1 PCD/PCBN切削刀具的特點(diǎn)

　　多晶金剛石(PCD)和多晶立方氮化硼(PCBN)刀具雖然其成本較高备则，但是這種刀具能成為提高生產(chǎn)率的最好工具赌骏。過(guò)去，除非是特殊加工不可缺少的琅翻，PCD/PCBN刀具幾乎不為實(shí)際加工所采用位仁。因?yàn)镻CD/PCBN刀具成本太高。

   　 如今方椎，盡管PCD/PCBN刀具仍然有點(diǎn)昂貴聂抢，然而其質(zhì)量與可靠性已提高。從而使PCD/PCBN刀具在汽車棠众、航空航天以及醫(yī)療設(shè)備等工業(yè)領(lǐng)域的許多機(jī)械加工中具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)性琳疏。在剛性較好的機(jī)床和刀架上安裝PCD/PCBN刀具，生產(chǎn)廠家可充分利用PCD/PCBN所具有的潛能來(lái)提高生產(chǎn)率闸拿。同時(shí)在各種機(jī)械加工應(yīng)用中空盼，PCD/PCBN刀具為生產(chǎn)廠家提供了更大的切削刀具的選擇余地。使他們?cè)诟纳瞥杀咎岣呱a(chǎn)率時(shí)有了吏有利的機(jī)會(huì)新荤。

   　 PCD/PCBN 刀具有三種基本形式：整體式揽趾、全斷面式和刀尖式。尺寸較大苛骨、較厚的新型PCBN整體刀具篱瞎，具有良好的耐磨耐沖擊特性。刀具良好的耐磨性和耐沖擊性痒芝，是加工含鐵素體少于10%的鑄鐵材料的關(guān)鍵手段遥局。刀具耐磨付箩、耐沖擊性的提高，對(duì)于汽車行業(yè)加工合金鑄鐵零件也是尤為重要的莽烫。從前瞭谴，這類合金鑄鐵零件只有通過(guò)磨削才能加工完工。

   　 粗加工合金鑄鐵時(shí)魄蔗，刀具必須經(jīng)受由鑄造工藝遺留下來(lái)的表面裂紋寒肋、殘砂和其它原有的表面不連續(xù)所引起的斷續(xù)切削。好的耐磨性在精加工中也起很大的作用肆洽，對(duì)于含鉻28%～30%,硬度在68～70HRC之間的工件尤其是這樣易麻。

    　整體PCBN刀片在兩邊都有多個(gè)切削刃，因而降低了單位生產(chǎn)零件的刀具成本社咒。其橫剖面有4.76mm厚秽祷，比傳統(tǒng)刀具3.17mm還厚，這使刀片在標(biāo)準(zhǔn)的墊片式硬質(zhì)合金刀把槽上位俩，能可靠安裝矗寂。

   　 PCBN 刀片也有做成全斷面的和刀尖形的。全斷面刀片有一個(gè)完整的PCBN頂面勇蝙，燒結(jié)在一個(gè)硬質(zhì)合金基底上沫勿，只在刀片的一邊提供多切削刃，這種刀片比整體刀片便宜些味混。刀尖形刀片是在硬質(zhì)合金基底的一角上焊接一塊PCBN刀片刀尖形刀片要么是單切削刃产雹、要么是雙切削刃。現(xiàn)在用的PCBN刀片大多數(shù)是刀尖形的翁锡。無(wú)論是全斷面形的蔓挖，還是刀尖形的刀片都按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸制造，與整體刀片一樣馆衔，可以安裝于標(biāo)準(zhǔn)刀桿刀片槽內(nèi)和銑刀槽上瘟判。

2 PCBN刀具更適合于加工硬零件

   　 PCBN制成的刀具最適應(yīng)于硬零件的切削加工。實(shí)際上角溃，被加工零件硬度的下限是45HRC拷获。如果用PCBN刀具加工硬度低于45HRC的零件，就將產(chǎn)生刀痕减细。

   　 在粗加工中刀诬，用整體PCBN刀具切削加下的最大切削深度，在4.76～6.4mm的范圍內(nèi)變化加工白鐵和其它硬的高鉻鐵最大切削深度約為4.76mm常籍，加工非合金的純鑄鐵最大切削深度為6.4mm,精加工的切削速度范圍從加工高鉻鐵的107～122m/min到加工灰鑄鐵的高達(dá)2134m/min內(nèi)變化。一切用PCBN刀具的加工闰妓，都要求使用剛性非常好的工具锨圣、夾具陕绢、主軸和機(jī)床。

    　恰當(dāng)?shù)腜CBN刀具精加工切削速度隨著工件材料骗采、材料高度以及零件的尺寸和形狀的不同而顯著變化闯揪。例如，你可以在加工洛氏硬度60～62HRC的硬化鋼時(shí)词趾，以0.51mm的切削深度達(dá)到183m/min的切削速度;進(jìn)給量為0.05～O.1mm/r可以加工出較低的表面粗糙度避某；材料越硬要求的切削速度越高。但是审陌，切削速度大于約198m/min時(shí)蚯垫，將導(dǎo)致過(guò)度磨損。加工普通鑄鐵可以用非常高的切削速度疤格。

