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PCD和CBN刀具

釋出時間:2015-07-23 12:15:29
聚晶金剛石(PCD)刀具和立方氮化硼(CBN)刀具尷尬加工資料的切削難題供給瞭解決計劃☁╃╃。對切削刀具資猜中這兩種領先概念刀具的加工應戰已 盡人皆知☁╃╃。不相同規劃的CBN刀具被用於對淬硬黑色金屬進行接連或斷續切削│₪,以及切削加工焊接金屬和複合金屬☁╃╃。而PCD刀具被廣泛運用於銑削有色金屬╃▩₪╃、複合 資料╃▩₪╃、塑膠以及極端難加工的超級合金☁╃╃。

挑選恰當的刀具資料取決於對以下各種要素的歸納思考•▩:金屬的硬度或資料的品種;切削加工的性質(接連切削╃▩₪╃、輕載或過載斷續切削)以及選用的加工技能(如單點車削或銑削)☁╃╃。別的一些加工技能(如鑽削╃▩₪╃、鉸削和堵截加工)也能夠經過準確運用刀具技能而獲益☁╃╃。

PCD複合片是在高溫高壓下利用金屬基粘結劑對金剛石顆粒進行燒結而出產出來的☁╃╃。PCD刀尖可經過放電加工或鐳射進行切開│₪,並焊接到硬質合金或鋼基體上│₪,然後經過刃磨構成PCD刀具│₪,這種刀具在高速加工有色金屬(如鋁)以及高磨蝕性組成資料和塑膠時格外有用☁╃╃。

立方氮化硼(CBN或PCBN)是一種人工組成資料│₪,其硬度僅次於金剛石│₪,具有傑出的高溫穩定性(在加工淬硬黑色金屬和超級合金資料時│₪,會發生 很高的溫度)☁╃╃。CBN刀片被廣泛運用於硬資料(如鑄鐵)的車削加工│₪,由於具有更高耐性的CBN商標以及專用刀柄的開發│₪,CBN刀片也被運用於銑削加工☁╃╃。可 代替磨削的硬車削加工得益於機床技能的前進│₪,格外是CNC車削基地剛性和功率的進步☁╃╃。

Askin解說說│₪,從切削加工的觀念來看│₪,在選用PCD或CBN刀尖作為切削刃的刀具中│₪,約有95%是以硬質合金作為基底的☁╃╃。有許多特點會影響 刀具的功能│₪,一方面是PCD或CBN的功能│₪,另一方面是硬質合金的功能│₪,此外還有PCD與硬質合金介面的功能☁╃╃。這就給予咱們一個無窮的機遇│₪,可利用咱們在 硬質合金╃▩₪╃、金剛石技能以及操控金剛石與硬質合金間介面等方面的專業技能來開發金剛石刀具☁╃╃。

“跟著航空工業和能源工業的疾速開展│₪,對資料的請求現已改變了咱們開發創新和辦理超越25000種商品的方法☁╃╃。對全部製作程序(從出產 聚晶金剛石和CBN資料到加工出終究製品)的操控才能使得咱們能夠為使用者供給真實進步了功能的商品☁╃╃。”

商品覆蓋了廣泛的運用範疇│₪,其間包含•▩:

①用於磨削加工淬硬東西鋼╃▩₪╃、模具鋼╃▩₪╃、合金鋼以及鎳基和鈷基超級合金的氮化硼CBN;

②用於加工黑色金屬(包含珠光體鑄鐵╃▩₪╃、鉻鎳鐵合金╃▩₪╃、淬硬鋼╃▩₪╃、粉末金屬╃▩₪╃、外表硬化合金和超級合金)的BZN複合片刀坯和刀片;

③用於精加工鋁╃▩₪╃、塑膠╃▩₪╃、貴金屬╃▩₪╃、綠色陶瓷╃▩₪╃、石墨及石墨複合資料│₪,以及用於斷續切削陶瓷╃▩₪╃、粗加工金屬基複合硬質合金(MMC)╃▩₪╃、切削難加工資料(如玻璃纖維╃▩₪╃、MMC以及木質層壓資料)的各種不相同商標的Compax金剛石刀坯(PCD)☁╃╃。

