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立方氮化硼刀具將逐漸代替硬質(zhì)合金、陶瓷類(lèi)刀具
閱讀：816 發(fā)布時(shí)間：2014-9-3
隨著生產(chǎn)的發(fā)展，加工淬火鋼、不銹鋼、鈦合金、高溫合金等材料已日益增多。車(chē)削此類(lèi)工件，需要的刀具滿(mǎn)足一定的條件。碳素鋼和合金鋼經(jīng)淬火后，硬度和強(qiáng)度提高。車(chē)削時(shí)，切削抗力大，前刀面與切屑接觸長(zhǎng)度短，切削溫度高，刀具磨損快，而且容易崩刃打刀。因此，用一般常用材料的車(chē)刀就難以加工了。
一、刀具材料選擇：車(chē)削淬火鋼，要求刀具材料具有較高的高溫硬度和耐磨性，而且要有一定的韌性。這樣，才能減少刀具的磨損和保證刀具必要的強(qiáng)度。YG類(lèi)硬質(zhì)合金刀具、CBN立方氮化硼刀具可用于加工淬火鋼。此刀具材料的硬度高于工件材料的硬度，允許的切削速度高，耐熱性、耐磨性*，硬質(zhì)合金與立方氮化硼相比，立方氮化硼耐磨性、耐用度、耐熱性等性質(zhì)更好一些，在淬火鋼加工中，可優(yōu)先選用CBN刀片。
二、幾何參數(shù)的選擇：由于淬火鋼的硬度、強(qiáng)度高，材料的加工性差，因此，要求刀具強(qiáng)度要好。一般前角取負(fù)值，γ=-5°~-15°。工件硬度、強(qiáng)度越高，負(fù)前角的值宜大；反之，宜小。但是負(fù)前角的數(shù)值不能過(guò)大，否則使切削抗力過(guò)大。同時(shí)用正刃傾角來(lái)增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度，提高刀具的抗沖擊能力。一般λ=5°~10°，工件硬度、強(qiáng)度高，正值宜大；反之，正值宜小。為了強(qiáng)化刀尖，增大刀尖角，加長(zhǎng)有效切削刃長(zhǎng)度，減輕刀刃上單位長(zhǎng)度的切削力，提高刀尖部分的強(qiáng)度，改善散熱條件。宜采用較小的主偏角和副偏角。一般φ=15°~61°，φ1=4°~15°，在車(chē)床、工件剛性好的情況下，主、副偏角可取小一些。由于淬火鋼車(chē)刀常采用負(fù)前角，刀刃的強(qiáng)度得到加強(qiáng)，則后角可稍大一些，以提高車(chē)刀的切入能力，減少車(chē)刀后面與工件的摩擦，提高刀具耐用度。一般取α=8°~12°，精車(chē)時(shí)可取α=15°。同時(shí)，車(chē)刀的前、后刀面及刃口應(yīng)具有較高的光潔度，以提高刀具耐用度。
三、切削用量的選擇：車(chē)削淬火鋼時(shí)，切削用量的選用一般宜小。其中，切削速度隊(duì)車(chē)削淬火鋼影響較大。由于切削時(shí)切削力大，切削溫度高，所以只能選取較低的切速。如切削速度過(guò)高，切削區(qū)域溫度急劇升高，則加快刀具磨損。但切削速度過(guò)低也不適當(dāng)，這樣切削區(qū)域低，不能使切屑受熱軟化，切下的切屑溫度也低，因此作用在車(chē)刀上的變形與摩擦力大。所以切削速度過(guò)高或過(guò)低都將影響刀具的耐用度。實(shí)踐表明，車(chē)削淬火鋼時(shí)切削速度的選擇，以刀刃切削出的切屑呈暗紅色時(shí)合適。
車(chē)削淬火鋼時(shí)，選擇好刀具材料是極為重要的。選擇CBN立方氮化硼刀具，其硬度高，在1000℃~1300℃的高溫下還能進(jìn)行切削。所以，適合于對(duì)淬火鋼的加工。刀具材料既已選擇合適，還必須合理選擇幾何角度。由于淬火鋼的加工性差，對(duì)刀具耐用度影響很大，容易燒到或崩壞刀尖及刀刃。為此，應(yīng)從幾何參數(shù)上采取加強(qiáng)刀頭強(qiáng)度的措施。
