Desempenho e Aplicação de Ferramentas de PCBN

Nitreto cúbico De Boro (CBN) foi sintetizado pela primeira vez pela General Electric (GE) nos Estados Unidos na década de 1950 usando métodos artificiais sob a alta temperatura e alta pressão. A sua dureza é apenas a segunda de diamante mas muito maior do que outros materiais, tanto diamante e CBN são referidos coletivamente como materiais super-duros.

CBN tem a dureza elevada, inércia química e estabilidade térmica sob a alta temperatura, por isso é amplamente utilizada no processo de moagem como um abrasivo CBN rebolo. Porque CBN tem características melhores do que outros materiais da ferramenta, ele tem sido desenvolvido com sucesso como um corpo para ferramentas de corte-Policristalino sinterizado CBN Nitreto Cúbico De Boro (PCBN). Desde então, PCBN tem sido utilizado em vários campos de corte com o seu desempenho de corte superior, especialmente no corte de alta dureza-materiais e materiais de difícil-para-máquina. Depois de mais de 30 anos de desenvolvimento e aplicação deTipos de pó abrasivo, Ferramentas de PCBN para o processamento de diferentes materiais têm agora vêm para o mercado.

Ⅰ. Materiais e desempenho de corte de PCBN ferramentas

1. tipos de materiais para ferramentas de PCBN

De acordo com a adição de componentes, ele pode ser dividido em PCBN diretamente corpo sinterizado sinterizado de cristal único e PCBN CBN com uma certa proporção de fichário. De acordo com o método de fabricação de composto, ele pode já dividido em o integrante do bloco não sinterizado de PCBN e PCBN folhas composto composto sinterizado com metal duro. Actualmente, PCBN folhas compostas com adesivos são amplamente utilizados. A dureza deMaterial de pcbnVaria de acordo com a proporção da adição de adesivo. Quanto mais o teor de adesivo, menor a dureza e melhor será a tenacidade. Os tipos de adesivos são diferentes e o uso de PCBN é também diferente.

2. desempenho de corte de PCBN ferramentas

Porque pertencem ao zinco cristais CBN e diamante cristais blende tipo, e as suas constantes de treliça são semelhantes, e os tipos de ligação química são os mesmos, CBN tem a dureza e resistência à compressão perto do diamante, e porque ele é composto de N e B átomos, Ele tem uma relação de Diamante tem maior estabilidade térmica e inércia química. As principais propriedades de materiais para ferramentas de PCBN são como se segue:

(1) tem uma alta dureza e resistência ao desgaste. A microdureza de CBN único cristal é HV8000 ~ 9000, que é o segundo maior dureza material conhecido atualmente. A dureza da folha é geralmente composto de PCBN HV3000 ~ 5000. Portanto, quando utilizado para o processamento de alta-materiais de dureza, ele tem maior resistência ao desgaste de metal duro e cerâmica, o que pode reduzir o desvio de tamanho ou tamanho de dispersão no processamento de peças de grande porte. É especialmente adequado para os equipamentos com um alto grau de automação, que pode reduzir a ferramenta de mudanças. Ajustar o tempo auxiliar da faca para dar a desempenhar plenamente a sua eficácia.

(2) tem alta estabilidade térmica e dureza a alta temperatura. A resistência ao calor de CBN pode chegar a 1400 ~ 1500 ℃, e a dureza a dureza em 800 ℃ é a temperatura normal de Al2O3/TiC cerâmica. Por conseguinte, quando a temperatura de corte é maior, ele vai amolecer o material processado e aumentar a dureza da diferença entre a ferramenta e a ferramenta, que é propício para o processo de corte, mas tem pouco efeito sobre a vida útil da ferramenta.

