聚晶立方氮化硼刀具加工淬硬钢的优势及磨损特点

发布时间: 2020-06-04 发布者: 富耐克应用研究中心

淬硬钢是典型的耐磨和难加工材料,这类材料经过淬火或低温回火去应力后硬度高达HRC45~HRC65,具有较高的机械强度和抗疲劳磨损能力,因此淬硬钢广泛应用于各种对硬度和耐磨性要求较高的场合,如齿轮、轴承等。PCBN刀具在切削加工淬硬钢时,通常采用干式切削加工,其工作温度通常可达1000℃以上,而硬质合金、陶瓷刀具甚至金刚石刀具在如此高温下,导热系数升高,其性能会急剧的下降,影响切削的顺利进行。通常在切削温度较高时,尤其是切削淬硬材料,高温能够软化坚硬的表面层,使切削顺利进行,这时就需要PCBN刀具展现其热稳定性及高温下的优异性能,来满足切削条件的要求。

1.PCBN刀具加工淬硬钢的优势

1.1在切削淬硬钢时的温度(800~1000℃)时,PCD、陶瓷以及硬质合金刀具的硬度及耐磨性大大下降,而PCBN刀具的的耐用度虽然相对低温时有所下降,但是仍然能够保持较高的性能,是所有切削刀具中表现最好的。

1.2PCBN刀具在切削产生的高温下,不会产生氧化现象,在切削铁族金属时,由于其化学惰性大,不易与之发生化学反应,具有较高的稳定性,故在切削淬硬钢时的化学磨损相对较小,从而具有非常高的耐磨性。

2.PCBN刀具加工淬硬钢的磨损特点

PCBN刀具在切削淬硬钢时,磨损形式有很多种,其中前刀面磨损,即月牙洼磨损的范围较小,这是由于切削深度较小,而且材料性脆易断的原因;而后刀面磨损与硬质合金切削时类似,只不过PCBN刀具磨损的速度,要比硬质合金刀具慢的多。PCBN刀具磨损会导致刀具耐用度降低,换刀次数频繁,也会引起被加工工件的尺寸精度降低,表面粗糙度下降等。PCBN刀具磨损的主要原因是在加工时CBN颗粒发生化学磨损,而粘结剂在切削过程中的耐磨性能要好于CBN颗粒。

2.1切削力大 由于PCBN刀具以及淬硬材料的硬度都非常高,而且PCBN刀具刃口通常都具有负倒棱或刃口研磨的结构形式,从而增强了刃口的强度,避免了切削刃过早磨损和失效,但是也使得切削过程中切削力显著增大。

2.2切削温度高PCBN刀具切削淬硬钢通常在干式切削条件下进行,两个高硬度的材料切削碰撞和摩擦,会产生非常高的切削温度和热量,会影响加工工件的尺寸精度和表面粗糙度,也会导致PCBN刀具的磨损,以至于耐用度降低。

2.3锯齿形切屑形态PCBN刀具切削精加工淬硬钢时,硬度都非常高,而且加工余量小,切削去除的金属材料薄,所以切削过程通常产生锯齿形切屑。在其形成过程中往往伴随着周期性变化的切削力和较高的切削温度而产生。

3.结语

PCBN刀具整体立方氮化硼(PCBN)刀具性能优异,高硬度、耐磨性以及在切削高温下显现出红硬性和热化学稳定性等,更适合于高速与干式切削以及“以车代磨”等先进的加工方法。同时在进行切削加工淬硬钢时具有更好的加工灵活性,其加工表面质量也可以得到甚至超过传统磨削所能达到的效果。

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