1.PCBN刀具材料的优势 在机械加工制造领域,切削加工技术已经进入以高速铣削、CNC多功能切削、微细形状/超精切削等为代表的变革创新时期。与此同时,切削刀具的变革创新也有了新的进展。现阶段的刀具材料以涂层硬质合金为主导,最高切削速度范围300~600m/min。可以预测,今后切削高速化的发展会更加迅猛,当1000m/mi...
2.PCBN刀具的应用及注意事项
在
模具零件的加工中,用球头立铣刀高速铣削高硬度钢的切削方法出现以后,其高生产效率倍受关注。在铣削加工方面,已迎来了普遍使用主轴转速达每分钟数万转以上的加工中心的时代。高速铣削用刀具已有陶瓷类涂层硬质合金刀具,可以说广泛采用高速铣削加工的条件已经成熟。近年来,切削加工追求的精度越来越高,必然要求换刀判断标准——后刀面磨损宽度值减小(换刀周期时间缩短);同时要求不断提高切削速度和进给速度,以进一步提高切削加工效率;主轴转速超过4~5万转/分的高速铣削加工中心被大量使用,其结果是必须使用耐热性和耐磨性优良、最适合高速铣削的PCBN球头立铣刀,且使用量不断增加。
但是,PCBN球头立铣刀的材料成本和磨削加工费用都比硬质合金高,而且还有加工时容易发生崩刃的缺点,因此需要开发新的适用技术。其中一项新的技术措施是在铣削高硬度钢时,为了提高韧性,抑制崩刃的发生,多采用CBN含量为50~60vol%的PCBN刀具。由CBN含量低的PCBN刀具的后刀面磨损形态、前刀面月牙洼磨损形态和切削刃部分发生崩刃时对应磨损形态的实例可知,这种磨损形态是在高速切削时产生高温及在此高温条件下发生热扩展而导致结合剂劣化造成的。
作为解决结合剂劣化问题的技术措施,可考虑减少结合剂,提高CBN含量,以获得耐热性和耐磨性优良并适合刀具要求的PCBN刀具材料。但以往的实践证明,提高CBN含量意味着刀具韧性降低,容易发生刀尖崩刃。防止刀尖崩刃的最佳解决方案是采用负前角和对刀尖圆弧进行钝化处理,该方案能有效抑制切削时发生崩刃,是充分发挥PCBN刀具特长的关键技术措施之一。
3.PCBN刀具的设计和应用实例
在模具零件的精加工中,PCBN刀具在加工效率、加工精度和刀具寿命方面发挥出卓越的特殊性能。市售的球头立铣刀切削刃形状有两类,一类是轴向前角和径向前角均为0°、刀尖部分进行了负倒棱处理的切削刃;另一类是独特的负倒棱形状切削刃。
对CBN含量高的PCBN刀具的切削刃刀尖部分进行倒棱,将刃口部分钝化成R圆弧形状,是解决切削时发生崩刃的重要措施。在平面铣削时,为超高速铣削加工设计的负前角、无中心切削刃球头立铣刀与有中心切削刃的球头立铣刀相比,能改善加工表面粗糙度。因此,设计PCBN刀具切削刃时,需要采用能充分发挥刀具材质特性的刀具形状。在铣削加工高韧性特殊铸铁时,与涂层硬质合金球头立铣刀相比,即使是CBN含量较低的PCBN刀具,其寿命也要长得多,磨损缓慢的PCBN刀具还能保持最高的加工表面精度。