跟著CIMtek集團開發的TiroWave系列PCD和CVD刀具引進了三維斷屑器和規整平直的切削刃│₪,選用鐳射對具有金剛石刀尖的刀具進行 加工取得了新的用武之地☁╃╃。CIMtek集團的合夥人Brian Nowicki介紹說│₪,選用鐳射切開│₪,能在刀片上加工出四種斷屑器中的一種☁╃╃。該系列斷屑器適用於從精加工到過載粗加工的加工規模☁╃╃。經過對斷屑器進行最佳化│₪, 可將切屑分斷為通常在加工鋼時才幹得到的6-9種屑形│₪,甚至在加工最難加工的鋁時│₪,也能取得可控的細微切屑☁╃╃。

據稱│₪,在加工鋁合金時│₪,TiroWave系列PCD刀具的壽數可比慣例刀具進步10倍│₪,且該刀具十分合適加工鎂合金╃▩₪╃、一切的黑色金屬╃▩₪╃、複合資料╃▩₪╃、增強型塑膠和選用磨蝕性粘結劑的資料☁╃╃。

CVD厚膜金剛石能夠切開成形並像PCD刀尖那樣焊接在刀頭上☁╃╃。不相同以外在於│₪,CVD厚膜的金剛石純度為 99.9%│₪,而PCD的金剛石純度為90%☁╃╃。CVD金剛石膜的厚度可達1-2mm│₪,並且是一塊全體資料│₪,能夠製成所需求的刀具形狀☁╃╃。據稱│₪,這種新式CVD 金剛石資料的硬度比PCD簡直高出50%│₪,因而只能選用鐳射技能進行加工☁╃╃。在歐洲的加工驗證結果表明│₪,CVD厚膜金剛石刀具的壽數可比 PCD刀具進步7倍☁╃╃。該刀具在IMTS展會上被引入美國│₪,適用規模為車削╃▩₪╃、鑽削╃▩₪╃、鉸削和沉孔加工刀具│₪,包含航空工業加工複合資料所需的刀具☁╃╃。

由於選用了鐳射加工│₪,TiroWave刀具能夠取得更規矩規整的外表│₪,不管用於粗加工仍是精加工│₪,都能夠取得更高的外表光潔度│₪,並能避免切削材 料粘結在切削刃上☁╃╃。TiroWave可供給ANSI和ISO規範刀具│₪,包含80°╃▩₪╃、55°╃▩₪╃、35°刀片│₪,方形刀片╃▩₪╃、三角形刀片和圓刀片☁╃╃。該技能也適用於鑽 頭╃▩₪╃、立銑刀和可轉位面銑刀☁╃╃。

伊斯卡公司斷定的硬資料包含硬度規模HRC55-68的淬硬鋼和冷硬鑄鐵│₪,這些資料是轎車工業出產軸承和加工模具常用的典型資料☁╃╃。

加工硬資料的難度各不相同│₪,取決於其硬度及硬化層的深度(加工外表硬化資料時)│₪,以及工件資料的微觀結構☁╃╃。成功的加工來源於工件的剛性和幾何形狀與機床剛性及其振盪阻尼特性的傑出聯絡☁╃╃。

伊斯卡公司領先的刀具資料覆蓋了多種加工範疇│₪,如選用CBN╃▩₪╃、陶瓷和亞微米顆粒基體(通常塗覆專用塗層)│₪,對硬資料進行各種斷續切削(銑削╃▩₪╃、切 斷和鑽削)和接連切削(車削和螺紋加工)☁╃╃。選用各種刀具幾何結構和斷屑槽成為進步加工外表質量╃▩₪╃、延伸刀具壽數和進步出產率的必定路徑☁╃╃。

伊斯卡公司以為│₪,依據加工經驗│₪,假如黑色金屬資料的硬度規模在HRC55-68│₪,且硬化層深度大於需求切除資料的深度│₪,選用CBN刀具是最好挑選☁╃╃。伊斯卡公司能夠供給5種CBN商標│₪,以滿意廣泛的加工需求│₪,其間包含•▩:

