干式切削及不同涂层材料刀具的选用（四）

HEATS

　　CBN

2 D: x R8 d& F! J/ T, i

　　CBN是一种非常硬的刀具材料，通常最好用来加工硬度高于RC48的材料，它有极好的高温硬度--高达2000℃，尽管比硬质合金要脆得多，比陶瓷耐热性和化学的稳定性要差，但是它比陶瓷刀具有较高的冲击强度和抗破碎性能。对于切削淬硬金属时，机床刚性可以稍差。此外，一些特制的CBN刀具能抵御高功率粗加工的切屑负荷，间断切削的冲击以及精加工时的磨损和切削热。

7 x" f/ O( T. N4 Q5 U

　　对于要求严格的零件，应对设备进行适当的调整，以提高机器和装备的刚性。刃口倒钝应足够大以防止微观剥落和使刀具基体上有一定厚度的CBN层，这就能使刀具在高速、重负荷、剧烈的间断负荷下工作。这些特点使CBN成为粗加工淬硬钢和珠光体灰铸铁所选用的刀具材料。

& z$ q& o" |; X8 G: z5 C( [ # n t5 p2 p2 f, N; a

　　刀具带有一薄层CBN是比较脆弱的，但是它用于加工淬硬的铁合金又是比较好的刀具材料。CBN具有低的导热系数和高的压缩强度，经受得了由于高切削速度和负前角产生的切削热。在切削区内由于较高的温度使工件材料软化，有助于切屑的形成。负的几何角度加强了刀具，稳定了切削刃，改善了刀具寿命和允许在小于0.010英寸(0.254mm)的浅切深下进行加工。

% Q' D7 R7 N6 C/ @

　　在干式车削淬硬工件的情况下，由于CBN刀具可以加工出小于16微英寸(0.4µm)的表面质量，并能控制±0.0005英寸(0.0127mm)的精度，因此常用它取代磨削工序。CBN刀具很适合淬硬车削和高速铣削加工。而对于这个应用范围，陶瓷和CBN是重叠的。因此，进行成本效益分析是非常必要的，以确定哪一种材料将提供最好的效果。

" t6 l8 [4 B6 e( c" ~- d

　　PCD刀具

' h5 C- A& R5 K

　　聚晶金刚石作为最硬的刀具材料，它是最耐磨的。它的硬度和耐磨性来自各金刚石晶体间无一定方位的粘结，这种晶体方位各异的排列抑制了裂纹的扩展。使用时，将PCD小片粘结到硬质合金刀片上，这可增加它的强度和抗冲击性能，其刀具寿命是硬质合金的100倍。

% `$ D9 d! \+ g9 @$ j" P6 y

　　然而，某些性能限制了它在很多加工工序的使用。其一是PCD对黑色金属中铁的亲和力，引起化学反应，这种刀具材料只能用于加工非铁零件。其二是PCD不能经受切削区超过600℃的高温。因此，它不能切韧性、高延展性材料。

. w, C; P9 n- p/ f- y

　　PCD刀具特别适于加工有色金属，特别是对摩擦很厉害的高硅铝合金。采用锋利的切削刃和大正前角高效切削这些材料，使切削压力和积屑瘤达到最小。

　　刃口强化、刀具几何参数与排屑

$ ]1 F' ?" M" D' F 0 _3 B f2 X. q

　　尽管近几年物理的进步与应用开发，用金属陶瓷、陶瓷、CBN和PCD制造的刀具仍然是比硬质合金要脆得多，不能经受太多的压力，因此用这些材料制造的刀具必须结合其特点进行设计，即对它加强支撑、分散压力。

, p( T1 O; r0 F3 H' |

　　这一点很重要。例如，为了要改变磨削力的方向，使力从切削刃往里向着刀体，切削刃必须经过加工——刃口准备。有这样三种刃口准备而且其大小还要适当：T型刃带、强化、T型刃带强化。

4 f6 `* L1 E/ R$ f0 i! l

　　T型刃带

+ l7 S, n8 Y0 C0 W+ z

　　就是一个倒棱--在刃口上磨出的窄的平面，以取代较脆弱而锋利的刀刃。刀具设计者的一个重要任务就是要找出最小的平面宽度和能赋予刀刃适当强度和寿命的角度；因为大的宽度和加强刀片的角度无疑会增切削力。

% [4 @3 Y9 T+ L4 W* Y3 x7 { 6 f) S8 z2 Q$ S$ l. J8 O% Q

　　强化

; [& e) F. _) ~( f 7 i- k+ f( s0 [" I/ h) T8 X$ D) A

　　就是圆整一下锋利的刃口。虽然强化不象T型刃带那们有棱有角，但是强化对用于精加工的先进的刀片材料效果很好。这些强化刀具应该用于浅切深、低速进给、并保持切削压力最小。

5 J9 ?3 ?- c4 i7 ?" b