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切削刀具逐步向高效加工、硬加工、干式加工、超精密加工和新型难加工材料加工的方向发展,PCD刀具与PCBN刀具是实现精密和超精密加工的必备加工机床刀具。
PCD/PCBN切削刀具的特点
机械加工正朝着高速化、复合化、智能化及环保型方向发展 随着现代集成制造系统的问世以及切削速度不断提高,对刀具性能提出更高的要求,开发各种耐磨性优良能长时间进行稳定加工的超硬切削刀具是必然趋势。切削刀具逐步向高效加工、硬加工、干式加工、超精密加工和新型难加工材料加工的方向发展,PCD刀具与PCBN刀具是实现精密和超精密加工的必备加工刀具。
过去,除非是特殊加工不可缺少的,PCD/PCBN刀具几乎不为实际加工所采用。因为PCD/PCBN刀具成本太高。刀具按工件加工表面的形式可分为五类。加工各种外表面的刀具,包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等;孔加工刀具,包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等;螺纹加工工具,包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等;齿轮加工刀具,包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等;切断刀具,包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。此外,还有组合刀具。
如今,尽管PCD/PCBN刀具仍然有点昂贵,然而其质量与可靠性已提高。从而使PCD/PCBN刀具在汽车、航空航天以及医疗设备等工业领域的许多机械加工中具有较强的竞争性。在刚性较好的机床和刀架上安装PCD/PCBN刀具,生产厂家可充分利用PCD/PCBN所具有的潜能来提高生产率。同时在各种机械加工应用中,PCD/PCBN刀具为生产厂家提供了更大的切削刀具的选择余地。使他们在改善成本提高生产率时有了更有利的机会。
PCD/PCBN 刀具有三种基本形式:整体式、全断面式和刀尖式。尺寸较大、较厚的新型PCBN整体刀具,具有良好的耐磨耐冲击特性。刀具良好的耐磨性和耐冲击性,是加工含铁素体少于10%的铸铁材料的关键手段。刀具耐磨、耐冲击性的提高,对于汽车行业加工合金铸铁零件也是尤为重要的。从前,这类合金铸铁零件只有通过磨削才能加工完工。
粗加工合金铸铁时,刀具必须经受由铸造工艺遗留下来的表面裂纹、残砂和其它原有的表面不连续所引起的断续切削。好的耐磨性在精加工中也起很大的作用,对于含铬28%~30%,硬度在68~70HRC之间的工件尤其是这样。
整体PCBN刀片在两边都有多个切削刃,因而降低了单位生产零件的刀具成本。其横剖面有4.76mm厚,比传统刀具3.17mm还厚,这使刀片在标准的垫片式硬质合金刀把槽上,能可靠安装。
PCBN 刀片也有做成全断面的和刀尖形的。全断面刀片有一个完整的PCBN顶面,烧结在一个硬质合金基底上,只在刀片的一边提供多切削刃,这种刀片比整体刀片便宜些。刀尖形刀片是在硬质合金基底的一角上焊接一块PCBN刀片刀尖形刀片要么是单切削刃、要么是双切削刃。现在用的PCBN刀片大多数是刀尖形的。无论是全断面形的,还是刀尖形的刀片都按工业标准尺寸制造,与整体刀片一样,可以安装于标准刀杆刀片槽内和铣刀槽上。
用 PCD刀具加工时,有效地排屑是十分重要的PCD刀具产生的切屑非常快,加工系统必须连续、迅速地将切屑从工作区排除掉。冷却剂、空气雾、冷冻空气以及它们的综合都将产生影响。PCD刀具切削速度高达3048m/min,这就要求必须带有有效的排屑装置和一个刚性的机床和操作系统,现在的CNC机床和加工中心都容易达到此速度。