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

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刀具精車淬硬鋼哥钉，其工件硬度高于45HRC蜗原，效果最好。其切削速度一般為80～120m/min峦铲，工件硬度越高嗤锯，切削速度宜取低值，如車硬度為70HRC的工件牢介，其切削速度宜選60～80m/min校槐。精車的切深在0.1～0.3mm，進(jìn)給量在0.05～0.025mm/r泳厌，精車后的工件表面粗糙度為Ra0.3～0.6μm另焕，尺寸精度可達(dá)0.013mm。若能采用剛性好的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控車床加工起驱，PCBN刀具的剛性好和刃口鋒利惦鄙，則精車后的工件表面粗糙度可達(dá)Ra0.3μm，尺寸精度可達(dá)0.01mm鹊获，可達(dá)到用數(shù)控磨床加工的水平喧久。
   
　　如果機(jī)床剛性好，選用的切削速度較低刹碾，則選用PCBN復(fù)合刀片可精車斷續(xù)表面燥撞。精車加工余量一般為0.3mm左右，盡可能提高工件淬火前的尺寸精度和減少熱變形迷帜，以保證精車時(shí)切削余量均勻物舒，延長(zhǎng)PCBN刀具的使用壽命。精車一般不用切削液戏锹，因?yàn)樵谳^高的切削速度下冠胯，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)量和精度锦针。精車刀片宜選用強(qiáng)度和韌性高的80°菱形刀片荠察，刀尖半徑在0.8～1.2mm之間，為保護(hù)刀具刃口奈搜，使用前需用細(xì)油石倒棱悉盆。
   
　　精車淬硬工件是一門新工藝，實(shí)施前需做工藝試驗(yàn)馋吗，可用與工件材料舀瓢、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)皿掂，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。該工藝目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)采用唆逻，如一汽集團(tuán)用PCBN刀具加工滲碳淬火(58～63HRC)的20CrMnTi變速箱齒輪撥叉槽般供，采用的工藝參數(shù)為υc=150m/min, f=0.1mm/r菠贡，αp=0.2～0.3mm，實(shí)現(xiàn)了以車代磨栅告。

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)睛至，要求工件淬火硬度高于45～55HRC，加工硬鑄鐵時(shí)域抚，只要硬度達(dá)到中等硬度水平(45HRC)治部，就會(huì)取得良好的加工效果。如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋上的排氣閥座涵蔓，該閥座是采用含銅沧蛉、鉬的高鉻合金鑄鐵材料，其硬度一般約為44HRC滋遗，其閥座上孔采用锪(鉸)蟀思、車兩種工藝，大多是在專用自動(dòng)線上加工溉跃，與槍鉸導(dǎo)管孔一道進(jìn)行村刨。所采用的切削用量為：υc=71.6m/min，υf=26.5mm/min撰茎，αp=1.0mm嵌牺，采用BC拉削油，自采用PCBN刀具加工后龄糊，與以往采用的各種硬質(zhì)合金刀片加工相比逆粹，刀具平均耐用度為1200件，加工表面粗糙度為Ra0.4μm绎签，閥座面擺差≤0.05mm枯饿。東風(fēng)汽車公司發(fā)動(dòng)機(jī)廠自1988年使用PCBN刀具后，其效果一直保持穩(wěn)定诡必，較好地解決了引進(jìn)設(shè)備的刀具國(guó)產(chǎn)化問題奢方。
   
(2)高速銑削灰口鑄鐵
   
　　高速銑削灰鑄鐵時(shí)，一般粗加工當(dāng)然可以使用K類硬質(zhì)合金爸舒，精加工可用氦化硅陶瓷刀片蟋字。如在一個(gè)裝有8塊刀片的端銑刀上改用只裝對(duì)稱式的兩片PCBN刀片，并將切削速度提高4倍材又，其結(jié)果是金屬切除率相同枫须，而切削力卻下降3/4，刀具壽命與加工質(zhì)量超過前者药屠。
   
　　對(duì)珠光體鑄鐵與冷硬鑄鐵新俗，也宜采用PCBN刀具進(jìn)行高速加工，與其它刀具材料比較崇旺，可提高切削速度都鸳、延長(zhǎng)刀具壽命难踱、降低了表面粗糙度。

3.高速鏜削鑄件孔

　　在高速鏜桿上采用成對(duì)鑲片PCBN鏜刀與單片鏜刀相比猪楣，其平衡性好刷络，從而增加了鏜桿的剛性，在給定的進(jìn)給量下象掖，采用PCBN雙刀片鏜孔可獲得高的金屬切除率與表面質(zhì)量丽优。
   
