Prestazioni e Applicazione di PCBN Strumenti

Nitruro di Boro cubico (CBN) è stato sintetizzato da General Electric (GE) negli Stati Uniti nel 1950 utilizzando metodi artificiali ad alta temperatura e ad alta pressione. La sua durezza è seconda solo al diamante, ma molto più alto rispetto ad altri materiali, in modo del diamante e CBN sono indicate collettivamente come i materiali superduri.

CBN ha alta durezza, inerzia chimica e termica stabilità ad alta temperatura, così è ampiamente usato nel processo di macinazione come abrasivo CBN mola. Perché CBN ha una migliore caratteristiche rispetto ad altri materiali per utensili di taglio, esso è stato sviluppato con successo come un sinterizzato CBN del corpo per utensili da taglio-Policristallino Nitruro di Boro Cubico (PCBN). Da allora, PCBN è stato utilizzato in vari campi di taglio con il suo superiore prestazioni di taglio, in particolare nel taglio di alta-materiali di durezza e difficile-to-machine materiali. Dopo più di 30 anni di sviluppo e l'applicazione diPolvere abrasiva tipi, PCBN strumenti per la lavorazione di materiali diversi hanno ora sono per il mercato.

Ⅰ. Materiali e prestazioni di taglio di PCBN strumenti

1. Tipi di materiali per utensili di taglio PCBN

Secondo il valore aggiunto componenti, esso può essere diviso in PCBN direttamente sinterizzato da CBN cristallo singolo e PCBN sinterizzato del corpo con una certa proporzione di binder. In base al metodo di composto di produzione, si può già diviso in il integrale PCBN sinterizzato blocco e PCBN composito fogli composito sinterizzato con carburo cementato. Allo stato attuale, PCBN composito fogli con adesivi sono ampiamente utilizzati. La durezza diPcbn materialeVaria a seconda della percentuale di aggiunto adesivo. Più il più adesivo contenuto, più bassa è la durezza e la migliore è la durezza. I tipi di adesivi sono diversi e l'uso di PCBN è anche diverso.

2. Prestazioni di taglio di PCBN strumenti

Perché CBN cristalli e cristalli di diamante appartengono a zinco blende tipo, e la loro reticolo costanti sono simili, E il legame chimico tipi sono gli stessi, CBN ha durezza e resistenza alla compressione vicino al diamante, E perché si è composto di N e B atomi, Ha un rapporto di Diamante ha una maggiore stabilità termica e inerzia chimica. Le principali proprietà di PCBN strumento di materiali sono i seguenti:

(1) ha alta durezza e resistenza all'usura. Il microhardness di CBN cristallo singolo è HV8000 ~ 9000, che è il secondo più alto durezza materiale attualmente conosciuto. La durezza di PCBN composito foglio è generalmente HV3000 ~ 5000. Quindi, quando viene utilizzato per la lavorazione di alto-materiali di durezza, si ha una maggiore resistenza all'usura rispetto alla cementato carburo di tungsteno e ceramica, che può ridurre la dispersione di deviazione di formato o il formato nella lavorazione di pezzi di grandi dimensioni. E 'particolarmente adatto per le apparecchiature con un alto grado di automazione, che può ridurre strumento cambiamenti. Regolare il tempo di ausiliari di il coltello per dare il gioco completo per la sua efficacia.

(2) ha alta stabilità termica e ad alta temperatura durezza. La resistenza al calore di CBN può raggiungere i 1400 ~ 1500 ℃, E la durezza in 800 ℃ è la temperatura normale durezza di Al2O3/TiC ceramica. Pertanto, quando la temperatura di taglio è più alto, sarà ammorbidire la elaborato materiale e aumentare la durezza differenza tra lo strumento e lo strumento, che è favorevole per il processo di taglio, ma ha poco effetto sulla durata dell'utensile.

(3) ha alta stabilità chimica. CBN ha elevata resistenza all'ossidazione, e non produce ossidazione a 1000 °C. Lo fa non chimicamente reagisce con materiali a base di ferro a 1200-1300 °C, ma sarà hydrolyze con acqua a circa 1000 °C, causando un sacco di CBN è indossato fuori, in modo che quando si utilizza PCBN strumenti per il taglio a umido, È necessario prestare attenzione al tipo di fluido da taglio. In circostanze normali, taglio a umido non migliorare in modo significativo la vita di PCBN strumenti, in modo da taglio a secco di metodi sono spesso utilizzati quando PCBN strumenti sono utilizzati.