①高CBN含量商標(IB90和IB85)•▩:引薦用於高速切削鑄鐵和斷續切削(或粗加工)淬硬鋼☁╃╃。在刀具的硬度與磨損率(耐性和承受斷續切削導致的衝擊載荷的才能)之間│₪,需求平衡統籌☁╃╃。

②低CBN含量商標(IB55和IB50)•▩:更合適用於半精加工和精加工☁╃╃。刀片刃部的形狀決議了在機床和工件剛性的約束規模內所能到達的外表質 量☁╃╃。例如│₪,刀片可規劃為在ISO規範刀片上焊接CBN刀尖的方法│₪,刀片可分為三角形╃▩₪╃、菱形╃▩₪╃、方形和圓形│₪,也可選用伊斯卡的GRIP刀片☁╃╃。

由於多種要素│₪,PCD和CBN刀具的報價都對比貴重│₪,這一現實請求在思考一些加工計劃時│₪,有必要進行仔細剖析☁╃╃。在規劃無人值守的大批次加工(格外是在請求刀具壽數較長╃▩₪╃、停機時刻較短的轎車工業)時│₪,選用PCD和CBN刀具通常是不錯的挑選☁╃╃。

三菱資料美國公司的商品專家Chris Wills解說說│₪,該公司開發的“虛擬刀具報告”可用於評價任何刀片(不只是CBN刀片)的本錢功率☁╃╃。它首要用於協助使用者評價任意一種刀片的價值│₪,而在評 估CBN刀片在下降實踐加工本錢(它比刀片的初始本錢更重要)方面的價值時格外有用☁╃╃。

Wills說│₪,該公司正在對CBN刀具有關於陶瓷刀具或硬質合金刀具進行加工本錢對比和評價☁╃╃。加工規模從高溫合金到高硬金屬│₪,包含轎車工業對鑄 鐵零件和日益增多的粉末冶金零件的接連和(或)斷續切削☁╃╃。關於鋼件的加工│₪,則需求選用新的斷屑槽│₪,格外是在自動化加工條件下(如選用棒料運送裝置和門架式 進料體系)│₪,由切屑造成的外表缺陷可能會危害零件的質量☁╃╃。

住友電工硬質合金公司拓寬了其BNC系列PCBN刀具商標│₪,用於高速加工硬度高於HRC45的合金鋼│₪,以及加工鑄鐵和特別資料☁╃╃。該公司的四種陶瓷塗層商標選用了三種切削刃處理方法☁╃╃。

住友公司的Rich Maton指出│₪,雖然CBN已是一種對比老練的刀具資料│₪,但關於PCBN刀具的加工運用來說│₪,塗層╃▩₪╃、切削刃製備以及斷屑槽都十分重要☁╃╃。典型的轎車零件車削 加工包含車軸╃▩₪╃、環╃▩₪╃、小齒輪╃▩₪╃、各種驅動軸╃▩₪╃、軸承蓋等相似零件☁╃╃。其它加工目標還包含汽缸體╃▩₪╃、汽缸蓋和模具等☁╃╃。

BNC300是住友推出的一種新商標│₪,它將PCBN基體與金色TiAlN陶瓷塗層相聯絡│₪,在接連和斷續車削淬硬鋼時延可長刀具壽數☁╃╃。為了進步強 度│₪,一切的刀尖都是獨自焊接的☁╃╃。Maton說│₪,切削刃的製備關於PCBN刀具的加工格外要害│₪,咱們增加了三種不相同的切削刃製備方法(輕度│₪,規範│₪,重度)│₪, 取決於所選的BNC刀具系列☁╃╃。

BNC系列刀具的覆蓋規模從用於精加工和輕度斷續切削的高耐磨商標BNC100│₪,到用於精加工的高抗碎裂商標BNC300(既可用於接連切削也 可用於斷續切削)☁╃╃。BNC200商標引薦用於滲碳感應淬硬軸承鋼的中速加工;而BNC160商標是為請求外表粗糙度值較低(0.406?m)的特別加工而 開發的☁╃╃。

