在現(xiàn)代機(jī)械加工中,刀具材料以硬質(zhì)合金和高速鋼用得最多,幾乎各占一半。高速鋼的發(fā)明和應(yīng)用,已有整整一個(gè)世紀(jì)的歷史,硬質(zhì)合金則已有半個(gè)世紀(jì)。但二者均研制出許多新品種,其性能不斷提高,在機(jī)械加工中發(fā)揮著重要作用。近年來(lái),隨著數(shù)控加工技術(shù)的迅猛發(fā)展以及數(shù)控機(jī)床的普遍使用,要實(shí)現(xiàn)高效率、高穩(wěn)定性、長(zhǎng)壽命加工。超硬刀具的應(yīng)用也日漸普及起來(lái),同時(shí)引入了許多先進(jìn)的切削加工概念,如高速切削、硬態(tài)加工、高穩(wěn)定性加工、以車代磨、干式切削等。超硬刀具已成為現(xiàn)代切削加工中不可缺少的重要手段。
i{Du6j^j Q/h-Khmz (一)超硬刀具
lPtML<a h$6~3^g:P 超硬刀具主要包括金剛石刀具和立方氮化硼刀具,其中以人造金剛石復(fù)合片(PCD)刀具及立方氮化硼復(fù)合(PCBN)刀具占主導(dǎo)地位PCD金屬切削刀具PCD金屬切削刀具可利用PCD材料的高硬度、高耐磨性、高導(dǎo)熱性及低摩擦系數(shù)實(shí)現(xiàn)有色金屬及耐磨非金屬材料的高精度、高效率、高穩(wěn)定性和高表面光潔度加工。此類刀具從結(jié)構(gòu)上主要可分為焊接式PCD刀具和可轉(zhuǎn)位式PCD刀片。近年來(lái)焊接式PCD刀具中發(fā)展較快的品種是帶標(biāo)準(zhǔn)刀柄的PCD刀具,如帶柄PCD銑刀、PCD鏜刀、PCD鉸刀等,刀柄型式主要為圓柱柄、錐柄和HSK柄。這種刀具(尤其是多齒刀具)的特點(diǎn)是切削刃對(duì)刀柄的跳動(dòng)小(如刃長(zhǎng)為30mm的HSK柄PCD銑刀的切削刃跳動(dòng)僅為0.002mm),尤其適合于對(duì)各種有色金屬零件的成形面、孔、階梯孔等進(jìn)行大批量高速加工。例如,采用鋁基體刀盤的PCD高速銑刀(六刃,直徑100mm),最高轉(zhuǎn)速可達(dá)20,000r/min,以上,切削速度可達(dá)7,000m/min。可轉(zhuǎn)位式PCD刀片是在硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片上鑲裝一塊PCD刀坯再經(jīng)刃磨而成,可裝夾在各種數(shù)控機(jī)床的刀桿、刀夾或刀盤上,用于高可靠性的大批量加工。隨著數(shù)控機(jī)床、加工中心及自動(dòng)生產(chǎn)線的日益普及,可轉(zhuǎn)位式PCD刀片的使用越來(lái)越多,其刀具耐用度較硬質(zhì)合金刀具可提高幾十倍。PCBN金屬切削刀具PCBN金屬切削刀具也可分為焊接式PCBN刀具和可轉(zhuǎn)位式PCBN刀片兩類。焊接式PCBN刀具是將PCBN刀坯焊接在鋼基體上經(jīng)刃磨而成,主要有車刀、鏜刀、鉸刀等。PCBN刀具大多用于耐磨黑色金屬的加工,因此其刀尖角不能太小,刀具前角一般為-5°~5°,后角一般為3°~10°,斷續(xù)切削時(shí)一般采用負(fù)倒棱。轉(zhuǎn)位結(jié)構(gòu)的PCBN刀片(主要為車刀片和銑刀片)一般是在可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的一個(gè)角上鑲焊一塊PCBN刀坯,經(jīng)刃磨而成?紤]到刀坯較貴及重磨等原因,一般只做成一個(gè)刀尖。隨著焊接工藝質(zhì)量的提高,其剪切強(qiáng)度可達(dá)0.78kg/m2。隨著PCBN刀坯尺寸越做越小,不重磨PCBN刀片的價(jià)格也隨之降低。
Z@>kqJ% (二)超硬刀具的典型應(yīng)用
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