(4) ha una buona conducibilità termica. La conducibilità termica di CBN materiale è inferiore a quella di diamante, ma molto più alto rispetto a quello di carburo cementato, E con l'aumento di temperatura di taglio, la conducibilità termica di PCBN strumenti continua ad aumentare, in modo che il calore a la punta dello strumento può essere rapidamente trasferito, Che è favorevole per il miglioramento della precisione di lavorazione del pezzo.

(5) e ha un basso coefficiente di attrito. Il coefficiente di attrito traCbn polvereE materiali diversi è tra il 0.1 e il 0.3, che è molto inferiore a quello di carburo cementato (0.4-0.6), ed è un po 'diminuisce con l'aumento di attrito velocità e pressione positiva. Quindi, il basso coefficiente di attrito e di capacità di eccellente anti-adesione rendono difficile per CBN strumenti per formare un stagnante strato o built-up bordo durante il taglio, che è favorevole a migliorare la qualità della superficie lavorata.

Ⅱ. Applicazione in processi di taglio avanzato di PCBN strumenti

1. PCBN strumenti sono adatti per alta-velocità e la tecnologia di elaborazione di ultra-alta-velocità di taglio

PCBN strumenti sono più adatti per alta-velocità di taglio di materiali come il cast di ferro e acciaio temprato. Quando la velocità di taglio supera un certo limite, maggiore è la velocità di taglio, più bassa è la velocità di usura del PCBN strumento fianco di superficie, che è, lo strumento la vita in condizioni di alta velocità di taglio è più alto. Questa funzione è particolarmente adatto per la moderna di alta-velocità di taglio.

La finitura indurito hardware (durezza di cui sopra HRC55) di solito è fatto dalla macinazione. Tuttavia, con lo sviluppo di materiali per utensili e il miglioramento del tenore di precisione di lavorazione di torni (in particolare torni CNC), taglio duro è usato al posto di rettifica per completare parti. La finale di elaborazione è diventato un nuovo modo di finitura. Questo hard metodo di taglio ha i seguenti vantaggi:

(1) si può migliorare il trattamento flessibilità, rompere attraverso la limitazione di mola di rettifica, E in grado di elaborare pezzi con differenti forme geometriche cambiando il taglio di bordo e metodo di taglio;

(2) il problema nel taglio di protezione ambientale sta diventando sempre più e più grave. Il liquido di scarto e rifiuti prodotta dalla macinazione sono difficili da gestire e rimuovere, E che sono dannosi per il corpo umano. Taglio duro non ha bisogno di aggiungere liquido di raffreddamento, che è di grande importanza;

(3) l' efficienza di taglio è alta, il tempo di elaborazione è breve, E il costo di investimenti in attrezzature è di piccole dimensioni, come ad esempio il nostroDiamante policristallino frese, Che può ridurre il costo di trasformazione;

(4) l'energia consumata per tagliare lo stesso volume è solo 20% di rettifica, in modo meno di taglio di calore viene generato, la lavorazione di superficie non è facile da provocare ustioni e micro crepe, ed è facile da mantenere l'integrità della superficie prestazioni del pezzo;

(5) sotto la stessa metallo tasso di rimozione, taglio duro consente di risparmiare più energia rispetto con la rettifica.

I materiali per utensili di solito utilizzato per il disco di taglio include ceramica, TiC rivestito inserti e PCBN strumento di materiali, ma per hard girando a velocità più elevate (al di sopra di 1000 m/min), PCBN è lo strumento migliore varietà di materiale. Per esempio, quando la forcella del cambio (materiale è 20CrMnTi, la durezza è HRC58 ~ 62) del automobile cambio sincronizzatore manicotto viene elaborato da macchina invece di rettifica, l'efficienza è aumentata di più di 4 volte, E il costo di trasformazione è ridotto a 1/3 ~ 1/2 di originale processo di macinazione.