(3) tem alta estabilidade química. CBN tem alta resistência à oxidação, e não produz oxidação em 1000 °C. Ele não reagir quimicamente com ferro-materiais à base de madeira em 1200-1300 °C, mas ele vai hidrolisar com água em cerca de 1000 °C, causando um monte de CBN é usado para fora, então quando se utiliza ferramentas de PCBN para o corte molhado, você precisa prestar atenção para o tipo de fluido de corte. Sob circunstâncias normais, corte molhado não melhorar significativamente a vida útil de ferramentas de PCBN, então métodos são muitas vezes usado quando PCBN ferramentas de corte seco são usados.

(4) tem boa condutividade térmica. A condutividade térmica do material é menor do que a de diamante CBN mas muito maior do que a de carboneto cimentado, e com o aumento da temperatura de corte, a condutividade térmica de PCBN ferramentas continua a aumentar, de modo que o calor na ponta da ferramenta pode ser rapidamente transferido, Que é propício para a melhoria da precisão da peça de trabalho de processamento.

(5) tem um baixo coeficiente de atrito. O coeficiente de atrito entre oCbn póE materiais diferentes é entre 0.1 e 0.3, que é muito menor do que a de metal duro (0.4-0.6), e ligeiramente diminui com o aumento da velocidade de fricção e pressão positiva. Por conseguinte, o baixo coeficiente de atrito e excelente capacidade de anti-adesão tornam difícil para ferramentas de CBN para formar uma estagnada ou camada de built-up borda quando o corte, que é propício para melhorar a qualidade da superfície processada.

Ⅱ. Aplicação em avançados processos de corte de PCBN ferramentas

1. ferramentas de PCBN são adequados para a alta-velocidade e tecnologia de processamento ultra-alta-velocidade de corte

Ferramentas de PCBN são mais adequados para a alta-velocidade de corte de materiais como o ferro fundido e aço temperado. Quando a velocidade de corte exceder um determinado limite, quanto maior for a velocidade de corte, quanto menor a velocidade desgaste da ferramenta de PCBN flanco superfície, isto é, a vida da ferramenta em alta-velocidade de corte é maior. Esse recurso é especialmente adequado para os modernos de alta-velocidade de corte.

O acabamento de endurecido hardware (dureza acima HRC55) geralmente é feito por moagem. No entanto, com o desenvolvimento de materiais da ferramenta e a melhoria da precisão de usinagem de tornos (especialmente tornos CNC), disco de corte é utilizado em vez de peças de moagem para completar. O processamento final tornou-se uma nova forma de acabamento. Este método de corte duro tem as seguintes vantagens:

(1) pode melhorar a flexibilidade de processamento, romper a limitação de moagem rebolo, e pode processar peças com diferentes formas geométricas alterando a aresta de corte e método de corte;

(2) o problema da protecção ambiental no corte está se tornando mais e mais grave. O produzido pela moagem de resíduos líquidos e resíduos são difíceis de manusear e remover, e eles são prejudiciais para o corpo humano. Disco de corte não precisa adicionar refrigerante, que é de grande importância;

(3) a eficiência de corte é alta, o tempo de processamento é curto, e o equipamento de custo do investimento é pequeno, como a nossaCortadores de diamante policristalino, O que pode reduzir o custo de processamento;

(4) a energia consumida para cortar o mesmo volume é de apenas 20% de moagem, assim menos de corte de calor é gerado, a superfície usinada não é fácil para causar queimaduras e micro fissuras, e é fácil de manter a integridade do desempenho de superfície da peça a ser trabalhada;

(5) sob a mesma taxa de remoção de metais, economiza mais energia em comparação com a moagem de corte duro.

A ferramenta materiais normalmente usado para disco de corte incluem cerâmica, TiC revestido inserções e materiais para ferramentas de PCBN, mas para torneamento duro a velocidades mais elevadas (acima de 1000 m/min), PCBN é o melhor material da ferramenta variedade. Por exemplo, quando o deslocamento da forquilha (material é 20 20crmnti, a dureza é HRC58 ~ 62) da caixa de velocidades do automóvel sincronizador manga é processado por carro em vez de moagem, a eficiência é aumentada em mais de 4 times, e o custo de processamento é reduzida para 1/3 ~ 1/2 do original do processo de moagem.

