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1、PCBN刀具切削铸铁材料的研究进展2OO4年第38卷№lOPCBN刀具切削铸铁材料的研究进展潘军张弘伎大连理工大学摘要:对PCBN刀具切削灰铸铁,球墨铸铁及蠕墨铸铁的研究进行了回顾和总结,并建议国内加强对PCBN刀具切削灰铸铁和蠕墨铸铁的研究.关键词:PCBN刀具,灰铸铁,球墨铸铁,蠕墨铸铁StudyRenewandProspectofPCBNCutlingCastIronPanJunZhangHongtaoAbstract:ThedevelopmentofresearchofPCBNtoolswhilecuttinggraycastiron,ductileironandcompac
2、tedgraphiteironisreviewed.ItissuggestedthatweshouldstrengthentheresearchofPCBNtoolsincuttinggraycastironandcompactedgraphiteiron.Keywords:PCBNtool,graycastiron,ductileiron,compactedgraphiteiron1引言先进切削技术(硬态切削,高速切削,干切削)的应用不仅可以给企业带来巨大的经济效益,而且也有利于环境保护.目前,先进切削技术在我国生产企业中的应用规模和深度与国外相比还有很大差距.其中一个主要原因是国
3、内对于先进切削技术中的刀具磨损及其对加工质量的影响的研究水平相对于国外还比较落后,限制了先进切削技术在国内生产企业中的推广OPCBN刀具是能够满足先进切削要求的主要刀具材料,也是国内外公认的用于硬态切削,高速切削以及干式切削加工的理想刀具材料,但是,如果使用不当造成磨损过快,就会降低使用PCBN刀具的经济性.PCBN刀具主要用于加工淬硬钢,铸铁,高温合金以及表面喷涂材料等…I.国外的汽车制造业大量使用PCBN刀具切削铸铁材料,PCBN刀具已成为国外主要汽车制造厂家各条生产线上使用的新一代刀具.因此,开展我国PCBN刀具切削铸铁材料的研究,对于促进我国先进切削技术的应用以及汽车工业的发
4、展具有重要意义.2PC]IN刀具的发展及其切削性能1957年,美国GE公司的研究人员首先在世界上合成了硬度仅次于金刚石的立方氮化硼微粉,简称CBN(CubicBoronNitride).人工合成的立方氮化硼单晶颗粒的尺寸小,无法直接利用其单晶颗粒制成切削刀具.上世纪70年代,各国相继研制出可以应用于切削加工领域的立方氮化硼烧结体,称为聚收稿El期:2004年4月3晶立方氮化硼或PCBN(PolycrystallineCubicBoronNi—tride).目前,PCBN刀具坯料可以分为两大类:一是整体聚晶体,它由无数细小的CBN单晶体在高温高压下烧结而成;另一类是以硬质合金为基体,高
5、温高压下在其表面烧结一层CBN微粉制成的复合片.PCBN复合片将PCBN材料的高硬度,高导热性及高热化学稳定性和硬质合金基体的强度与韧性结合在一起,因而具备了较高的耐磨性和一定的抗冲击破损能力.由PCBN刀具坯料经过切割,焊接和刃磨制成的PCBN刀具有良好的切削性能,主要表现在以下几个方面:(1)高硬度和耐磨性CBN的硬度仅次于金刚石,对于可切削黑色金属的刀具材料来说,PCBN刀具的硬度最高.PCBN刀具的耐磨性可以达到涂层刀具和陶瓷刀具的5～10倍,因此,使用PCBN刀具能够明显减少生产加工中的换刀次数,提高被加工工件的精度与互换性,缩短产品生产周期.(2)良好的导热性和热稳定性P
6、CBN刀具在800℃时的硬度仍高于硬质合金刀具和陶瓷刀具的常温硬度,在1200~(:时仍能保持较高的硬度,而且随着温度的升高,其导热系数也随之升高.因此,PCBN刀具能够很好地满足硬态切削,高速切削和干切削时的恶劣加工条件对刀具材料的要求.(3)高的化学稳定性由于CBN的化学惰性特别大,在1200～1300~(:时也不与Fe,,Co等发生反应,所以PCBN刀具在,切削加工时的化学磨损相对于其它刀具材料较小,可用于加工各种材料的工件.4(4)较低的摩擦系数CBN与不同材料间的摩擦系数为0.1～0.3,而且随着切削速度的提高,PCBN的摩擦系数呈减小趋势,从而使切削力减小,减少切削时的刀
7、屑粘结现象,有利于提高加工精度以及表面质量.由于PCBN刀具具有良好的切削性能,目前在国外汽车制造行业的铸铁加工中已经获得了广泛的使用,相比之下,我国汽车制造企业中的PCBN刀具的使用规模还远不能和国外相比,而且国内在使用PCBN刀具切削铸铁材料时,刀具磨损的速度相对于国外较快.3铸铁材料在汽车工业中的应用与发展铸铁材料在汽车工业中的应用较广泛,根据石墨在铸铁材料中的存在形式,主要可以分为三类:灰铸铁,球墨铸铁和蠕墨铸铁.不同铸铁材料中的石墨形态,基体成分