2. Processo di materiale strumento ideale per il taglio a secco

A causa di motivi economico e ambientale, di taglio a secco di metodi di lavorazione sono diventati una chiave di ricerca argomento nel campo della produzione di macchinari in questi ultimi anni. Let 's prima di guardare i problemi causati da l'uso di fluido da taglio in il processo di taglio a umido:

(1) l'esposizione a lungo termine per l'aria o il taglio di fluido nebbia-come volatilizzazione causato da taglio di calore durante il taglio può facilmente inquinare l'ambiente e mettere in pericolo la salute dell'operatore. Additivi come ad esempio di zolfo e cloro nel fluido da taglio sono più nocivi e influenzare la qualità del elaborato di superficie;

(2) l'uso di fluido da taglio colpisce dei costi di lavorazione. Secondo le statistiche, rappresenta il 15% della produzione di fluido da taglio di ridurre i costi, mentre strumento costa solo conto per 3% a 4%;

(3) la perdita e troppo pieno di fluido da taglio sarà inquinare l'ambiente, ed è incline a incidenti di sicurezza e qualità;

(4) il fluido da taglio di trasmissione, il recupero, di filtrazione e altri dispositivi e la loro i costi di manutenzione sono di alta, che aumenta il costo di produzione.

PCBN frese hanno elevata durezza e resistenza all'usura, E in grado di produrre ad alta precisione parti (di piccola dimensione di dispersione) ad alta velocità di taglio per un lungo periodo di tempo, riducendo notevolmente il numero di strumento di cambiamenti e il tempo necessario per la compensazione usura degli utensili per fermare. Quindi, è molto adatto per la macchina di CNC strumenti e apparecchiature per il trattamento con un alto grado di automazione, E può rendere il attrezzature s 'ad alta efficienza completamente esercitata.

3. Le domande di PCBN strumenti

Perché PCBN ha elevata durezza e resistenza all'usura, E non reagisce con i metalli del gruppo di ferro ad alta temperatura ed è chimicamente inerte, in modo che è utilizzato principalmente per il taglio di materiali di alta durezza e difficile-to-machine materiali, come ad esempio in acciaio temprato e di alta lega di usura-resistente cast di ferro, ad alta temperatura, leghe in acciaio ad alta velocità, spruzzo di superficie materiali di saldatura,Artificiale materiale duroE materiali in metallo sinterizzato.

(1) elaborazione temprato in acciaio in grado di ottenere l'effetto di trasformare invece di rettifica. Dal momento che la profondità di taglio è più di dieci volte più grande rispetto alla rettifica di profondità, l' efficienza di elaborazione è alta e la superficie non brucia. Per esempio, durante la lavorazione di velocità variabile scorrevole ingranaggi (20CrMnTi, durezza di HRC 58 ~ 62) girando per conto di rettifica, l' efficienza di taglio è più di 4 volte superiore a quella di originale di macinazione.

(2) quando elaborazione ad alta lega di (contenente 18% di tungsteno o cromo) di usura-resistente cast di ferro, la velocità di taglio è 10 volte superiore a quella di cementato utensili in metallo duro, E l' efficienza di taglio è aumentata di più di 4 volte.

(3) per la lavorazione di alto-cobalto-cromo-molibdeno leghe di resistente alla corrosione e resistente al calore, la velocità di taglio di PCBN strumenti è di 160m/min, che è 8 volte quella di cementato utensili in metallo duro.

(4) quando l'elaborazione di spruzzatura termica (saldatura) materiali, parti di saldatura non può essere elaborato dalla macinazione di spruzzo di superficie, E l' efficienza di taglio con cementato utensili in metallo duro è estremamente basso. Dopo il passaggio alla PCBN strumenti, l' efficienza di elaborazione può essere migliorata e il costo di trasformazione può essere salvato da più di 50%. PCBN strumenti può essere utilizzato anche per il taglio di precisione di metalli non ferrosi e di taglio di metalli sinterizzato, ecc.

Ⅲ. Precauzioni in l'uso di PCBN strumenti

Se il taglio quantità, strumento di geometria parametri e per altre lavorazioni condizioni sono correttamente selezionato, strumento PCBN è un efficiente e di lunga durata che può portare ad alta benefici economici. Ma se si è utilizzato in modo improprio, causerà un sacco di rifiuti.