住友公司還推出了具有優良耐磨性和耐性的PCD刀具——Sumidia DA 1000│₪,該商標選用了NF型複合片│₪,與曾經的PCD複合片比較│₪,其切削長度相同│₪,但厚度只要一半☁╃╃。DA 1000商標將只供給經濟型刀尖(PCD複合片較薄)│₪,作為一種經濟型刀具│₪,可供醫療╃▩₪╃、航空╃▩₪╃、農業和轎車等職業加工非鐵類零件☁╃╃。

萬耐特(Valenite)公司為加工硬度規模HRC45-62的鋼和合金而供給的ValEDGE硬資料車削體系包含全系列的CBN和陶瓷刀 片☁╃╃。該公司運用工程師Darrell Johnson引薦依據加工條件進行特定的切削刃製備☁╃╃。“由於加工條件各不相同│₪,因而有必要對商標和引數相同的刀具進行不相同的切削刃製備實驗│₪,以調查是否能 進步刀具壽數╃▩₪╃、削減月牙窪生成甚至改進斷屑功能(雖然改進斷屑功能的可能性不大)”☁╃╃。該公司供給的CBN刀尖焊接刀具對切削刃進行了輕度鈍化│₪,其間既有用 於輕載切削和可減小切削力的0.13mm×15°T型刀片│₪,也有用於慣例加工的0.13mm×25°刀片☁╃╃。

Lach Diamond公司的Jason Lindsey介紹說│₪,與加工鋁合金相同│₪,選用PCD刀具加工複合資料已成為開展最快和最具應戰性的加工技能☁╃╃。比如碳纖維╃▩₪╃、石墨╃▩₪╃、綠色陶瓷╃▩₪╃、玻璃纖維│₪,以及更難加工的資料(如凱夫拉爾纖維)│₪,都對精細加工提出了應戰☁╃╃。

Lach公司為複合資料的無毛剌切削加工供給了5種選用專利規劃的周邊銑削立銑刀☁╃╃。該公司的Z型立銑刀是一種用於周邊粗銑加工的玉米芯型銑刀│₪,其特點是一切PCD刀尖的分佈│₪,其剪下角在直到端齒的全程上都是變化的│₪,該刀具既適用於插銑│₪,也可用於非插銑加工☁╃╃。

Lach公司的金剛石複合片全體式面銑刀和直角銑刀用於鋁合金的面銑加工│₪,該刀具無需過多調整即可安裝在加工基地上運用☁╃╃。PCD金剛石刀尖被焊接在鋼製刀體上│₪,每個刀齒之間都有內冷卻孔│₪,刀齒的外圓經精磨後處於同一個切削平面上

用PCD刀具進行加工的要害要素之一是具有尖利的切削刃☁╃╃。英格索爾(Ingersoll)刀具公司的資料司理Robert Sullivan介紹說│₪,完成這一點的根本手法是選用放電加工(EDM)╃▩₪╃、釺焊和磨削☁╃╃。PCD刀具關於鋁合金零件(如轎車發動機墊圈或變速器箱蓋)的大批 量加工十分有用☁╃╃。此類加工首要關懷加工的經濟性│₪,因而要思考換刀及有關的停機時刻☁╃╃。英格索爾面銑刀的直徑規模為76-381mm│₪,用於加工發動機缸蓋╃▩₪╃、變 速箱體│₪,以及加工用於放電加工的石墨電極☁╃╃。

瓦爾特(Walter)美國公司既出產PCD刀具│₪,也出產CBN刀具☁╃╃。該公司的Matthias Goetze表明│₪,CBN刀具在硬車削方面的優勢包含較長的刀具壽數╃▩₪╃、較低的單件本錢以及可削減停機時刻☁╃╃。該公司的PCD刀具約有90%是非標專用刀具│₪, 而CBN刀具中約有80%是規範刀具☁╃╃。