2. material da ferramenta Ideal para o processo de corte a seco

Devido a razões económicas e ambientais, os métodos de processamento de corte seco tem que se tornar um importante tema de pesquisa no campo da fabricação de máquinas nos últimos anos. Vamos primeiro olhar para os problemas causados pelo uso de fluido de corte no processo de corte molhado:

(1) longa-exposição a longo prazo para o ar ou o fluido de corte névoa-como volatilização causado pelo calor de corte durante o corte pode facilmente poluir o meio ambiente e pôr em perigo a saúde do operador. Aditivos tais como o enxofre e cloro no fluido de corte são mais prejudiciais e afetar a qualidade do processado superfície;

(2) o uso de fluido de corte afeta os custos de processamento. De acordo com as estatísticas, fluido de corte é responsável por 15% dos custos de produção, enquanto ferramenta custa apenas representam 3% a 4%;

(3) o vazamento e excesso de fluido de corte vai poluir o meio ambiente, e ele está propenso a acidentes de segurança e qualidade;

(4) a transmissão de fluido de corte, a recuperação, filtração e outros dispositivos e os seus custos de manutenção são elevados, o que aumenta o custo de produção.

PCBN cortadores têm alta dureza e resistência ao desgaste, e pode produzir de alta-precisão de peças (tamanho pequeno de dispersão) em altas velocidades de corte para um longo período de tempo, reduzindo o número de trocas de ferramentas e o tempo que leva para a compensação de desgaste da ferramenta para parar. Portanto, é muito apropriado para ferramentas e equipamentos de processamento de máquina CNC com um alto grau de automação, e pode fazer o equipamento de alta eficiência totalmente exercida.

3. aplicações de ferramentas de PCBN

Porque PCBN tem uma alta dureza e resistência ao desgaste, ele não reage com o ferro metais do grupo em altas temperaturas e é quimicamente inerte, por isso é usado principalmente para o corte de alta-materiais de dureza e materiais de difícil-para-máquina, tais como aço endurecido e alta liga-resistente ao desgaste de ferro fundido, ligas de alta-temperatura, de aço de alta-velocidade, spray de superfície de materiais de solda,Artificial material duroE materiais de metal sinterizado.

(1) processamento de aço endurecido pode conseguir o efeito de transformar em vez de moagem. Uma vez que a profundidade de corte é mais do que dez vezes maior do que a profundidade de moagem, a eficiência de processamento é alto e a superfície não se queimar. Por exemplo, quando usinagem de engrenagens variável velocidade de deslizamento (20 20crmnti, dureza de HRC 58 ~ 62) girando em nome de moagem, a eficiência de corte é mais de moagem 4 vezes maior do que a do original.

(2) quando o processamento de alta liga (contendo 18% de tungstênio ou crómio)-resistente ao desgaste de ferro fundido, a velocidade de corte é 10 vezes mais elevada do que a de ferramentas de metal duro, e a eficiência de corte é aumentada em mais de 4 times.

(3) para o processamento de alta-cobalto-cromo-molibdênio ligas resistentes à corrosão-resistente e calor-, a velocidade de corte de PCBN ferramentas é 160 m/min, que é 8 vezes maior do que ferramentas de metal duro.

(4) quando o processamento de pulverização térmica (spray de soldagem) materiais, superfície spray de soldagem de peças não podem ser processados por moagem, e a eficiência de corte com ferramentas de carboneto cimentado é extremamente baixo. Após a mudança para ferramentas de PCBN, a eficiência de processamento pode ser melhorado e o custo de processamento pode ser guardado por mais de 50%. Ferramentas de PCBN pode também ser usado para o corte de precisão de metais não-ferrosos e corte de metais sinterizados, etc.