　　目前國(guó)內(nèi)已有較多的發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠，對(duì)氣缸體的缸孔(或缸套)精加工已使用PCBN刀具腾蔼。如上海大眾和一汽集團(tuán)的發(fā)動(dòng)機(jī)廠手趣，缸孔精鏜均采用PCBN刀片并可自動(dòng)補(bǔ)償(υc=500m/min，f=0.2mm/r骑祟，αp=0.1mm)回懦。所以加工出的缸孔精度高、尺寸穩(wěn)定次企，而且生產(chǎn)效率高怯晕，刀具壽命長(zhǎng)。
   
　　對(duì)于小孔鏜削缸棵，雖可使用陶瓷或涂層刀片舟茶，但刀片應(yīng)帶有負(fù)前角，這將增加切削和排屑的阻力堵第，易使細(xì)長(zhǎng)鏜桿產(chǎn)生振動(dòng)吧凉。若用PCBN刀具進(jìn)行高速鏜削，其孔的表面質(zhì)量好踏志、生產(chǎn)效率高阀捅。

4.鉸削淬硬鋼或硬鑄件小孔

　　對(duì)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鋼作為基體针余，具有前后導(dǎo)向和切削部分芳倒，其基體制造精度要高，設(shè)計(jì)要合理标宪。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姓赂，切削區(qū)的長(zhǎng)度要大于工件孔深，后導(dǎo)向的長(zhǎng)度要大于切削區(qū)長(zhǎng)度励普，其直徑應(yīng)小于切削刃部直徑0.02mm痢腋。為了在鉸削中能用切削液沖洗切屑和冷卻潤(rùn)滑加工表面，其鉸刀基體上開有兩條較深的螺旋槽铜氛。
   
　　如某廠加工淬火鋼工件孔φ12.06±0.05mm二场，硬度為45HRC，底孔尺寸為φ12±0.01mm蟀委，要求孔的圓柱度為0.005mm页函，表面粗糙度為Ra0.2μm涧馋。采用一組五把的電鍍CBN鉸刀加工后，取得較好的經(jīng)濟(jì)效果庭四。有的發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠采用金剛石或CBN電鍍鉸刀對(duì)氣缸體的主軸承孔進(jìn)行珩鉸，代替原來的珩磨加工绘雁，使加工效率提高了數(shù)倍橡疼，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刀具庐舟，選用適當(dāng)?shù)那邢鲄?shù)欣除，即υc=100m/min,f=0.05～0.2mm，αp=0.1～0.2mm挪略，采用極壓型乳化液或油冷卻液历帚，可加工奧氏體不銹鋼(45HRC)、高溫合金鋼杠娱、高錳鋼挽牢、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)量摊求。

CBN砂輪在磨削加工中的應(yīng)用

　　CBN材料除用來制作刀具外禽拔，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室叉，可使磨削效率大大提高睹栖，其磨削精度和質(zhì)量提高一個(gè)等級(jí)。

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)凸輪茧痕，淬火后的凸輪粗磨及精磨是影響凸輪質(zhì)量的關(guān)鍵工序宜切。一般都是采用靠模仿形磨削，工件速度的提高受到限制慢况，工件易產(chǎn)生磨削燒傷裂紋孤咏，采用靠模仿形磨削，其凸輪表面的輪廊曲線要受砂輪直徑大小的影響青先，所以很難保證凸輪輪廊曲線的正確捌秩。生產(chǎn)實(shí)踐證明，當(dāng)砂輪直徑大時(shí)委鸯，磨出的凸輪瘦脓大，當(dāng)砂輪直徑小時(shí)，磨出的凸輪胖菲国，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)过桌，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射屿。在實(shí)際生產(chǎn)中诚摹，所用的砂輪直徑一般都是從D600(或610)用到D500哺肘，與理想的砂輪直徑(570)相差甚多，所以生產(chǎn)中總有大部分凸輪軸的凸輪曲線超標(biāo)渗稍。為解決這個(gè)問題佩迟，我們?cè)诳磕７滦瓮馆喣ゴ采喜捎肅BN砂輪磨削，可把CBN砂輪直徑制成D575竿屹，CBN磨料層厚為4～5mm报强，其磨輪的磨削最小直徑是D565，磨削直徑范圍雖然只有10mm拱燃，但磨削零件數(shù)卻相當(dāng)于幾十片普通砂輪秉溉，不僅可保證凸輪曲線正確，而且也不會(huì)產(chǎn)生磨削燒傷現(xiàn)象碗誉。
   
　　如Liton工業(yè)自動(dòng)化公司用CBN砂輪磨削凸輪軸召嘶，其成本降低了50%，凸輪表面的疲勞強(qiáng)度提高了30%哮缺；東風(fēng)汽車公司襄樊柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廠用陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪粗磨冷激鑄鐵凸輪軸弄跌，其凸輪磨削余量t=4～5mm，υ砂=60m/s蝴蜓，工件轉(zhuǎn)速n=100r/min,υf=0.1mm/s碟绑，采用高速磨削液，CBN砂輪的壽命基本相當(dāng)于20片剛玉磨料砂輪榛舍。

