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什么是硬態(tài)切削技術(shù) 有什么特點

[原創(chuàng)內(nèi)容] 發(fā)布于:2018-12-10 16:48:20 閱讀:1920次 編輯:思誠市場部
一、什么是硬態(tài)切削技術(shù)

硬態(tài)切削技術(shù)是指采用陶瓷或超硬CBN刀具對硬度大于50HRC的淬硬鋼進行精密切削的加工工藝。與磨削相比,硬態(tài)切削具有很好的工藝柔性,經(jīng)濟性和環(huán)保性能。因此,用硬態(tài)切削來代替磨削在當今的機械加工匯總得到了越來越廣泛的應(yīng)用。所以在汽車制造行業(yè)和其他領(lǐng)域中,如淬硬鋼,高硬度鑄鐵,高溫合金等高硬材料的加工中,耗時和高成本的磨削和拋光的加工工藝越來越多地被硬態(tài)切削取代。

什么是硬態(tài)切削技術(shù) 有什么特點

硬態(tài)干式切削機理就是被切削金屬層軟化作用的機理。金屬軟化效應(yīng)即工件硬度隨切削溫度的升高而降低,并進一步影響加工表面的形成。在硬態(tài)切削過程中,刀尖附近產(chǎn)生大量的熱量對金屬軟化效應(yīng)起著決定性作用。

什么是硬態(tài)切削技術(shù) 有什么特點

適合于硬態(tài)切削的刀具主要有PCBN刀具,陶瓷刀具,超細硬質(zhì)合金刀具等。由于PCBN刀具耐磨損,保持加工精度的能力強,特別是加工硬度高于55HRC的材料,普遍采用的是PCBN刀具。PCBN刀具的硬度僅次于金剛石,比硬質(zhì)合金和陶瓷刀具材料硬度高2-3倍,具有較好的耐磨性和化學穩(wěn)定性(1200-1300℃與鐵系金屬不發(fā)生反應(yīng)),較低的摩擦系數(shù),較好的導熱性和耐熱性(800-1000℃)等優(yōu)點。因此,PCBN刀具與硬質(zhì)合金,陶瓷材料相比,在硬態(tài)干式切削條件下具有更明顯的優(yōu)勢。如今,PCBN刀具已成功應(yīng)用于淬硬鋼,鑄鐵,超級合金以及高硬表面層等材料的車削,銑削和鉆削。

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關(guān)于金屬陶瓷
金屬陶瓷,是一種由金屬或合金和一種或幾種陶瓷相所組成的非均質(zhì)的復(fù)合材料,其中后者約占15%~85vol%,當陶瓷含量高于50vol%時,亦可稱為陶瓷-金屬復(fù)合材料。金屬陶瓷(Cermet/Ceramet)是由陶瓷(Ceramics)中的詞頭Cer/Cera與金屬(Metal)中的詞頭Met結(jié)合起來構(gòu)成。

關(guān)于PCBN
聚晶立方氮硼 PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride)是繼人造金剛石之后,人工合成的一種新型超硬刀具切削材料,其硬度僅次于金剛石,在切削和磨削加工中得到廣泛應(yīng)用。

關(guān)于淬硬鋼
淬硬鋼:一般都是高碳鋼或者是高合金鋼。
因其高碳、高合金性,再淬火后鋼鐵表面的硬度會大幅度提高而命名。


二、硬態(tài)切削技術(shù)特點

硬態(tài)切削的特點是切削力大(特別是背向力比主切削力還大),切削溫度高,刀具壽命短,作為零件的卒后成形工藝,要保證達到工件,表面完整性和工件精度的加工要求,而且不比用磨削工藝加工的工件質(zhì)量差,依據(jù)加工精度和表面質(zhì)量要求,硬態(tài)切削中所用刀具材料應(yīng)滿足一下要求。

① 高硬度和耐磨性。在硬態(tài)切削中為保證加工精度,在刀具/工件接觸區(qū)的刀尖必須具有較好的抵抗變形能力,如金剛石顯微硬度可達10000HV;CBN由于晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似,化學-類型相同,晶體常數(shù)接近,其顯微硬度也可達到8000-9000Hv;陶瓷刀具硬度可達92-96HRA。

② 高的熱導率和良好的導熱性。在切削過程中會產(chǎn)生切削熱,刀具材料的熱導率影響刀具和工件的膨脹程度。具有高的熱導率的材料可減少工件幾何精度誤差的產(chǎn)生。各類刀具材料中金剛石的熱導率最好,PCBN僅次于金剛石,而且隨溫度升高其熱導率增大,陶瓷刀具的導熱性稍差。

③由于硬態(tài)切削的切削力在刀具/工件接觸區(qū)引起高應(yīng)力,因此,刀具材料應(yīng)有較高的抵抗機械應(yīng)力和磨損的能力。

④ 為防止切削刃上微溝槽的形成和提高刀尖保持原來幾何形狀的能力,刀具材料必須具有抵抗磨粒磨損的能力。這對于保證工件的精度和表面質(zhì)量具有重要作用。

⑤ 良好的高溫穩(wěn)定性。因為在硬態(tài)切削中切削力較高,所以導致大量的切削能,這些切削能幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱量,從而使得接觸區(qū)溫度很高。這就要求刀具材料有良好的高溫穩(wěn)定性,才能保證硬態(tài)切削順利進行。金剛石的耐熱性為700-800℃,PCBN的耐熱性可達1200-1500℃,陶瓷刀具的耐熱性一般為1100-1200℃。

⑥ 優(yōu)良的化學穩(wěn)定性。PCBN的化學惰性特別大,在1300℃時也不與鐵系材料發(fā)生化學反應(yīng),在2000℃才與碳發(fā)生反應(yīng),而且在中性,還原性的氣體中,對酸堿都是穩(wěn)定的;金剛石與鈦合金的粘接作用比較?。欢沾傻毒叩幕瘜W穩(wěn)定性則取決于其成分。

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