立方氦化硼(CBN)是繼人造金剛石之后督赤，人工合成的一種新型超硬刀具切削材料嘁灯，其硬度僅次于金剛石，在切削和磨銷加工中得到廣泛應(yīng)用躲舌。

　　立方氦化硼(CBN)在切削加工中的應(yīng)用

　　1.用PCBN刀片精車淬硬鋼

　　采用PCBN刀具精車淬硬鋼丑婿，其工件硬度高于45HRC，效果最好没卸。其切削速度一般為80～120m/min羹奉，工件硬度越高，切削速度宜取低值约计，如車硬度為70HRC的工件诀拭，其切削速度宜選60～80m/min。精車的切深在0.1～0.3mm善簸，進(jìn)給量在0.05～0.025mm/r传撰，精車后的工件表面粗糙度為Ra0.3～0.6μm，尺寸精度可達(dá)0.013mm畔香。若能采用剛性好的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控車床加工类埋，PCBN刀具的剛性好和刃口鋒利，則精車后的工件表面粗糙度可達(dá)Ra0.3μm猪褐，尺寸精度可達(dá)0.01mm鼓辈，可達(dá)到用數(shù)控磨床加工的水平。

　　如果機(jī)床剛性好和蛀，選用的切削速度較低失跷，則選用PCBN復(fù)合刀片可精車斷續(xù)表面。

　　精車加工余量一般為0.3mm左右搂棱，盡可能提高工件淬火前的尺寸精度和減少熱變形叔梆，以保證精車時(shí)切削余量均勻沫流，延長PCBN刀具的使用壽命。

　　精車一般不用切削液筑凫，因?yàn)樵谳^高的切削速度下滑沧，大量的切削熱由切屑帶走，很少會(huì)停留在工件表面而影響加工表面質(zhì)量和精度巍实。

　　精車刀片宜選用強(qiáng)度和韌性高的80°菱形刀片滓技，刀尖半徑在0.8～1.2mm之間，為保護(hù)刀具刃口棚潦，使用前需用細(xì)油石倒棱令漂。

　　精車淬硬工件是一門新工藝，實(shí)施前需做工藝試驗(yàn)丸边，可用與工件材料叠必、硬度和大小相同的棒料，在同類機(jī)床上進(jìn)行精加工或粗加工試驗(yàn)妹窖，關(guān)鍵是要試驗(yàn)刀具與切削參數(shù)的選擇及工藝系統(tǒng)是否有足夠的剛性纬朝。該工藝目前國內(nèi)已經(jīng)采用，如一汽集團(tuán)用PCBN刀具加工滲碳淬火(58～63HRC)的20CrMnTi變速箱齒輪撥叉槽嘱吗，采用的工藝參數(shù)為υc=150m/min, f=0.1mm/r玄组，αp=0.2～0.3mm，實(shí)現(xiàn)了以車代磨谒麦。

　　2.加工硬鑄鐵和灰口鑄鐵

　　(1)加工硬鑄鐵

　　用PCBN刀具車削淬硬鋼時(shí)杏住，要求工件淬火硬度高于45～55HRC，加工硬鑄鐵時(shí)援愁，只要硬度達(dá)到中等硬度水平(45HRC)贫拭，就會(huì)取得良好的加工效果。如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋上的排氣閥座径揭，該閥座是采用含銅耍叮、鉬的高鉻合金鑄鐵材料，其硬度一般約為44HRC雌夕，其閥座上孔采用锪(鉸)滋评、車兩種工藝，大多是在專用自動(dòng)線上加工派憨，與槍鉸導(dǎo)管孔一道進(jìn)行购廊。所采用的切削用量為：υc=71.6m/min，υf=26.5mm/min笔碌，αp=1.0mm刃镶，采用BC拉削油，自采用PCBN刀具加工后，與以往采用的各種硬質(zhì)合金刀片加工相比丸升，刀具平均耐用度為1200件铆农，加工表面粗糙度為Ra0.4μm，閥座面擺差≤0.05mm狡耻。東風(fēng)汽車公司發(fā)動(dòng)機(jī)廠自1988年使用PCBN刀具后墩剖，其效果一直保持穩(wěn)定，較好地解決了引進(jìn)設(shè)備的刀具國產(chǎn)化問題夷狰。

