用什麼材質刀粒硬車淬火鋼件效率高?

2020-12-05 超硬材料與工具

以車代磨硬車削新型工藝,在硬車淬火鋼件領域是近幾年慢慢流行應用起來的,硬車是指把淬火鋼件的車削加工作為最後的精加工工序的工藝方法,因為傳統的工藝最後一道工序是磨削淬火鋼件,以保證工件的精度和表面光潔度,所以這種新型工藝也稱為「以車代磨」。

硬車淬火鋼件的刀粒材質選擇

硬車淬火鋼件就是對硬度較高的淬火鋼件,直接進行車削加工,所以普通的合金刀粒很難滿足這一要求,隨著刀具材質的改進,可實現硬車淬火鋼件的刀具材質有塗層硬質合金、陶瓷、立方氮化硼CBN、塗層PCBN。

1、塗層硬質合金刀粒硬車淬火鋼件的使用情況

塗層硬質合金刀具是在韌性較好的硬質合金刀具上塗層,塗層的厚度為2~18m,塗層後降了熱傳導係數,減弱了刀具基體的熱作用;能夠有效地改善切削過程的摩擦和黏附作用,降低切削熱的生成。塗層硬質合金刀具與硬質合金刀具相比,無論在強度、硬度和耐磨性方面均有了很大的提高。對於硬度在HRC45以下工件的車削,如調質鋼件,淬火後又退火的工件,低成本的塗層硬質合金可實現低速車削。

2、陶瓷材料刀片硬車淬火鋼件的使用情況

陶瓷刀具使用正常時,車速可比硬質合金提高2~5倍,特別適合高硬度材料加工、精加工以及高速加工。對於硬度在HRC45-55度的淬火鋼精車可以選用陶瓷刀具,注意儘量避免斷續切削。

3、立方氮化硼CBN刀粒硬車淬火鋼件的使用情況

立方氮化硼CBN的硬度和耐磨性僅次於金剛石,有極好的高溫硬度,與陶瓷刀具相比,衝擊強度和抗破碎性能較好。它廣泛適用於淬硬鋼(50HRC以上)、珠光體灰鑄鐵、冷硬鑄鐵和高溫合金等的切削加工,與硬質合金刀具相比,其切削速度甚至可提高一個數量級。

立方氮化硼CBN含量高的PCBN刀具,硬度高、耐磨性好、抗壓強度高及耐衝擊韌性好,其缺點是熱穩定性差和化學惰性低,適用於耐熱合金、鑄鐵和鐵系燒結金屬的切削加工。複合PCBN刀具中CBN 顆粒含量較低,採用陶瓷作粘結劑,其硬度較低,但彌補了前一種材料熱穩定性差、化學惰性低的特點,適用於淬火鋼件的硬車削加工。

4、塗層PCBN刀片硬車淬火鋼件的使用情況

塗層PCBN刀片是在精密CBN刀粒上塗層,塗層材質仍為PCBN材質,塗層PCBN刀片相比立方氮化硼刀粒,耐磨性能更高,能夠獲得更高的刀具壽命,如滲碳淬火件齒輪領域,針對想進一步提高效率、降低綜合成本的企業,可選擇BN-H10 C25塗層PCBN刀片。

塗層PCBN刀片

綜上所述,在硬車淬火鋼件的應用領域,陶瓷刀具和CBN刀具都可以很好的實現,也確實有很多企業採用進口刀片精車淬火鋼件,至於選擇哪種刀片,先進行成本效益和加工質量分析非常必要,以確定哪一種材料更經濟。

PCBN刀具材料切削性能優於Al2O3陶瓷刀,陶瓷刀具具有良好的熱化學穩定性,但卻不及PCBN刀具的韌性和硬度。一般從加工硬度上來說,在切削硬度低於50HRC以下和小切深小進給情況下的淬火鋼工件時,陶瓷刀具是較好的選擇。PCBN刀具適合於工件硬度高於50HRC情況,尤其是對於自動化加工和高精度加工時更為重要。除此之外,在相同後刀面磨損情況下,PCBN刀具切削後的工件表面殘餘應力也比陶瓷刀具相對穩定。 另外陶瓷刀具儘量避免在半精加工和粗加工用,我所研製的HLCBN系列的整體式CBN刀片可以適合斷續切削,重載粗加工硬車淬火鋼件。

延伸:用CBN刀具硬車淬火鋼件齒輪的案例應用

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