擴大PCBN應用

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圖1 PCBN可以在3000 sfm以上的切削速度下加工灰鑄鐵。由于切削刃可以保持鋒利，刀具壽命非常高，零件質量也非常好。

多年來，PCBN（多晶立方氮化硼）刀具在加工硬度大于45HRC的合金鋼以及各種鑄鐵和鑄鋼時具有莫大的優勢。現在，PCBN刀具的設計和用途方面出現了諸多的新進展，能夠改善加工性能和擴大應用范圍。例如新研制的PCBN整體式大粒度厚刀片，可以有效地切削以往只能磨削的硬質鑄鐵合金。
　

增大PCBN粒度可以改進耐磨性和抗沖擊性，這是有效切削鐵素體含量低于10%的鑄鐵材料的關鍵。粗加工這些零件時，必須具有足夠的抗沖擊性，才能對付鑄造過程留下的裂紋、砂眼等障礙。精加工則需要非常好的耐磨性，因為零件可能含有28～30%的鉻，而且硬度會高達68～72HRC。
　

最新的PCBN刀片還具有更好的可靠性和經濟性，由于橫截面從傳統的1/8英寸增加到3/16英寸，新刀片可以利用墊片可靠地固定在標準硬質合金刀桿上。另外，整體式PCBN結構在兩個側面提供多重切削刃，從而降低了產品的單位成本。
　

除了這種新型的整體式厚刀片以外，今天的PCBN刀片還可提供“表面燒結”型和“鑲齒（鑲刃）”型。表面燒結型是在硬質合金基體上燒結一個完整的PCBN表面，這樣的刀片不象整體式PCBN刀片那樣昂貴，不過只能在一個側面提供多重切削刃。今天使用的PCBN刀片大多屬于價格比較低廉的鑲齒型。
　

這種刀片在其它硬質合金刀片的一角焊入一小片PCBN，形成單切削刃或雙切削刃。表面燒結型和鑲齒型PCBN刀片都符合工業標準規格，它們和最新式的整體刀片一樣，可以安裝在標準硬質合金刀桿和銑刀的刀片槽內。
　

切削條件和參數

　

PCBN硬加工比較適合于硬度在45HRC以上的工件，45HRC起碼是業內大多數人常用的下限。這并不是說PCBN不能加工比較軟的零件，而是說在硬度較低的場合下，刀片月牙洼形磨損是個問題。
　

PCBN粗加工時，采用整體式刀片的最大切削深度范圍是：

　
• 白口鐵及其它硬度大、鉻含量高的鑄鐵-3/16英寸；
  　
• 無鉻“清潔”鑄鐵-1/4英寸以上。

精加工速度范圍是：

　
• 高鉻鋼：350～400 sfm
  　
• 灰鑄鐵：7000 sfm以內。

　

任何PCBN操作都必須有剛性非常高的機床設置，大體上包括刀具本身、工件裝卡和機床。
　

隨工件材料、材料硬度、零件尺寸和形狀的不同，適宜于PCBN 精加工的速度將變化迥然，切削60～62HRC硬度范圍內的淬火鋼時，可采用0.020"的吃刀深度和600 sfm 左右的切削速度，而且在0.002～0.004 ipr的進給速度下，這通常可以達到8 rms 以內的精細光潔度。如果加工比較硬的材料，可能需要把速度提高一點兒，但是即使在這種情況下，650sfm 差不多也是最大極限；速度再高，磨損可能過大。加工普通鑄鐵時，速度顯然可以快得多。
　

圖2 價格較便宜的PCBN鑲齒刀片特別適合于硬 車削，因為硬車削要求0.012-0.015英寸的淺切削深度。60-62HRC的鋼零件可以達到8微英寸以內的表面光潔度。

選用正確的刀片類型

　

在PCBN加工中，另一個重要事項是選擇整體式、表面燒結式還是鑲刃式刀片。就許多粗加工和精加工用途而言，PCBN鑲齒刀片既經濟又可靠，但是為了某些用途，當然最好還是選用整體刀片或表面燒結刀片。
　

對中間帶有鑄造毛刺的汽缸套進行粗鏜加工就是一個例子，如果在這里使用鑲齒刀片，即使吃刀深度完全正確，飛邊依然會沖擊PCBN鑲刃并最終使之脫落。而采用比較結實的整體式或表面燒結式PCBN刀片一般不會發生這樣的事。整體式和表面燒結式還有額外的好處-可以修磨，使刀片的壽命延長，這有助于抵消最初投資的高成本。
　

整體式和表面燒結式PCBN刀片用來加工帶有飛邊的汽缸套時性能都很好。整體刀片的初始成本較高，因此為了經濟有效地使用之，必須確保兩側切削刃都能夠得到利用。
　

近來，PCBN刀片應用增長最快的是硬車削，尤其是車削汽車發