相信大家都知道,金剛石是世間上較硬的物質,所以在很多行業及領域被充分的利用。目前機械加工及機床刀具行業,金剛石被製作成機床上使用的刀具,立方氮化硼同樣也是如此,解決了一些硬質合金、陶瓷刀具、高速鋼刀具等在加工工件時所要求的超高表麵亮度、光潔度、超高精度、高硬度等性能及難加工的材質,金剛石刀具和立方氮化硼刀具因此被人稱作超硬刀具名於機械製造行業。大家跟西安五金工具廠家的小編一起了解一下。
一、金剛石刀具的性能特點及運用材料的分類
(1)金剛石刀具的性能特點
金剛石刀具的特點金剛石刀具具有高硬度 、抗壓強度高、很好的導熱性、高耐磨性、極低的摩擦係數、超高光潔度等性能。金剛石刀具分為封壓式和釺焊式兩種,釺焊式成型刀具就是把金剛石材料通過鑲焊方式焊到刀杆或其他基體上。可以高速切削過程中獲得較高的加工精度和提高加工效率。金剛石刀具性能指標 :1)聚晶金剛石刀具(PCD刀具)的硬度可達8000HV,為硬質合金的8~12倍。2)聚晶金剛石刀具(PCD刀具)的導熱係數為700W/mK,為硬質合金的1.5~9倍,甚至高於PCBN和銅,因此PCD刀具熱量傳遞迅速,具有很高的高溫紅硬性。3)金剛石刀具(PCD刀具)的摩擦係數一般僅為0.1~0.3(硬質合金的摩擦係數為0.4~1),因此PCD刀具可顯著減小切削力;4)金剛石刀具(PCD刀具)的熱膨脹係數僅為0.9×10^-6~1.18×10^-6,僅相當於硬質合金的1/5,因此PCD刀具熱變形小,加工精度高;5)金剛石刀具(PCD刀具)與有色金屬和非金屬材料間的親和力很小,在加工過程中切屑不易粘結在刀尖上形成積屑瘤。
(2)金剛石刀具適合加工的材料分類
就目前而言,適合用金剛石刀具加工的材料大致分為非鐵基金屬材料、非金屬材料、複合材料三方麵。材料細分如下:
非鐵基金屬材料又分為銅及銅合金、矽鋁合金、鋁及鋁合金、鉛合金,巴氏合金,鋅合金等。
非金屬材料分為碳纖維增強塑料 、氧化鋁、碳化矽、聚氨酯,有機玻璃,石墨、燒結陶瓷、電木、陶瓷、環氧樹脂、玻璃、玻璃陶瓷、軟橡膠尼龍製品等。
複合材料分為石棉、環氧玻璃纖維、碳填充材料、尼龍填充材料、酚類填充材料、聚氯乙烯填充材料、矽酸類填充材料,玻璃鋼。
所以金剛石刀具在這三種材料領域運用中如如魚得水,遇到含有這三種材料工件使用金剛石刀具會發現加工成本大幅下降,加工效率成倍提高。
二、立方氮化硼刀具(CBN刀具或PCBN刀具)的性能及幾何參數
(1)立方氮化硼刀具的性能
立方氮化硼刀具的硬度僅次於金剛石,有極好的高溫硬度,與陶瓷相比,其耐熱性和化學穩定性稍差,但衝擊強度和抗破碎性能較好。它廣泛適用於淬硬鋼(HRC≥50)、珠光體灰鑄鐵、冷硬鑄鐵和高溫合金等的切削加工,與硬質合金刀具相比,其切削速度可提高一個數量級。
立方氮化硼含量高的複合聚晶立方氮化硼刀具(CBN刀具)硬度高、耐磨性好、抗壓強度高及耐衝擊韌性好,其缺點是熱穩定性差和化學惰性低,適用於耐熱合金、鑄鐵和鐵係燒結金屬的切削加工。PCBN刀具中CBN顆粒含量較低,采用陶瓷作粘結劑,其硬度較低,但彌補了前一種材料熱穩定性差、化學惰性低的特點,適用淬硬鋼的切削加工;在淬硬鋼的斷續加工和大餘量切除應用中,華菱超硬因其刀具牌號的針對性研發,一直走在世界的前列。
立方氮化硼刀具作為先進的超硬刀具材料,除了加工鑄鐵和淬硬鋼等黑色金屬外,應用領域也在逐步拓展,如加工粉末冶金、鎳基合金等等。
(2)立方氮化硼刀具(CBN刀具)的刀片結構及幾何參數
刀片形狀及幾何參數的合理確定對充分發揮刀具切削性能是至關重要的。按刀具強度而言,各種刀片形狀的刀尖強度從高到低依次為:圓形、100°菱形、正方形、80°菱形、三角形、55°菱形、35°菱形。刀片材料選定後,應選用強度盡可能高的刀片形狀。硬車削刀片也應選擇盡可能大的刀尖圓弧半徑,用圓形及大刀尖圓弧半徑刀片粗加工,精加工時的刀尖圓弧半徑約為0.8μm左右。
淬硬鋼切屑為紅而酥軟的緞帶狀,脆性大,易折斷,不粘結,淬硬鋼切削表麵質量高,一般不產生積屑瘤,但切削力較大,特別是徑向切削力比主切削力還要大,所以,刀具宜采用負前角(go≥-5°)和較大的後角(ao=10°~15°)。主偏角取決於機床剛性,一般取45°~60°,以減少工件和刀具顫振。