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溃杖，其主要原因就是磨削速度、砂輪材質(zhì)及磨桿的剛性問題耽慌。生產(chǎn)過程中用在修整砂輪卢圈、更換砂輪的時(shí)間幾乎占了單件工時(shí)的1/3～1/5。如果內(nèi)圓或溝槽磨削采用CBN電鍍砂輪辅任，并把砂輪速度提高借衅，增大磨桿直徑，便可適當(dāng)提高工件轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度立漏，不僅可保證孔(弧)徑鹊属、槽寬尺寸與形位精度，表面粗糙度和避免燒傷聪戳，而且還可以成倍地提高加工效率危劫，降低加工成本。

　　內(nèi)圓磨削的效率一直很低缰俊，其主要原因就是磨削速度容诬、砂輪材質(zhì)及磨桿的剛性問題。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览徒。如果內(nèi)圓或溝槽磨削采用CBN電鍍砂輪狈定，并把砂輪速度提高，增大磨桿直徑习蓬，便可適當(dāng)提高工件轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度纽什，不僅可保證孔(弧)徑、槽寬尺寸與形位精度友雳，表面粗糙度和避免燒傷稿湿，而且還可以成倍地提高加工效率，降低加工成本押赊。
   
　　如國(guó)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，磨φ15.5+0.04的孔及相鄰的弧槽包斑，過去用鉻剛玉(GG)砂輪流礁，需用兩道工序分別在兩臺(tái)M224內(nèi)圓磨床上加工，其槽(弧)徑差及尺寸與孔的同軸度很難保證罗丰，且效率低神帅，采用CBN砂輪后，加粗了磨桿腊囤，提高了進(jìn)給量几菲，節(jié)約了修整和更換砂輪的時(shí)間，徹底解決了原有問題韭展。后又改為孔杉唇、溝同時(shí)磨，即在磨桿上裝兩個(gè)砂輪酬裆，使磨削效率提高1倍辟侠，節(jié)省了一臺(tái)磨床。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葱有，υ2=19m/min眨柑，f粗切=1μm/r,f精切=0.5μm/r，光磨時(shí)間t=bs复做，采用10%濃度的乳化值坪腔。

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，單齒面磨削雖然可獲得較高的加工精度旬渤，但效率低吏口，成本高，多齒面磨削雖生產(chǎn)效率高蚌铜，但其加工質(zhì)量比單齒磨削差锨侯。若采用CBN砂輪磨削，無論采用單齒面磨削還是采用多齒面磨削，采用電鍍CBN砂輪或陶瓷結(jié)合劑砂輪進(jìn)行磨削囚痴，其效果極為顯著：
   
(1)CBN砂輪可以制成精度較高的齒形叁怪，由于耐用度高，不頻繁修整深滚，不需經(jīng)常調(diào)整機(jī)床奕谭，可獲得穩(wěn)定的齒廊、導(dǎo)程和節(jié)距精度痴荐。
   
(2)可實(shí)現(xiàn)高速磨削與高進(jìn)給率磨削齒面血柳，粗糙度低且不會(huì)燒傷，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))生兆。
   
(3)CBN砂輪壽命長(zhǎng)难捌，磨削性能好，節(jié)約了砂輪更換修整鸦难、機(jī)床調(diào)整和工件檢測(cè)等許多輔助時(shí)間垮允。

4.應(yīng)用CBN磨具加工難加工材料及難加工面

    　對(duì)淬硬鋼件或冷硬鑄鐵件孔的珩磨，可采用CBN珩磨油石水仑，對(duì)高強(qiáng)度蒿缎、高硬度和高熱敏性的合金鋼、不銹鋼颂芒、耐熱鋼與合金菠告，宜采用高硬度、高強(qiáng)度的CBN砂輪乱感，采用極壓乳化液或高速磨削液進(jìn)行冷卻蚜冀。對(duì)較長(zhǎng)的導(dǎo)軌面或復(fù)雜型面、凸輪磨床的靠模軸等均宜采用CBN砂輪哈寂。
   
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残昔，應(yīng)用于高速切削或磨削，都可收到提高產(chǎn)品質(zhì)量佑茴、提高加工效率物即、縮短加工周期和降低加工成本等顯著效果。因此键闺，在加工中寿烟，大力推廣CBN刀(磨)具是提高制造技術(shù)的有力措施。但若普遍推廣使用辛燥，尚有許多問題筛武。