瓦爾特公司為轎車工業(格外是為低矽鋁合金工件的加工)開發了PCD刀具用斷屑槽│₪,以便在加工轎車零件(如ABS殼體)以及航空零件時非常好地控 制切屑☁╃╃。該公司還供給兩種不相同的PCD刀具│₪,一種用於加工矽含量小於12%的鋁合金│₪,另一種用於加工矽含量大於12%的鋁合金☁╃╃。2008年│₪,瓦爾特還在美 國Waukesha工廠建立了刀具重磨和創新服務基地│₪,以支撐其使用者的PCD刀具替換刀尖和重磨☁╃╃。

埃莫克(Emuge)公司供給了選用PCD和CBN切削刃的超硬立銑刀拓展系列☁╃╃。據稱│₪,該立銑刀在加工各種資料時│₪,其刀具壽數超越傳統硬質合金 立銑刀50倍以上│₪,可加工資料包含高磨蝕性的非鐵資料│₪,如石墨╃▩₪╃、高矽鋁合金╃▩₪╃、纖維增強型組成資料╃▩₪╃、銅合金等☁╃╃。該刀具的特點為選用內冷卻規劃│₪,以清除粉塵和 切屑☁╃╃。埃莫克的PCD和CBN立銑刀選用常用的球頭╃▩₪╃、環面和平頭規劃│₪,尺度從4mm到12mm☁╃╃。

山高(Seco)刀具公司以為│₪,銑削是一種加工條件惡劣的加工方法│₪,常常涉及很多的斷續切削☁╃╃。因而│₪,有必要合理挑選用於銑削的PCBN商標☁╃╃。典型的加工包含銑削灰鑄鐵(如轎車發動機的缸體╃▩₪╃、缸蓋╃▩₪╃、箱體等)以及某些東西鋼☁╃╃。

山高公司挑選PCBN銑削刀具的原則是•▩:PCBN刀片的首要功能——耐性╃▩₪╃、耐磨性和熱硬性——取決於晶粒尺度╃▩₪╃、CBN含量和聯絡劑☁╃╃。車削刀片與 銑削刀片的首要差異在於晶粒尺度☁╃╃。為了進步耐性│₪,用於銑削的PCBN刀片通常應具有較小的晶粒尺度☁╃╃。一起│₪,晶粒尺度╃▩₪╃、CBN含量和聯絡劑有必要堅持平衡│₪,以 堅持刀片較好的耐磨性和熱硬性☁╃╃。

山高公司的銑刀片可用於許多為PCBN專門規劃的面銑刀和方肩銑刀☁╃╃。這些負角銑刀選用了直徑63.5-203mm的全體PCBN刀片☁╃╃。方形和圓 形刀片用於面銑刀│₪,而三角形刀片用於方肩銑刀☁╃╃。關於那些有必要堅持較低刀具壓力以及不能運用負角刀片的加工│₪,山高還有選用全體或整面正角刀片的正角銑刀☁╃╃。這 些刀片只要一面能夠運用☁╃╃。經過運用近全體刀片│₪,可使每個刀片的切削刃數量最大化☁╃╃。全體PCBN圓刀片用於面銑精加工時│₪,每一邊至少有15個切削刃可用於切 削☁╃╃。

在方肩或類方肩銑削加工中│₪,可選用全體式三角形或方形刀片│₪,每個刀片可用的切削刃分別為6個和8個☁╃╃。

應遵循三個根本請求•▩:①用PCBN刀片銑削時│₪,老是選用幹切削│₪,由於PCBN是一種脆性資料│₪,當刀片切入和切出時│₪,假如選用冷卻液將促進 PCBN刀片發生熱裂紋☁╃╃。②老是選用慣例銑削方法│₪,這麼當刀片切入時│₪,能夠減小作用於刀片上的衝擊載荷│₪,從而將切削刃崩刃的危險降至最低☁╃╃。③與車削加工相 比│₪,可將切削速度進步10%-50%│₪,以對斷續切削的影響進行抵償☁╃╃。

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