前角直接影響著刀具的切削性能。采用負(fù)前角的目的就能增加刀頭的強(qiáng)度和散熱能力，避免切削時(shí)崩刃和燒壞刀尖的現(xiàn)象。因?yàn)椋?fù)前角的車(chē)刀改變了刀具的受力情況，在接近刀刃的部位承受的是壓力，克服了硬質(zhì)合金性脆的弱點(diǎn)，適應(yīng)了抗壓強(qiáng)度高的特點(diǎn)。同時(shí)，負(fù)前角使壓力中心后移，增加了切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度，并使切削熱不致集中在刀刃上，散熱條件得到改善。另外，負(fù)前角車(chē)刀前刀面對(duì)工件的推擠作用加強(qiáng)，使切屑受熱發(fā)紅，硬度降低，減輕了切屑對(duì)刀具的摩擦和壓力。所以加工淬火鋼時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用適當(dāng)?shù)呢?fù)前角，使車(chē)刀具有較高的耐用度。
采用負(fù)前角時(shí)，一定要再選擇熱硬性和耐磨性好的刀具材料的前提下，此時(shí)，適當(dāng)?shù)靥岣咔邢魉俣?，使切削區(qū)溫度升高，能更有效地促成切削軟化，對(duì)提高生產(chǎn)效率和延長(zhǎng)刀具耐用度*。在選擇負(fù)前角時(shí)，必須配合以正刃傾角，保護(hù)刀尖，提高刀頭強(qiáng)度，同時(shí)，使實(shí)際供給前角增大，減小切屑變形。
硬質(zhì)合金刀片韌性差，當(dāng)斷續(xù)切削或振動(dòng)時(shí)容易崩刃和打刃，常見(jiàn)的斷屑切削的工件種類(lèi)有鍛件、鑄件、乙炔氧切割件毛坯，有夾砂、氣孔或硬化層的工件表面，可選用立方氮化硼刀具用于斷續(xù)切削效果好，切削用量要比連續(xù)切削小，防止沖擊崩刃，提高刀具耐用度。提高立方氮化硼刀具的加工精度和裝配精度，是提高產(chǎn)品性能指標(biāo)和使用可靠性的基本手段。不斷完善立方氮化硼刀具自身的性能、增強(qiáng)此類(lèi)刀具的切削性能，替代硬質(zhì)合金、陶瓷類(lèi)刀具是指日可待的。
本文參考：《*車(chē)刀的分析和選擇》
一、刀具材料選擇：車(chē)削淬火鋼，要求刀具材料具有較高的高溫硬度和耐磨性，而且要有一定的韌性。這樣，才能減少刀具的磨損和保證刀具必要的強(qiáng)度。YG類(lèi)硬質(zhì)合金刀具、CBN立方氮化硼刀具可用于加工淬火鋼。此刀具材料的硬度高于工件材料的硬度，允許的切削速度高，耐熱性、耐磨性*，硬質(zhì)合金與立方氮化硼相比，立方氮化硼耐磨性、耐用度、耐熱性等性質(zhì)更好一些，在淬火鋼加工中，可優(yōu)先選用CBN刀片。
二、幾何參數(shù)的選擇：由于淬火鋼的硬度、強(qiáng)度高，材料的加工性差，因此，要求刀具強(qiáng)度要好。一般前角取負(fù)值，γ=-5°~-15°。工件硬度、強(qiáng)度越高，負(fù)前角的值宜大；反之，宜小。但是負(fù)前角的數(shù)值不能過(guò)大，否則使切削抗力過(guò)大。同時(shí)用正刃傾角來(lái)增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度，提高刀具的抗沖擊能力。一般λ=5°~10°，工件硬度、強(qiáng)度高，正值宜大；反之，正值宜小。為了強(qiáng)化刀尖，增大刀尖角，加長(zhǎng)有效切削刃長(zhǎng)度，減輕刀刃上單位長(zhǎng)度的切削力，提高刀尖部分的強(qiáng)度，改善散熱條件。宜采用較小的主偏角和副偏角。一般φ=15°~61°，φ1=4°~15°，在車(chē)床、工件剛性好的情況下，主、副偏角可取小一些。由于淬火鋼車(chē)刀常采用負(fù)前角，刀刃的強(qiáng)度得到加強(qiáng)，則后角可稍大一些，以提高車(chē)刀的切入能力，減少車(chē)刀后面與工件的摩擦，提高刀具耐用度。一般取α=8°~12°，精車(chē)時(shí)可取α=15°。同時(shí)，車(chē)刀的前、后刀面及刃口應(yīng)具有較高的光潔度，以提高刀具耐用度。