   　 刀尖形PCBN刀具無(wú)論是用于粗加下還是精加工都是既經(jīng)濟(jì)又可靠的咳碰。但是在有此場(chǎng)合要求使用整體刀具和全斷面形刀具。粗鏜帶有鑄造毛刺的氣缸襯里的中間部位圾笨，就是一個(gè)典型的例子教馆。當(dāng)用刀尖形刀具以非常準(zhǔn)確的切削深度加工時(shí)，工件上的毛刺最終能使 PCBN刀片偏離正確的位置擂达。強(qiáng)有力的整體和全斷面PCBN刀具能消除這類問(wèn)題土铺。整體和全斷面刀具都能夠重新刃磨，這樣就能延長(zhǎng)刀具壽命板鬓，從而補(bǔ)償它們的較高成本悲敷。為了獲得整體刀具的最好成本效益，應(yīng)該使用整體刀具兩邊的切削刃穗熬。

    　當(dāng)前,PCBN刀具的最大發(fā)展領(lǐng)域是高硬切削——具有洛氏硬度60～65HRC的諸如齒輪镀迂、軸和軸承等汽車發(fā)動(dòng)機(jī)合金鋼零件的精加工。從傳統(tǒng)觀點(diǎn)來(lái)看唤蔗，這樣的零件只有經(jīng)過(guò)磨削才能制成探遵。而且，零件的尺寸公差非常小妓柜，表面粗糙度非常精細(xì)箱季。而高硬切削使得這種同樣的結(jié)果在一個(gè)CNC車床上得以實(shí)現(xiàn)，且價(jià)格僅只有在CNC磨床上加工同樣加工質(zhì)量零件成本的一半寸纠，另外車床的維護(hù)成本也較低雳雄。

   　 高硬切削由于切削深度僅為0.3～0.38mm，可用低成本的PCBN刀尖形刀具帮课。

   　 美國(guó)先進(jìn)Carboloy材料公司的試驗(yàn)結(jié)果表明匙久，用刀尖形PCBN連續(xù)加工被硬化的鋼零件(60～62HRC)，獲得的表面粗糙度為0.2μm或更小八泡。

3 PCBN刀具的干切削

   　 PCBN 刀具雖然在切削中有足夠的硬度抵抗切削熱所引起的變形趾马，但是它很脆苏昨，如果加冷卻液，由于溫度驟降易發(fā)生刀刃崩裂毁察。所以用PCBN刀具加工零件時(shí)一般應(yīng)該干切削赘湾，特別是在斷續(xù)切削的情形，加工時(shí)決不能使用冷卻液尚染。刀具的刃磨質(zhì)量對(duì)于PCBN刀具加工的成功與否影響很大為了延長(zhǎng)刀具壽命律逼，必須用適當(dāng)?shù)牡毒呷心シ椒▉?lái)加強(qiáng)刀具的切削刃。PCBN刀具刃磨隨著加工材料和粗精加工的不同而變化逗柴。精加工鑄鐵時(shí)蛹头，刀具刃磨量微小，而在強(qiáng)力粗加工白鐵時(shí)嚎于，需要刃磨出一個(gè)寬 3.8mm掘而，有15°的T形刀刃棱面。你也可以用刀刃棱面與細(xì)微刃磨相結(jié)合的方法進(jìn)行刀具刃磨于购。在刀具上加一個(gè)刀刃棱面來(lái)加強(qiáng)切削刃強(qiáng)度袍睡。例如，將一個(gè) 20°的刀刃棱面加到一個(gè)90°的刀具角上肋僧，可得到110°的刀具角斑胜。此角越大，切削刃強(qiáng)度越好嫌吠。

   　 由于被加強(qiáng)的PCBN刀具切削刃改變了背離刀刃的切削力方向止潘，一般應(yīng)該保持刀刃梭面與工件材料的硬度相對(duì)應(yīng)。鑄鐵粗加工時(shí)辫诅，T形刀刃棱面約為0.2mm寬凭戴，20°；鑄鐵精加工時(shí)炕矮，只需一個(gè)輕微的刃磨量即可逆酣。加工硬度為65RC的鋼時(shí)，刀具的T形刀刃棱面的寬度應(yīng)為0.1～0.2mm堡它、角度為20°殖锹。

4 PCD刀具加工有色合金

   　 現(xiàn)在，廣大生產(chǎn)用戶已經(jīng)克服刀尖頗震衍醒。他們發(fā)現(xiàn)PCD刀具具有成本低效益好席磕。因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)有色金屬的加工中，PCD刀具明顯優(yōu)于硬質(zhì)合金刀具父驮，這并不是由于加工材料本身有任何發(fā)展照窥。

