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立 方氮化硼刀具适用于切削哪些材料 ?立方氮化硼 (CBN)由于有优良的性能 ,不仅是制造磨具的好磨料 ,而且它可以用金刚石磨轮修磨出各种几何形状 ,制造各种车刀、镗刀、铣刀、铰刀、枪钻和齿轮刀具 ,用于切削加工各种淬火钢、铸铁 (钒钛铸铁、高磷铸铁、冷硬铸铁 )、高温合金 (镍基合金、钴基合金 )、硬质合金、表面喷涂材料等。CBN刀具不仅有高的切削效率 ,而且可获得高的表面质量 ,可以实现用刀具切削加工代替磨削加工。CBN刀具虽然有许多优点 ,但也有使用上的局限性。由于它的脆性大 ,不宜作冲击载荷较大的加工。加工软的铁族金属、铜合金、铝合金时 ,易产生积屑瘤 ,使加工表面恶化 ,刀具耐用度降低 ,而且不宜作低速刀具。CBN微粒有一定的尺寸 ,故刀具的刃口钝圆半径、刃口的直线度和微观平面度 ,较金刚石刀具差 ,在超精密切削时 ,应选用金刚石刀具。2 4 金刚石刀具有哪几种 ?各有什么特点和用途 ?金刚石是自然界物质中最硬的一种材料。金刚石有天然金刚石 (JT)和人造金刚石两大类。人造金刚石又分整体人造金刚石和人造聚晶金刚石及其复合片 (PCD)。近来又研制出人造金刚石厚膜 (厚度大于 0 .5mm) ,即切割所需要形状、尺寸的刀片 ,焊接在硬质合金基体上 ,形成金刚石厚膜钎焊刀片 ,再焊接在刀杆上 ,成为刀具。或者在硬质合金刀片上 ,用CVD的方法 ,涂覆一层厚 10～ 2 5 μm的薄膜 ,成为金刚石涂层刀片。(1)天然金刚石刀具 :天然金刚石的硬度为 10 0 0 0HV ,抗弯强度为 2 10～ 4 90MPa ,导热系数为 14 6 .5W/ (m·K) ,耐热性为 70 0℃～ 80 0℃。用它制作刀具时必须选向 ,因为在不同的晶面上 ,其硬度、强度和耐磨性差别很大 ,可在 10 0～ 5 0 0倍内变化。如选好适宜的方向 ,它切削时的耐用度极高。天然金刚石刀具性质较脆 ,容易沿晶体解理破裂 ,磨削困难 ,价格昂贵 ,使其应用受到限制。天然金刚石刀具主要用于切削铜和铜合金、铝和铝合金 ,以及塑料的精密切削。加工后的表面粗糙度Ra 可达 0 .1～ 0 .0 12 μm。刃磨 1次可使用几百小时。(2 )整体人造聚晶金刚石刀具 :它的硬度比天然金刚石稍低 (80 0 0～10 0 0 0HV) ,强度比天然金刚石高 ,为 10 0 0MPa ,可以承受小的断续切削而不致大块崩裂。聚晶金刚石各向的硬度和耐磨性一致 ,性能稳定。它可以制作较大尺寸的刀片。适合切削的材料与天然金刚石相同 ,只不过加工表面的粗糙度Ra 只能达到 0 .0 5 μm。(3)人造聚晶金刚石复合片刀具 (PCD) :它是在强度较高的硬质合金刀片上 ,烧结一层金刚石聚晶层 ,使它的复合强度提高到 15 0 0MPa,在切削力的作用下不易崩裂。PCD刀片聚晶层的硬度和耐磨性在各方向一致 ,使用时不需选向。金刚石微粉层的粒度在 2～ 8μm以下。PCD刀片可以磨成各种角度 ,并用银焊在可转位刀片或刀杆上形成刀具。用它可以高效率地切削有色金属和非金属材料 ,如铜和铜合金、铝和铝合金、硬质合金、陶瓷、石墨、塑料、橡胶、玻璃钢、巴士合金、砂轮和各种复合材料。(4 )人造金刚石厚膜钎焊刀具 :它是把金刚石厚膜 (约厚 0 .5～ 0 .7mm) ,用激光切割成所需厚度的刀片 ,焊接在硬质合金刀片上 ,用金刚石磨轮刃磨出合理的几何角度 ,即可使用 ,磨损后可以修磨。其性能和用途与PCD相同。(5 )人造金刚石涂层刀具 :它是在刃磨好的硬质合金刀具上 ,涂覆 1层金刚石 ,以提高刀具耐用度和抗粘结性能 ,主要用于切削有色金属。2 5 怎样选择金刚石车刀的几何参数和切削用量 ?金刚石刀具车削时具有加工精度高和表面粗糙度低、切削力小、切削温度低、刀具耐用度高、加工表面冷作硬化低等特点 ,广泛用于有色金属和非金属的精密车削。为了获得高的加工精度、表面质量和刀具切削部分的强度 ,合理选择刀具切削部分的几何参数和切削用量十分重要。(1)金刚石刀头几何参数 (见图 1)的选择①前角 (γo)。加工不同的材料时 ,前角变化不大。通常金刚石刀具的前角为γo=0°。加工黄铜和硬铝时 ,合理前角γo=2°。加工青铜和玻璃布层压板时 ,γo=- 5°。②后角 (αo)。后角的大小对加工表面粗糙度有一定影响。随着后角增大 ,表面粗糙度精度越来越好。αo=15°时 ,表面质量最好。为了加强刀刃强度 ,一般情况下取αo=5°～ 10°。③主偏角 (κr)。为了降低表面粗糙度和增加刀尖强度 ,一般取κr=4 5°。④过渡刃和修光刃。为了增加刀尖强度和减小已加工表面残留面积高度 ,金刚石车刀一般都要磨出过渡刃和修光刃。过渡刃和修光刃采用直线形 ,也可采用圆弧形。图 1 金刚石刀头几何参数(2 )切削用量的选择①切削深度 (αp)。在不同的切削条件下 ,切削深度变化较大。一般情况下 ,αp=0 .0 1～ 0 .4mm。当加工精度和表面质量要求较高时 ,切削深度应当小。对于铜、铝合金 ,低粗糙度表面的加工 ,切削深度应小于 0 .0 1mm。②进给量 (f)。用金刚石车刀车削不同材料的进给量可在 0 .0 1～0 6 0mm/r中变化。③切削速度 (υc)。由于金刚石刀具在切削过程中 ,切削力小 ,切削温度低 ,加之刀具的高硬度、高耐磨性、高导热性 ,能允许采用较高的切削速度。在切削铜、铝合金时 ,切削速度可达 35 0～ 70 0m/min。在机床刚性允许 ,良好的冷却和排屑及机床振动小的情况下 ,切削速度越高越好难切削材料加工技术问答
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