　　(2)高速銑削灰口鑄鐵

　　高速銑削灰鑄鐵時(shí)涛碑，一般粗加工當(dāng)然可以使用K類硬質(zhì)合金，精加工可用氦化硅陶瓷刀片孵淘。如在一個(gè)裝有8塊刀片的端銑刀上改用只裝對稱式的兩片PCBN刀片，并將切削速度提高4倍歹篓，其結(jié)果是金屬切除率相同瘫证，而切削力卻下降3/4，刀具壽命與加工質(zhì)量超過前者庄撮。

　　對珠光體鑄鐵與冷硬鑄鐵背捌，也宜采用PCBN刀具進(jìn)行高速加工，與其它刀具材料比較湘乐，可提高切削速度蝌飘、延長刀具壽命、降低了表面粗糙度扇胀。

　　3.高速鏜削鑄件孔

　　在高速鏜桿上采用成對鑲片PCBN鏜刀與單片鏜刀相比跑既，其平衡性好，從而增加了鏜桿的剛性忌党，在給定的進(jìn)給量下轿白，采用PCBN雙刀片鏜孔可獲得高的金屬切除率與表面質(zhì)量。

　　目前國內(nèi)已有較多的發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠铺举，對氣缸體的缸孔(或缸套)精加工已使用PCBN刀具罢摧。如上海大眾和一汽集團(tuán)的發(fā)動(dòng)機(jī)廠，缸孔精鏜均采用PCBN刀片并可自動(dòng)補(bǔ)償(υc=500m/min劫伊，f=0.2mm/r拆聋，αp=0.1mm)。所以加工出的缸孔精度高姊呐、尺寸穩(wěn)定懒披，而且生產(chǎn)效率高，刀具壽命長翻默。

　　對于小孔鏜削缸沃，雖可使用陶瓷或涂層刀片，但刀片應(yīng)帶有負(fù)前角修械，這將增加切削和排屑的阻力趾牧，易使細(xì)長鏜桿產(chǎn)生振動(dòng)检盼。若用PCBN刀具進(jìn)行高速鏜削，其孔的表面質(zhì)量好翘单、生產(chǎn)效率高吨枉。

　　4.鉸削淬硬鋼或硬鑄件小孔

　　對這類工件的孔加工宜采用CBN電鍍鉸刀。這種鉸刀是以其硬度為42HRC的45號(hào)鋼或9CrSi鋼作為基體哄芜，具有前后導(dǎo)向和切削部分貌亭，其基體制造精度要高，設(shè)計(jì)要合理认臊。如其鉸刀的前導(dǎo)向部分直徑要小于切削刃部分直徑0.04mm圃庭，切削區(qū)的長度要大于工件孔深，后導(dǎo)向的長度要大于切削區(qū)長度失晴，其直徑應(yīng)小于切削刃部直徑0.02mm剧腻。為了在鉸削中能用切削液沖洗切屑和冷卻潤滑加工表面，其鉸刀基體上開有兩條較深的螺旋槽滑信。

　　如某廠加工淬火鋼工件孔φ12.06±0.05mm占找，硬度為45HRC，底孔尺寸為φ12±0.01mm煞恭，要求孔的圓柱度為0.005mm络务，表面粗糙度為Ra0.2μm。采用一組五把的電鍍CBN鉸刀加工后井翅，取得較好的經(jīng)濟(jì)效果怠鲜。有的發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠采用金剛石或CBN電鍍鉸刀對氣缸體的主軸承孔進(jìn)行珩鉸，代替原來的珩磨加工霹链，使加工效率提高了數(shù)倍讹玉，且質(zhì)量穩(wěn)定。

　　5.用于難加工材料的切削加工

　　采用帶正前角的PCBN刀具刃伞，選用適當(dāng)?shù)那邢鲄?shù)挡辩，即υc=100m/min,f=0.05～0.2mm，αp=0.1～0.2mm钥嫌，采用極壓型乳化液或油冷卻液垃杖，可加工奧氏體不銹鋼(45HRC)、高溫合金鋼丈屹、高錳鋼调俘、高強(qiáng)度鋼及高鎳合金鋼等材料，可獲得較高的加工效率和表面質(zhì)量旺垒。