        目前所用的大多數(shù)PCD刀具是刀尖形的。人們將一塊PCD刀片焊在硬質(zhì)合金刀桿的一角上。PCD刀塊尺寸已經(jīng)在工業(yè)上標(biāo)準(zhǔn)化了茁臀，可用在標(biāo)準(zhǔn)刀桿的刀槽內(nèi)和銑刀槽上揩池。與硬質(zhì)合金刀具不一樣的是，PCD刀具不能轉(zhuǎn)位堆因，只有單刀刃。

        標(biāo)準(zhǔn)尺寸的全斷面PCD刀具救鲤，有一個(gè)完整的PCD頂面久窟，被燒結(jié)在硬質(zhì)合金基底上雖然全斷面的刀具開(kāi)始時(shí)的成本較高，但是它是可轉(zhuǎn)位的本缠，能夠在刀具的一側(cè)提供多個(gè)切削刃斥扛。購(gòu)買時(shí)，這種刀其常常是圓形的丹锹，以便得到最多的刀刃稀颁。起初全斷面PCD刀具主要用于特殊場(chǎng)合。

        安全可靠的刀片固位在PCP刀具應(yīng)用中起著關(guān)鍵作用楣黍，特別是對(duì)于旋轉(zhuǎn)刀具現(xiàn)在將楔片與螺絲釘組合使用匾灶，如同圓錐形刀具與楔片一樣，提高了刀具的固定性租漂。普通螺紋與壓板式設(shè)計(jì)阶女。以及用懸掛刀桿的刀具、刀桿上直接焊接了PCD刀片都能提供必要的剛性哩治。剛性良好的刀具裝置能提供PCD刀具更可靠的效果秃踩。

        牢固的工件夾具和剛性良好的機(jī)床、主軸等也能夠改善加工特性扫矾。如今的CNC車床和加工中心都具備PCD/PCBN切削刀具所要求的剛度酿萄。在安裝新設(shè)備時(shí)，加工車間的環(huán)境必須加以考慮勘浇，要使環(huán)境更加適合于高性能的PCD/PCBN切削刀具争峭。

        精銑鋁制汽車導(dǎo)管的刀具，常常是將刀尖形PCD刀具與普通硬質(zhì)合金刀具組合起來(lái)使用以便用來(lái)切削在一定切削深度處所遇到的鑄造毛刺怒央。這些鑄造毛刺容易連續(xù)地沖擊掉PCD刀片與硬質(zhì)合金刀體焊點(diǎn)烤眉，而最終使PCD刀片移位。

        PCD 刀尖形刀具能以大約PCD刀片長(zhǎng)度的60%為最大切削深度進(jìn)行銑削项请。即使以最大切削深度或低于最大切削深度加工烦盛，毛刺仍然能使PCD刀片在刀具上移位。這個(gè)問(wèn)題可以在銑刀上加一些普通硬質(zhì)合金刀片加以解決肚轴。安裝在銑刀上的這些硬質(zhì)合金刀片在銑刀的軸向和徑向要稍作調(diào)整紧邑。這樣一來(lái)，硬質(zhì)合金刀具就可在PCD 刀片的前面切掉毛刺稠还，為PCD刀具的精加工做好預(yù)加工伞缺。刀尖形PCD刀具的另一個(gè)重要應(yīng)用是在所謂“立體化”工藝中精加工汽車零件苍糠。鑄造廠為了節(jié)約貨船運(yùn)費(fèi)和便于收集粗加工鋁制氣缸頭等切屑，用于回爐再循環(huán)啤誊。他們用一把PCD切削刀具岳瞭，以非常大的金屬去除率，半精加工鑄件蚊锹，包括鑄件的頂面瞳筏、底面、側(cè)面和棱等牡昆，被加工后的機(jī)械零件呈長(zhǎng)方體形姚炕，很容易裝卸和包裝。由于零件占據(jù)較少的空間丢烘，使得貨船運(yùn)費(fèi)下降柱宦。

        生產(chǎn)制造廠商要提高生產(chǎn)率，進(jìn)行零件的連續(xù)加工播瞳，延長(zhǎng)刀具壽命(消除頻繁換刀)掸刊。應(yīng)用PCD刀尖形刀具時(shí)，可使其在硬質(zhì)合金上有一點(diǎn)傾斜狐史。PCD刀具在加工高硅鋁制汽車零件時(shí)痒给，諸如氣缸頭、引擎機(jī)體近振、導(dǎo)管红狗、變速箱和車輪等都優(yōu)于磨削加工。
 
        用 PCD刀具加工時(shí)暴遂，有效地排屑是十分重要的PCD刀具產(chǎn)生的切屑非吃莩剩快，加工系統(tǒng)必須連續(xù)粘伊、迅速地將切屑從工作區(qū)排除掉辜辰。冷卻劑、空氣霧惠翼、冷凍空氣以及它們的綜合都將產(chǎn)生影響束敦。PCD刀具切削速度高達(dá)3048m/min，這就要求必須帶有有效的排屑裝置和一個(gè)剛性的機(jī)床和操作系統(tǒng)支摹，現(xiàn)在的CNC機(jī)床和加工中心都容易達(dá)到此速度匾瓣。 

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