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PCBN的合理使用
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由于 PCBN 刀具材料具有优良的切削性能,所以特别适合加工其硬度在 HRC45 以上的淬火钢、耐磨铸铁、 HRC35 以上的耐热合金以及 HRC30 以下而其它刀片很难加工的珠光体灰口铸铁。

为了充分发挥 PCBN 刀片的优越性,取得满意的加工效果,在实际使用时,除参照表 1 所推荐的 PCBN 刀片选用的切削用量外,还应根据机床、工件及其它有关条件的具体情况全面考虑,合理选择。

1. 硬态切削时,径向力很大,这就要求机床功率要大,机床系统刚性要好,这既可保护 PCBN 刀具,又可获得满意的加工效果。装夹 PCBN 刀具时,刀具的悬伸长度要尽量短,以防止刀杆颤振和变形,使 PCBN 刀具保持良好的加工状态。

表 1 PCBN 刀片常用切削用量

工件材料

切削速度 (m/min)

进给量 (mm/r)

切削深度 (mm)

灰铸铁 180 ~ 230HB

400 ~ 1000

0.15 ~ 0.5

0.12 ~ 2.0

硬铸铁 400HB

70 ~ 150

0.15 ~ 0.5

0.12 ~ 2.0

淬火钢 45HRC

60 ~ 140

0.15 ~ 0.5

0.2 ~ 2.5

耐热合金 35HRC

100 ~ 240

0.05 ~ 0.3

0.1 ~ 2.5

2.PCBN 刀具的强度比硬质合金刀具低,因此在硬态切削加工时,一般都采用负前角、较大的后角和负倒棱,这不仅有利于对切削刃进行补强,而且具有很好的耐磨性。通常负倒棱尺寸取 (0.1 ~ 0.5)× ( 10° ~ 30° )为宜。若切削进行适当的钝化处理,效果会更好。此外,在可能的情况下,尽量采用小主偏角和大的刀尖圆弧半径,这有助于保护刀刃,延长刀具的使用寿命。

3. 为很好地使用 PCBN 刀具,稳定地控制工件质量,准确判断 PCBN 刀具的耐用度至关重要。如果一直使用磨损已很严重的刀具,那么切削力及切削温度增加、切削不畅,就难以控制工件尺寸及表面完整性,甚至使 PCBN 刀具无法继续修磨而报废。为保证刀具的正常使用,建议 PCBN 刀具后刀面磨损量达 0.3 ~ 0.6mm( 精车时取小值 ) 时应进行重磨。但重磨需要一定的设备和技巧,多数工厂的机床不具备适合的条件,一般 PCBN 刀具的重磨都应由专业厂来完成。

4. 对于硬度高和不规则的工件,由于 PCBN 刀片较脆、怕冲击。从工件端面切入、切出,尤其在表面有夹渣、砂眼、凹凸不平的时候,最易发生冲击,使刃口破裂,造成耐用度降低。所以在使用 PCBN 刀具前,最好先将冷硬层粗车一次,并在工件切入切出端先倒角,以减小 PCBN 刀具冲击力。

5.PCBN 刀具不适于加工较软的黑色金属材料。

6. 确定切削速度、进给量及切削深度要综合考虑生产效率和加工成本。一般来讲,其切削速度可比硬质合金刀具高 2 倍左右,高的切削速度产生大的切削热量,使被加工材料的塑性增大,有利于控制切屑和降低切削力。

7. 使用 PCBN 刀具时,可加冷却液,也可不加,使用冷却液时则一定要充分冷却。

有关使用 PCBN 刀具常见的磨损,磨损原因及预防措施见表 2 。

表 2 PCBN 刀片的磨损形式、原因及预防措施

磨损形式

主要原因

预防措施

月牙洼磨损

工件硬度太软;切速太快;产生化学和扩散磨损

改用硬质合金刀具或陶瓷刀具;降低切速 使用冷却液

压力面磨损

切削速度太快;进给量太大;刀具后角太小

增大切速和进给量;增大后角

边界磨损

主偏角太大;进给量太大;切速太小

减小主偏角;减小进给量;增大切速

断裂磨损

系统刚性差;刀尖角太小;进给量与切速太大;刀具刃口脆

提高系统刚性,增大刀尖角;降低进给量和切速并采用负倒棱刀具

PCBN 层破裂

系统刚性差;工件冲击太大; PCBN 层太薄,刀具刃口过脆

提高工艺系统刚性;工件表面预加工和倒角;采用厚的 PCBN 层;采用负倒棱刀具


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