　　CBN砂輪在磨削加工中的應(yīng)用

　　CBN材料除用來制作刀具外彩库，其最大的應(yīng)用領(lǐng)域還是制成CBN磨具，用于高速高效磨削和珩磨加工，可使磨削效率大大提高骇钦，其磨削精度和質(zhì)量提高一個(gè)等級(jí)宛渐。

　　1.磨削汽車零件--凸輪軸和曲軸

　　汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的凸輪軸具有多個(gè)凸輪，淬火后的凸輪粗磨及精磨是影響凸輪質(zhì)量的關(guān)鍵工序眯搭。一般都是采用靠模仿形磨削窥翩，工件速度的提高受到限制，工件易產(chǎn)生磨削燒傷裂紋鳞仙，采用靠模仿形磨削寇蚊，其凸輪表面的輪廊曲線要受砂輪直徑大小的影響，所以很難保證凸輪輪廊曲線的正確展松。生產(chǎn)實(shí)踐證明厕斩，當(dāng)砂輪直徑大時(shí)，磨出的凸輪瘦脂圾，當(dāng)砂輪直徑小時(shí)资妇，磨出的凸輪胖，只有當(dāng)砂輪直徑接近或等于磨削靠模凸輪的滾輪直徑時(shí)(一般為φ570mm)讥燎，其仿形誤差接近于零，即磨出的凸輪表面輪廊曲線接近于靠模凸輪烂秘。在實(shí)際生產(chǎn)中掰魁，所用的砂輪直徑一般都是從D600(或610)用到D500，與理想的砂輪直徑(570)相差甚多裳雕，所以生產(chǎn)中總有大部分凸輪軸的凸輪曲線超標(biāo)低流。為解決這個(gè)問題，我們在靠模仿形凸輪磨床上采用CBN砂輪磨削帜浇，可把CBN砂輪直徑制成D575辨蓄，CBN磨料層厚為4～5mm，其磨輪的磨削最小直徑是D565项茸，磨削直徑范圍雖然只有10mm祠乃，但磨削零件數(shù)卻相當(dāng)于幾十片普通砂輪，不僅可保證凸輪曲線正確兑燥，而且也不會(huì)產(chǎn)生磨削燒傷現(xiàn)象亮瓷。

　　2.CBN砂輪在內(nèi)孔磨削中的應(yīng)用

　　內(nèi)圓磨削的效率一直很低，其主要原因就是磨削速度降瞳、砂輪材質(zhì)及磨桿的剛性問題嘱支。生產(chǎn)過程中用在修整砂輪、更換砂輪的時(shí)間幾乎占了單件工時(shí)的1/3～1/5挣饥。如果內(nèi)圓或溝槽磨削采用CBN電鍍砂輪除师，并把砂輪速度提高，增大磨桿直徑，便可適當(dāng)提高工件轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度汛聚，不僅可保證孔(弧)徑锹安、槽寬尺寸與形位精度，表面粗糙度和避免燒傷贞岭，而且還可以成倍地提高加工效率八毯，降低加工成本。

　　如國內(nèi)某廠加工一個(gè)年產(chǎn)60萬件的紡機(jī)滾動(dòng)軸承套瑞蓉，磨φ15.5+0.04的孔及相鄰的弧槽予乏，過去用鉻剛玉(GG)砂輪，需用兩道工序分別在兩臺(tái)M224內(nèi)圓磨床上加工梯撰，其槽(弧)徑差及尺寸與孔的同軸度很難保證蟹游，且效率低，采用CBN砂輪后怎体，加粗了磨桿蔓捡，提高了進(jìn)給量，節(jié)約了修整和更換砂輪的時(shí)間愚缔，徹底解決了原有問題擦灸。后又改為孔、溝同時(shí)磨垛淮，即在磨桿上裝兩個(gè)砂輪剂撑，使磨削效率提高1倍，節(jié)省了一臺(tái)磨床根适。所加工的工件表面粗糙度為Ra0.63μm采用的磨削工藝參數(shù)：υ砂=36m/s苞毡，υ2=19m/min，f粗切=1μm/r,f精切=0.5μm/r继谚，光磨時(shí)間t=bs烈菌，采用10%濃度的乳化值。

