高鉻鑄鐵泵配件用車刀刀具

高鉻鑄鐵泵配件用車刀刀具

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    高鉻鑄鐵，耐磨合金鑄鐵，冷硬鑄鐵等難加工材料在電力、冶金、煤炭、建榜等行業(yè)，已被廣泛應(yīng)用。高鉻白口鑄鐵就是經(jīng)常被采用的材料，該材料屬高合金鑄鐵類，鑄件耐磨性好，硬度高；然而在刀具高速切削高鉻白口鑄鐵時(shí)，要求有很高的切削率，相應(yīng)切削溫度也高，再加上刀具的塑性變形，很容易導(dǎo)致刀具斷裂。

    隨著立方氮化硼（CBN）納米技術(shù)的開發(fā)和合成技術(shù)的創(chuàng)新，利用PCBN刀具加工高鉻鑄鐵，白口鑄鐵已成為現(xiàn)實(shí)。與陶瓷刀具相比，PCBN刀具具有更高的硬度、耐磨性、沖擊強(qiáng)度和抗破碎能力。PCBN刀片材料的主要合成類型包括聚晶片（由CBN與結(jié)合劑合成的刀片）和復(fù)合片（以硬質(zhì)合金為基體的復(fù)合型CBN刀片）。大量事實(shí)表明：以聚晶立方氮化硼為材料制造的PCBN刀具，是實(shí)現(xiàn)鑄鐵和硬鋼件（45HRC以上）高效率、高質(zhì)量加工的首選刀具

2 整體HLCBN刀具與陶瓷刀具切削性能比較

    與陶瓷刀片相比，整體HLCBN刀片有許多優(yōu)越性。首先，它的硬度高，一般在3500HV左右，是陶瓷刀片的2倍，是合金刀片的4倍。CBN耐熱性可達(dá)1400～l500℃，PCBN在1000℃時(shí)的硬度還要高于陶瓷和硬質(zhì)合金的常溫硬度，因此HLCBN刀具可用比硬質(zhì)合金刀具高3～5倍的速度切削高溫合金和淬硬鋼，這也為PCBN刀具的高速切削創(chuàng)造了條件。

    其次，耐磨性好，立方氮化硼為非金屬硼化物，晶體結(jié)構(gòu)屬立方晶系，氮硼原子以共價(jià)鍵結(jié)合，彼此形成四配對的飽和結(jié)構(gòu)，而且在超高壓、高溫下形成的HLCBN燒結(jié)體含有氮化物、硼化物、氧化物，這些超硬混合物以強(qiáng)大的共價(jià)鍵結(jié)合，具有很低的標(biāo)準(zhǔn)自由能，構(gòu)成十分穩(wěn)定的體系，所以整體HLCBN刀片在高溫下硬度也不會(huì)降低。

    另外，強(qiáng)度高，CBN的斷裂韌性K_IC值高于陶瓷，有些牌號的K_IC甚至接近硬質(zhì)合金。對于脆性刀具材料來說，其磨損機(jī)理屬于脆性斷裂，在磨損表面會(huì)產(chǎn)生晶界斷裂，部分晶粒發(fā)生局部破碎，這時(shí)的抗磨損取決于材料的K_IC值，K_IC值越大越不易斷裂。當(dāng)粗車鑄造零件時(shí)，由于切削量很大，要提高效率，必須增大切削深度。主切削力F_Z=2000fa_p，若增大切削深度a_p，勢必會(huì)增大切削力F_Z，這就要求刀具有更高強(qiáng)度；與陶瓷刀具相比，整體HLCBN刀具更適合大切深的高速切削。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 整體HLCBN刀具斷續(xù)車削渣漿泵葉輪外圓

    用整體HLCBN刀具車削渣漿泵葉輪外圓，由于葉輪有5枚葉片，故為斷續(xù)切削。HLCBN刀具切削參數(shù)為：v_c=75m／min，a_p=5mm，f=0.1mm／r。切削過程中，葉輪每轉(zhuǎn)一周刀具要承受5次沖擊，一次走刀一個(gè)刀刃要承受3000多次沖擊。切削結(jié)果顯示：HLCBN刀具切完一個(gè)工件后沒有產(chǎn)生斷裂破碎，一片刀片相當(dāng)于25片陶瓷刀片，充分展現(xiàn)了其耐熱抗沖擊性能，不僅大大降低了刀具的使用成本，而且使生產(chǎn)效率提高了5倍。

3.2 整體PCBN刀具精車葉輪內(nèi)孔

    采用HLCBN圓形刀片精車內(nèi)孔，孔深80mm，切削參數(shù)：v_c=100m／min，a_p=1mm，f=0.5mm／r。內(nèi)孔一次精車完成，測得兩端尺寸相同，無退刀現(xiàn)象。整體PCBN耐磨性好，加工零件尺寸的一致性得到保障；而陶瓷刀具精車需要3～4刀才能完成，并且切削時(shí)刀片刃部磨損較快，致使切削抗力增加，產(chǎn)生退刀現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了加工表面的質(zhì)量。

4經(jīng)驗(yàn)推薦

    針對整體PCBN刀具高速切削渣漿泵過程中出現(xiàn)的問題，總結(jié)了一些切削參數(shù)和使用經(jīng)驗(yàn)。實(shí)際中可選用的粗加工參數(shù)：v_c=65～90m／min，a_p=5～10mm，f=0.12～0.18mm／r；精加工參數(shù)：v_c=80～120m／min，a_p≤5mm，f=0.2～0.3mm／r。當(dāng)被加工材料硬度高、機(jī)床剛性較差、斷續(xù)切削較嚴(yán)重時(shí)，在以上的切削參數(shù)范圍內(nèi)，可選用較低的加工參數(shù)以延長刀具壽命。
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