争实力。虽说目前产品的质量已经足够满足市场的需要,但其质量还在不断提高,并且零件的成本在市场压力和买方市场的打压下压力越来越大。为了应付高质量、高成本的挑战,机械制造业只能寻求新的技术解决方案以提高企业的竞争力。


  车削加工在20世纪90年代之前,还只是应用于淬火前的粗车加工,淬火后的精加工还是采用磨削方式。传统的加工工艺是粗车—热处理(淬火)—磨削。随着机械制造业的不断发展,越来越多的难加工材料,复杂材料出现,传统的车削已经难以胜任,或根本无法实现对高强度,高硬度材料的加工。而现代的硬车削使之变为可能,并且在生产中取得很好的效益。


  一、硬车削的特点


  所谓的硬车削就是把淬火钢(淬硬钢)的车削作为最终加工或精加工的工艺方法,相当一部分代替磨削方式加工工件,也可称为“以车代磨”。


  硬车削的特点:(1)生产效率高:与磨削方式相比降低了加工时间,;(2)硬车削属于洁净加工工艺,大多数情况下,硬车削不需要加冷却液,减少了冷却装备,降低了加工成本,并且切屑便于回收处理;(3)用硬切削不需用专用刀具、专用机械和夹具,而磨削则要求使用磨床,硬切削则可在现有的普通车床或数控车床车上进行:(4) 硬车削可使零件获得良好的整体加工精度:硬车削中生产的大部分热量被切屑带走,不会产生像磨削加工的表面烧伤和裂纹,具有优良的加工表面质量。


  二、硬车削的技术要求


  (1)硬切削的工件


  硬切削的工件的硬度一般要在HRC45以上,硬度HRC45算是硬车削的起始点,如果工件硬度越高越能实现硬切削的价值,常采用硬车削的材料有淬硬钢(工具钢。模具钢,渗碳钢,齿轮钢,轴承钢等),高合金铸铁(如高铬铸铁,高镍铬铸铁,高锰钢等),粉末冶金高温合金等特殊材料。


  (2)硬车削时的机床的选择


  机床的刚度也决定了硬车削工件的精度,如普通车床或数控车床的刚性足够,且在加工软材料工件时能保证工件的表面粗糙度,那就可以加工淬硬钢(淬火钢)。


  (3)车刀刀片


  目前,硬车削时采用的车刀刀片有涂层硬质合金刀具,陶瓷刀具和立方氮化硼刀具(CBN刀具),只有选择正确的刀具才能更好的实现硬车削和高速切削。


  1)涂层硬质合金刀具:是在硬质合金刀具上涂覆一层或多层耐磨性好的TiN、TiCN、TiAlN和Al2O3等,涂层的厚度为2——18mm。具有全面,良好的综合性能。与硬质合金刀具相比的优势:①具有很高的硬度和耐磨性,且耐高温,与未涂层的刀具(刀片)相比,涂层刀具允许采用较高的切削速度,从而提高了切削加工效率;或能在相同的切削速度下,提高刀具寿命;②由于涂层材料与被加工材料之间的摩擦系数较小,故涂层刀具(刀片)的切削力小于未涂层刀具(刀片);③ 用涂层刀具(刀片)加工,零件的已加工表面质量较好。例如:硬车削工件的硬度在HRC45-55之间,可高速车削。但加工大型工件时,由于涂层硬质合金刀具表面的涂覆层薄,表面一层耐磨材质加工完之后的性能就和硬质合金刀具性能无异,磨损加剧。


  2)陶瓷刀具:陶瓷刀具的硬度高于硬质合金刀具,可承受2000度的高温,具有高硬度,高强度,耐热性,高温化学稳定性,并且陶瓷刀具的原材料丰富,可以说是取之不尽,用之不竭。对于硬度HRC45-55之间的淬火件比较适合,但陶瓷刀具最大的缺点就是脆性大,不能断续切削,主要用于精加工工序中。


  3)立方氮化硼刀具(CBN刀具):立方氮化硼刀具的硬度均高于硬质合金刀具和陶瓷刀具,由于硬度仅次于金刚石刀具,与金刚石刀具统称为超硬刀具。立方氮化硼刀具具有较高的硬度,耐磨性,抗破碎性能好,但最大的缺点就是和陶瓷刀具一样脆性大,最初研制的立方氮化硼刀具也是只能小进给量的切削加工。之后通过人们的不断研究,实验,最终我国华菱超硬研制出一种非金属粘合剂立方氮化硼刀具(CBN刀具),采用陶瓷作为粘结剂,增加了立方氮化硼刀具的韧性,加工断续不崩刀,大余量硬车削工件。广泛应用于淬硬钢(淬火钢),珠光体灰铸铁,高牌号球铁,高硬度铸铁和高温合金等零件的硬车削。


  经过论证:立方氮化硼刀具是目前加工黑色金属领域最合适的刀具材料,其国内以我国华菱超硬为代表的非金属粘合剂立方氮化硼刀具,是硬车削高硬度工件的最好的伙伴,尤其在间断切削淬火钢、高铬白口铸铁加工等诸多领域,引领着世界一流水平。在超硬刀具学术界享有很高声誉。


  三、总结


  随着现代机械制造业的不断发展,越来越多的难加工材料,复杂材料出现,传统的车削已经难以胜任,或根本无法实现对高强度,高硬度材料的加工。这对于刀具行业来说也是一个机遇,只要准确把握市场需求不但可以使刀具企业获得好的经济效益,也可推动机械制造业的发展。

 
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