Ⅲ. Precauções no uso de ferramentas de PCBN

Se a quantidade de corte, geometria da ferramenta de parâmetros e outras condições de processamento são selecionados corretamente, PCBN é um eficiente e longa vida-ferramenta que pode trazer alta benefícios econômicos. Mas se ele é usado de forma inadequada, que irá causar um monte de lixo.

1. seleção de corte razoável quantidade: A velocidade de corte deve ser selecionado de acordo com o material a ser processado, que é geralmente muito maior do que a de ferramentas de metal duro. O selecionável velocidade de corte para o aço endurecido com corte dureza HRC55 ~ 65 é 80 ~ 120 m/min. Desde materiais duros de corte de PCBN é realizada pelo abrandamento do metal na pequena área da área de corte, quando a velocidade de corte é muito baixa, o corte de PCBN ferramentas não pode ser realizado. A taxa de alimentação é geralmente não é maior do que 0.2 milímetros/r, e a parte de trás-grab quantidade geralmente é selecionado para ser inferior a 0.3mm.

2. parâmetros geométricos seleção razoável de ferramenta: uma vez que a dureza de ferramentas de PCBN é maior do que o de cerâmica e menor do que a de carboneto cimentado, a principal consideração para a seleção de ferramenta parâmetros geométricos é para garantir a resistência da aresta de corte. O ângulo de inclinação da ferramenta é geralmente selecionados (0 ° ~-10 ° ), o ângulo de alívio deve ser menor, cerca de 10 °. Exceto para os requisitos especiais, a fim de assegurar a força da ponta da ferramenta, a ponta da ferramenta ângulo geralmente não deve ser inferior a 90 °; a aresta de corte deve ser moída com um chanfro negativo, geralmente 0.2mm ×(-15 ° ~-30 °), 30 ° antes de usar ~ 50 vezes lupa para inspecionar a ferramenta para garantir que não há nenhum lascar na vanguarda.

3. refrigeração e lubrificação: Para outros materiais da ferramenta, o uso de fluido de lubrificação de refrigeração é benéfico para melhorar o processamento de superfície e prolongar a vida útil da ferramenta, mas para oFerramenta de pcbnExceto em circunstâncias especiais, a qualidade de processamento ideal e uma vida mais longa pode ser alcançada sem refrigerante. Se o refrigerante é usado, então a água-solúvel refrigerante não pode ser usado, porque CBN é propenso a hidrólise em 1000 °C, causando desgaste da ferramenta.

4. sistema de processo para máquinas-ferramentas: ferramentas de PCBN são usados principalmente para o corte de materiais de difícil-para-máquina como de aço endurecido e desgaste-em ferro fundido resistente, e as ferramentas têm chanfros negativo, então a força radial é relativamente grande. Isso requer a rigidez ea precisão da máquina ferramenta para ser bom, a vibração do sistema a ser pequeno, o cantilever para ser pequeno quando a ferramenta é instalado, e a ferramenta de PCBN não é adequado para o processamento de superfícies de resíduos.

No presente, embora o preço de materiais para ferramentas de PCBN é relativamente elevado em comparação com ferramentas de metal duro e cerâmica, o custo da ferramenta que é uniformemente distribuída em cada peça de trabalho é menor do que a de outros materiais. Quando se utiliza avançados processos de corte, se o investimento em equipamento é espalhado para o custo de produção, o uso de ferramentas de PCBN vai trazer maiores benefícios econômicos. Geral para as empresas pequenas e médias-tamanho, o processo de moagem da o processo de acabamento é sempre o gargalo do processo de fabricação. Se você comprar um torno com bom desempenho, use ferramentas de PCBN, e aplicar processos tais como o giro em vez de moagem de corte avançado, você pode salvar o custo de investimento em equipamentos e melhorar a produtividade para aumentar a flexibilidade do processo de transformação. Além disso, devido ao aumento dos custos com o pessoal e os requisitos de proteção ambiental, ele também é de grande importância para promover o uso de ferramentas de PCBN para dar a desempenhar plenamente o seu potencial eficiência e melhorar o nível de tecnologia de processamento de corte.