　　3.采用CBN砂輪磨削齒輪

　　齒輪磨削以往是采用單齒面與多齒面磨削花履，單齒面磨削雖然可獲得較高的加工精度芽世，但效率低，成本高诡壁，多齒面磨削雖生產(chǎn)效率高捂襟，但其加工質(zhì)量比單齒磨削差。若采用CBN砂輪磨削欢峰，無論采用單齒面磨削還是采用多齒面磨削葬荷，采用電鍍CBN砂輪或陶瓷結(jié)合劑砂輪進(jìn)行磨削，其效果極為顯著：

　　(1)CBN砂輪可以制成精度較高的齒形纽帖，由于耐用度高宠漩，不頻繁修整举反，不需經(jīng)常調(diào)整機(jī)床，可獲得穩(wěn)定的齒廊扒吁、導(dǎo)程和節(jié)距精度火鼻。

　　(2)可實(shí)現(xiàn)高速磨削與高進(jìn)給率磨削齒面，粗糙度低且不會(huì)燒傷邀耽，可在提高磨削效率的條件下獲得較高的齒輪精度(6～7級(jí))穗蚌。

　　(3)CBN砂輪壽命長，磨削性能好平葡，節(jié)約了砂輪更換修整崭守、機(jī)床調(diào)整和工件檢測等許多輔助時(shí)間。

　　4.應(yīng)用CBN磨具加工難加工材料及難加工面

　　對淬硬鋼件或冷硬鑄鐵件孔的珩磨宗而，可采用CBN珩磨油石浙辫，對高強(qiáng)度、高硬度和高熱敏性的合金鋼攻躏、不銹鋼郊檐、耐熱鋼與合金，宜采用高硬度跃唧、高強(qiáng)度的CBN砂輪茴怀，采用極壓乳化液或高速磨削液進(jìn)行冷卻。對較長的導(dǎo)軌面或復(fù)雜型面令怎、凸輪磨床的靠模軸等均宜采用CBN砂輪找筝。

　　大力推廣CBN材料在機(jī)械加工關(guān)鍵工序中的應(yīng)用

　　CBN材料無論制作刀具或制作磨具，應(yīng)用于高速切削或磨削澡刹，都可收到提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高加工效率耘婚、縮短加工周期和降低加工成本等顯著效果罢浇。因此，在加工中沐祷，大力推廣CBN刀(磨)具是提高制造技術(shù)的有力措施嚷闭。但若普遍推廣使用，尚有許多問題赖临。

　　為了在生產(chǎn)中更好地推廣使用CBN刀(磨)具胞锰，應(yīng)做以下幾方面的工作：

　　1.發(fā)揮CBN刀(磨)具研究院(所)的主導(dǎo)作用

　　目前國內(nèi)CBN材料生產(chǎn)廠家很多，產(chǎn)量也不少兢榨，但高質(zhì)量的不多嗅榕，CBN刀(磨)具的穩(wěn)定用戶更少。究其原因主要是機(jī)械加工部門對價(jià)格昂貴的CBN刀(磨)具缺乏選擇與使用的知識(shí)吵聪，采購來的CBN工具實(shí)效不多凌那，在其經(jīng)濟(jì)緊縮的條件下沿阁，不敢輕易投資進(jìn)行工藝試驗(yàn)。要想解決這個(gè)問題董记，只有CBN刀(磨)具研究院(所)主動(dòng)深入機(jī)械制造的生產(chǎn)單位铆贞，選擇生產(chǎn)效率與質(zhì)量的薄弱環(huán)節(jié)，且已具有或易于創(chuàng)造CBN加工條件的點(diǎn)檀塌，與用戶協(xié)商簽訂共同開發(fā)CBN應(yīng)用合同伶摩。由工具研制單位負(fù)責(zé)免費(fèi)提供試驗(yàn)用的CBN刀(磨)具，用戶負(fù)責(zé)提供試驗(yàn)所需條件下組織生產(chǎn)試驗(yàn)前河。這就發(fā)揮了多方積極性昂幕，從CBN質(zhì)量選擇到工具制造，都會(huì)以最優(yōu)您风、最快的速度進(jìn)行幅挂，用戶從準(zhǔn)備試驗(yàn)條件到使用，見到了達(dá)到合同目標(biāo)值的成果参攻，不花試驗(yàn)費(fèi)便解決了生產(chǎn)難題腺帽，很容易推廣。而工具院(所)亦可在以后的供貨中逐步回收利潤髓绽，只要雙方保持互惠敛苇、互利，協(xié)作關(guān)系便會(huì)更加鞏固顺呕。我廠就是利用這種方式與多家研究院(校)開發(fā)了很多新技術(shù)枫攀。

