超硬PCBN刀具應用案例大剖析

導讀：

數控加工技術的高速發展促進了機床產業的革新，刀具技術也向著高硬度、高速度、高精度和干式加工方向發展，在汽車、航空航天、冶金、機床制造等領域發揮著重要作用。 根據制造業發展的需要，多功能復合刀具、高速刀具將成為刀具發展的主流。面對日益增多的難加工材料，刀具行業必須改進刀具材料、研發新的刀具材料和更合理的刀具結構。  超硬PCBN刀具作為一種新型材料刀具，在難加工材料的應用上脫穎而出，提高了國產刀具的競爭力。在市場競爭更加激烈的狀況下，國內刀具企業如何突破重圍、超硬刀具走進市場？博特一直在思考。。。

一、概述

超硬刀具大部分用于汽車零部件的切削加工。圖1、圖2分別為1995年PCD刀具和PCBN刀具在各應用領域的銷量份額。其中，PCD刀具的60%用于汽車制造業，近30%用于木工刀具(至九十年代末期PCD木工刀具的份額已占到40%)；PCBN 刀具的1/2用于汽車制造業，約20%用于重型設備(如軋輥等)的加工。

                         圖1                                                   圖2

二、超硬PCBN刀具的應用案例

(1) 硬態加工齒輪內孔，以車代磨

由于PCBN刀具具有*的硬度及紅硬性，可使被加工的高硬度零件獲得良好的表面粗糙度，所以采用PCBN刀具車削淬硬鋼可實現“以車代磨”。應用實例如汽車齒輪孔的加工，此類零件材料一般為20CrMnTi，滲碳淬火，表面硬度為60～62HRC，齒輪孔精度為IT6，表面粗糙度Ra≤0.8?m。針對汽車變速箱齒輪、高精度及高穩定性加工要求，2004年，鄭州博特推出的PCBN整體燒結式刀片，成功運用于大齒輪硬齒面（HRC62）的斷續加工上，實現了以車削代替磨削工藝，大大提高了加工效率，另外，博特在汽車齒輪滲碳淬火后端面、內孔、同步嚙合齒輪的錐面精加工、齒輪軸硬車切槽方面有新的突破，研發的PCBN整體雙面復合刀片在該領域成功運用，是目前技術水平較高的齒輪加工刀具。解決了陶瓷刀片精車齒輪滲碳淬火件效率低，成本高的問題，片精車精度差形位公差難以保證問題，而且PCBN刀片耐用度高，使用過程中大多屬于正常磨損，出現崩刃、崩塊的現象較少。

                PCBN刀片應用于齒輪內孔

齒輪加工解決方案

加工部位：端面和內孔
工件材質：20CrMnTi
硬    度：HRC58-62
加工工序：精車
刀    片：立方氮化硼整體復合刀片

            PCBN整體雙面復合刀片

(2) 高速切削，高穩定性加工

在汽車發動機生產線上，灰鑄鐵缸體的缸孔精加工是關鍵工序之一，要求缸孔加工尺寸精度高、表面粗糙度值小、穩定性好；由于生產線加工節拍快，要求切削速度高(通常V≥500m/min)，刀具壽命長
(加工孔數≥1000)，且倒角、止口、粗精鏜等多個工位的刀片壽命均應滿足耐用度要求。采用PCBN整體單面復合刀具即可實現發動機缸孔的高速切削及高穩定性加工，其典型切削參數為： V=500m/min，f=0.2～0.4mm/r，ap=0.2～0.7mm；該款刀片屬于可轉位數控刀片，更多切削刃帶來更高經濟性，加工效率較浮層刀具提高3倍，壽命提高5倍，加工表面粗糙度Ra＜0.8?m 。

三、小結

在實際機械加工過程中，常常遇到需要斷續加工的工況，如齒輪端面（兩齒之間）、復雜型腔件以及花鍵軸等的加工。而超硬刀具因具有優異的性能而被廣泛應用。與連續切削相比，在斷續切削中，由于刀具的頻繁切入和切出以及各種負載沖擊力的變化，使得合理選擇切削參數進行加工對延長超硬刀具壽命、提高加工效率顯得至關重要。（鄭州博特將依據zui真實的加工工況給出zui可行的加工方案，博特公司的專業性不只是體現在產品上，更對售后服務、技術指導做到盡善盡美，用心做好刀具，做用戶心靈的專屬）