為了在生產(chǎn)中更好地推廣使用CBN刀(磨)具，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(guó)內(nèi)CBN材料生產(chǎn)廠家很多挎塌，產(chǎn)量也不少徘六，但高質(zhì)量的不多，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(duì)價(jià)格昂貴的CBN刀(磨)具缺乏選擇與使用的知識(shí)待锈，采購來的CBN工具實(shí)效不多漠其，在其經(jīng)濟(jì)緊縮的條件下，不敢輕易投資進(jìn)行工藝試驗(yàn)竿音。要想解決這個(gè)問題和屎，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，選擇生產(chǎn)效率與質(zhì)量的薄弱環(huán)節(jié)春瞬，且已具有或易于創(chuàng)造CBN加工條件的點(diǎn)柴信，與用戶協(xié)商簽訂共同開發(fā)CBN應(yīng)用合同。由工具研制單位負(fù)責(zé)免費(fèi)提供試驗(yàn)用的CBN刀(磨)具费犯，用戶負(fù)責(zé)提供試驗(yàn)所需條件下組織生產(chǎn)試驗(yàn)浸弦。這就發(fā)揮了多方積極性，從CBN質(zhì)量選擇到工具制造绷冈，都會(huì)以最優(yōu)宁线、最快的速度進(jìn)行，用戶從準(zhǔn)備試驗(yàn)條件到使用弦撤，見到了達(dá)到合同目標(biāo)值的成果，不花試驗(yàn)費(fèi)便解決了生產(chǎn)難題幅裳，很容易推廣鼠基。而工具院(所)亦可在以后的供貨中逐步回收利潤(rùn)，只要雙方保持互惠铆寓、互利假怔，協(xié)作關(guān)系便會(huì)更加鞏固。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)陵蜻。

2.實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)一線聯(lián)合開發(fā)怕收，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

　　在機(jī)械加工中的許多加工難點(diǎn)，雖然可用CBN工具來解決舆瘪，但就目前條件片效，不是國(guó)內(nèi)哪家所能單獨(dú)做到的，因?yàn)椴⒎欠彩荂BN工具都有奇特的和萬能的加工能力英古。我們也曾用過CBN刀片精鏜硼缸套淀衣，其效果并不比新型陶瓷刀片好。其原因是多方面的召调，如CBN質(zhì)量膨桥、含量、品牌規(guī)格及結(jié)合劑等是否適合硼鑄鐵的加工唠叛。至于CBN磨具影響的磨削效果的因素就更多了只嚣，除自身原材料的質(zhì)量、配比和磨具制造技術(shù)外，還有使用條件與技術(shù)册舞。如磨削速度(應(yīng)用高速磨削速度)蕴掏、磨床剛性好、無振動(dòng)环础、有自動(dòng)精細(xì)進(jìn)給及修整補(bǔ)償機(jī)構(gòu)囚似、適當(dāng)?shù)哪ハ鲄?shù)和冷卻液等，這些都是相輔相成的重要因素岗翔，靠有關(guān)方面共同努力幌蹈，各自提高自家產(chǎn)品的質(zhì)量，相互促進(jìn)蹲鱼，才能使CBN工具與專用設(shè)備成功地用于生產(chǎn)转迷。

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，為此哲耐，要求工具制造單位乞易，除了盡快提高CBN工具的制造技術(shù)外，還應(yīng)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量建立明確的鑒定標(biāo)準(zhǔn)與方法鳞爱，分布某些性能參數(shù)毕蠢，如刀具的CBN含量與品牌、磨具的硬度與CBN精度便师、濃度等雁唁，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)刮粥，對(duì)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(duì)比分析车份，使CBN工具得到質(zhì)的提高。CBN工具的適用范圍牡彻、使用條件和應(yīng)用的技術(shù)配套(如設(shè)備和冷卻液等)扫沼，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)庄吼，勇于提高制造技術(shù)

　　21世紀(jì)是高科技時(shí)代缎除，產(chǎn)品必須是有高性能、高質(zhì)量才有市場(chǎng)霸褒，企業(yè)才有生命力伴找。為此，應(yīng)盡快提高制造技術(shù)水平废菱，而推廣使用CBN工具提高制造技術(shù)是一種有力措施技矮，這不僅需要有關(guān)主管部門的有力資助和支持，有組織殊轴、有計(jì)劃地逐步推廣CBN工具的技術(shù)配套與使用衰倦，同時(shí)也要求用戶勇于接受新材料袒炉、新技術(shù)，改變過去陳舊的生產(chǎn)觀念與管理方法验恕，即刀(磨)具均消耗費(fèi)用指標(biāo)很低思早，只許占產(chǎn)品成本的1/100左右，而不是以提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量為準(zhǔn)梅砰，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)揮包萧。實(shí)踐證明，CBN刀(磨)具的成效不僅可提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量姨篮，而且也可提高經(jīng)濟(jì)效益荠划。

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