　　2.實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)一線聯(lián)合開發(fā)，即CBN--工具制造--用戶或CBN與工具制造--機(jī)床--用戶共同開發(fā)CBN的應(yīng)用

　　其原因是多方面的株茶，如CBN質(zhì)量来涨、含量、品牌規(guī)格及結(jié)合劑等是否適合硼鑄鐵的加工启盛。至于CBN磨具影響的磨削效果的因素就更多了蹦掐，除自身原材料的質(zhì)量、配比和磨具制造技術(shù)外僵闯，還有使用條件與技術(shù)卧抗。如磨削速度(應(yīng)用高速磨削速度)、磨床剛性好鳖粟、無振動(dòng)社裆、有自動(dòng)精細(xì)進(jìn)給及修整補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、適當(dāng)?shù)哪ハ鲄?shù)和冷卻液等向图，這些都是相輔相成的重要因素谈毫，靠有關(guān)方面共同努力，各自提高自家產(chǎn)品的質(zhì)量碉讯，相互促進(jìn)侦萍，才能使CBN工具與專用設(shè)備成功地用于生產(chǎn)咸壮。

　　3.積極開展CBN刀(磨)具制造與使用技術(shù)的研究

　　用戶希望使用具有實(shí)效的CBN工具，為此均壳，要求工具制造單位漆究，除了盡快提高CBN工具的制造技術(shù)外，還應(yīng)對產(chǎn)品的質(zhì)量建立明確的鑒定標(biāo)準(zhǔn)與方法拔翠，分布某些性能參數(shù)钉榔，如刀具的CBN含量與品牌、磨具的硬度與CBN精度翅窥、濃度等圣钝，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行生產(chǎn)使用試驗(yàn)，以便充分發(fā)揮用戶的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)没惶，對不同的切削參數(shù)與冷卻液所取得的加工結(jié)果進(jìn)行對比分析肖喂，使CBN工具得到質(zhì)的提高。CBN工具的適用范圍庆杜、使用條件和應(yīng)用的技術(shù)配套(如設(shè)備和冷卻液等)射众，用戶可正確選用和使用CBN工具。

　　4.用戶需要提高產(chǎn)品質(zhì)量意識(shí)晃财，勇于提高制造技術(shù)

　　21世紀(jì)是高科技時(shí)代叨橱，產(chǎn)品必須是有高性能、高質(zhì)量才有市場断盛，企業(yè)才有生命力罗洗。為此，應(yīng)盡快提高制造技術(shù)水平钢猛，而推廣使用CBN工具提高制造技術(shù)是一種有力措施伙菜，這不僅需要有關(guān)主管部門的有力資助和支持，有組織命迈、有計(jì)劃地逐步推廣CBN工具的技術(shù)配套與使用贩绕，同時(shí)也要求用戶勇于接受新材料、新技術(shù)躺翻，改變過去陳舊的生產(chǎn)觀念與管理方法丧叽，即刀(磨)具均消耗費(fèi)用指標(biāo)很低卫玖，只許占產(chǎn)品成本的1/100左右真葱，而不是以提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量為準(zhǔn)，這樣會(huì)限制優(yōu)質(zhì)高效的刀(磨)具應(yīng)用與先進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)能力的發(fā)揮辐胆。實(shí)踐證明讨砍，CBN刀(磨)具的成效不僅可提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量，而且也可提高經(jīng)濟(jì)效益卸研。

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