三、切削用量的選擇：車(chē)削淬火鋼時(shí)，切削用量的選用一般宜小。其中，切削速度隊(duì)車(chē)削淬火鋼影響較大。由于切削時(shí)切削力大，切削溫度高，所以只能選取較低的切速。如切削速度過(guò)高，切削區(qū)域溫度急劇升高，則加快刀具磨損。但切削速度過(guò)低也不適當(dāng)，這樣切削區(qū)域低，不能使切屑受熱軟化，切下的切屑溫度也低，因此作用在車(chē)刀上的變形與摩擦力大。所以切削速度過(guò)高或過(guò)低都將影響刀具的耐用度。實(shí)踐表明，車(chē)削淬火鋼時(shí)切削速度的選擇，以刀刃切削出的切屑呈暗紅色時(shí)合適。
車(chē)削淬火鋼時(shí)，選擇好刀具材料是極為重要的。選擇CBN立方氮化硼刀具，其硬度高，在1000℃~1300℃的高溫下還能進(jìn)行切削。所以，適合于對(duì)淬火鋼的加工。刀具材料既已選擇合適，還必須合理選擇幾何角度。由于淬火鋼的加工性差，對(duì)刀具耐用度影響很大，容易燒到或崩壞刀尖及刀刃。為此，應(yīng)從幾何參數(shù)上采取加強(qiáng)刀頭強(qiáng)度的措施。
前角直接影響著刀具的切削性能。采用負(fù)前角的目的就能增加刀頭的強(qiáng)度和散熱能力，避免切削時(shí)崩刃和燒壞刀尖的現(xiàn)象。因?yàn)椋?fù)前角的車(chē)刀改變了刀具的受力情況，在接近刀刃的部位承受的是壓力，克服了硬質(zhì)合金性脆的弱點(diǎn)，適應(yīng)了抗壓強(qiáng)度高的特點(diǎn)。同時(shí)，負(fù)前角使壓力中心后移，增加了切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度，并使切削熱不致集中在刀刃上，散熱條件得到改善。另外，負(fù)前角車(chē)刀前刀面對(duì)工件的推擠作用加強(qiáng)，使切屑受熱發(fā)紅，硬度降低，減輕了切屑對(duì)刀具的摩擦和壓力。所以加工淬火鋼時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用適當(dāng)?shù)呢?fù)前角，使車(chē)刀具有較高的耐用度。
采用負(fù)前角時(shí)，一定要再選擇熱硬性和耐磨性好的刀具材料的前提下，此時(shí)，適當(dāng)?shù)靥岣咔邢魉俣?，使切削區(qū)溫度升高，能更有效地促成切削軟化，對(duì)提高生產(chǎn)效率和延長(zhǎng)刀具耐用度*。在選擇負(fù)前角時(shí)，必須配合以正刃傾角，保護(hù)刀尖，提高刀頭強(qiáng)度，同時(shí)，使實(shí)際供給前角增大，減小切屑變形。
硬質(zhì)合金刀片韌性差，當(dāng)斷續(xù)切削或振動(dòng)時(shí)容易崩刃和打刃，常見(jiàn)的斷屑切削的工件種類(lèi)有鍛件、鑄件、乙炔氧切割件毛坯，有夾砂、氣孔或硬化層的工件表面，可選用立方氮化硼刀具用于斷續(xù)切削效果好，切削用量要比連續(xù)切削小，防止沖擊崩刃，提高刀具耐用度。提高立方氮化硼刀具的加工精度和裝配精度，是提高產(chǎn)品性能指標(biāo)和使用可靠性的基本手段。不斷完善立方氮化硼刀具自身的性能、增強(qiáng)此類(lèi)刀具的切削性能，替代硬質(zhì)合金、陶瓷類(lèi)刀具是指日可待的。
本文參考：《*車(chē)刀的分析和選擇》