1. La selezione di taglio ragionevole quantità: La velocità di taglio deve essere selezionato in base al materiale per essere elaborato, che è in genere molto superiore a quella di cementato utensili in metallo duro. Il selezionabili velocità di taglio per acciaio temprato con il taglio durezza HRC55 ~ 65 è 80 ~ 120m/min. Dal momento che PCBN taglio materiali duri viene eseguita da ammorbidire la metallo in la piccola area della zona di taglio, quando la velocità di taglio è troppo bassa, il taglio di PCBN strumenti non può essere eseguita. La velocità di avanzamento è generalmente non superiore a 0.2 millimetri/r, E la parte posteriore-afferrare quantità è generalmente selezionati per essere meno di 0.3 millimetri.

2. Ragionevole selezione di strumento parametri geometrici: dal momento che la durezza di PCBN strumenti è superiore a quella della ceramica e inferiore a quello di carburo cementato, la considerazione principale per la selezione di strumento parametri geometrici è quello di garantire la forza di taglio bordo. La angolo di inclinazione dello strumento è in genere selezionato (0 ° ~-10 ° ), la angolo di spoglia deve essere più piccolo, di circa 10 °. Fatta eccezione per i requisiti speciali, al fine di garantire la forza di la punta dell'utensile, la punta dell'utensile angolo dovrebbe in genere non deve essere inferiore a 90 °; il taglio bordo dovrebbe essere a terra con un negativo smusso, generalmente 0.2 millimetri x (-15 ° ~-30 °), 30 ° prima dell'uso ~ 50 volte lente di ingrandimento per ispezionare lo strumento al fine di garantire che non vi è alcun chipping a il tagliente.

3. Di raffreddamento e lubrificazione: Per altro strumento materiali s ', l' uso di raffreddamento fluido lubrificante è utile per migliorare il trattamento di superficie e di estendere la durata dell'utensile, ma per laPcbn strumentoFatta eccezione per circostanze particolari, la qualità di lavorazione del ideale e più a lungo la vita può essere raggiunto senza liquido di raffreddamento. Se del liquido di raffreddamento è utilizzato, quindi il solubile in acqua liquido di raffreddamento non può essere utilizzato, perché CBN è incline a idrolisi a 1000 °C, causando grave usura degli utensili.

4. Processo di strumenti di sistema per la macchina: PCBN strumenti sono per lo più utilizzati per il taglio duro-to-machine materiali come ad esempio in acciaio temprato e usura-resistente cast di ferro, E gli strumenti hanno smussi negative, in modo che la forza radiale è relativamente grande. Questo richiede la rigidità e precisione della macchina strumento per essere buono, la vibrazione del sistema per essere piccolo, la a sbalzo per essere piccolo quando lo strumento è installato, E il PCBN strumento non è adatto per la lavorazione di rifiuti superfici.

Allo stato attuale, anche se il prezzo di PCBN strumento di materiali è relativamente alta rispetto a quella di carburo cementato e strumenti in ceramica, il costo dello strumento che è distribuiti in modo uniforme su ogni pezzo è inferiore a quello di altri materiali. Quando si utilizza avanzata processi di taglio, se il investimenti in attrezzature si sviluppa in il costo di produzione, l' uso di PCBN strumenti saranno portare maggiore benefici economici. Per il generale le imprese di piccole e medie dimensioni, il processo di rettifica il processo di finitura è sempre il collo di bottiglia del processo di fabbricazione. Se si acquista un tornio con buone prestazioni, utilizzare PCBN strumenti, E applicare processi di taglio avanzato come girare invece di rettifica, È possibile salvare il costo di investimenti in attrezzature e migliorare la produttività per aumentare la flessibilità del processo di trasformazione. In aggiunta, a causa dell'aumento del personale di ridurre i costi e le esigenze di tutela ambientale, si è anche di grande significato per promuovere l'uso di PCBN strumenti per dare il gioco completo per il loro potenziale efficienza e migliorare il livello di tecnologia di elaborazione di taglio.