Performance et Application de PCBN Outils

Nitrure De Bore cubique (CBN) a été synthétisé par General Electric (GE) aux États-unis dans les années 1950 en utilisant les méthodes artificielles sous haute température et haute pression. Sa dureté est deuxième seulement au diamant mais beaucoup plus élevé que d'autres matériaux, si diamant et CBN sont désignées collectivement comme superhard matériaux.

CBN a haute dureté, inertie chimique et la stabilité thermique sous haute température, donc il est largement utilisé dans le broyage processus comme un abrasifs CBN meule. Parce que CBN a de meilleures caractéristiques que les autres outil matériaux, il a été développé avec succès comme un fritté CBN corps pour outils de coupe-Polycristallin Cubique Nitrure De Bore (PCBN). Depuis lors, PCBN a été utilisé dans divers domaines de performance de coupe de coupe avec son supérieur, en particulier dans la coupe de haute dureté et difficile-à-machine matériaux. Après plus que 30 ans de développement et application dePoudre abrasive types, PCBN outils pour le traitement de différents matériaux ont maintenant venir à la marché.

Ⅰ. Matériaux et performances de coupe PCBN outils

1. Types de PCBN outil matériaux

Selon le ajouté composants, il peut être divisé en PCBN directement fritté de CBN unique cristal et PCBN corps fritté avec une certaine proportion de liant. Selon la fabrication composé méthode, il peut avons divisé dans la intégrante PCBN fritté bloc et PCBN composite feuilles composite fritté avec carbure cémenté. À l'heure actuelle, PCBN feuilles composites avec adhésifs sont largement utilisé. La dureté dePcbn matérielVarie en fonction de la proportion de la ajouté adhésif. Le plus la adhésif contenu, plus la dureté et le mieux la ténacité. Les types de adhésifs sont différents et l'utilisation de PCBN est également différents.

2. Performances de coupe PCBN outils

Parce que cristaux CBN et diamant cristaux appartiennent à zinc blende type, et leur treillis constantes sont similaires, et la liaison chimique types sont le même, CBN a dureté et résistance à la compression à proximité du diamant, et parce que il est composé de N et B atomes, Il a un ratio de Diamant a une plus grande stabilité thermique et l'inertie chimique. Les principales propriétés de PCBN outil matériaux sont comme suit:

(1) a la dureté élevée et résistance à l'usure. La microdureté de CBN unique cristal est HV8000 ~ 9000, qui est la deuxième plus haute dureté matériel actuellement connu. La dureté de PCBN feuille composite est généralement HV3000 ~ 5000. Donc, lorsqu'il est utilisé pour le traitement de haute dureté, il a une plus grande résistance à l'usure que cimenté carbure et céramique, qui peut réduire la taille déviation ou taille dispersion dans le traitement de grandes pièces. Il est particulièrement adapté pour équipement avec un degré élevé d'automatisation, qui peut réduire les changements d'outils. Ajuster le temps auxiliaire de la couteau à faire jouer pleinement à son efficacité.

(2) il a haute stabilité thermique et haute température dureté. La résistance à la chaleur de CBN peut atteindre 1400 ~ 1500 ℃, et la dureté à 800 ℃ est la température normale dureté de Al2O3/TiC céramique. Donc, quand la température est plus élevée de coupe, il va adoucir la matière traitée et augmenter la dureté différence entre l'outil et l'outil, qui est propice à la processus de coupe, mais a peu d'effet sur la durée de vie.

(3) il a haute stabilité chimique. CBN a haute résistance à l'oxydation, et ne pas produire l'oxydation à 1000 °C. Il ne pas réagissent chimiquement avec matériaux à base de fer à 1200-1300 °C, mais il va hydrolyser avec l'eau à environ 1000 °C, provoquant un lot de CBN est usé, alors lorsque vous utilisez PCBN outils pour la coupe humide, vous devez faire attention à le type de fluide de coupe. Dans des circonstances normales, humide de coupe ne pas améliorer considérablement la vie de PCBN outils, si sec méthodes de coupe sont souvent utilisé lorsque PCBN outils sont utilisés.

(4) il a une bonne conductivité thermique. La conductivité thermique de CBN matériel est inférieur à celui de diamant mais beaucoup plus élevé que celui de carbure cémenté, et avec l'augmentation de la température de coupe, la conductivité thermique de PCBN outils continue à augmenter, de sorte que la chaleur à la pointe de l'outil peut être rapidement transféré, Qui est favorable à l'amélioration de la précision de traitement des pièces.

(5) il a un faible coefficient de friction. Le coefficient de friction entreCbn poudreEt différents matériaux est entre 0.1 et 0.3, qui est beaucoup plus faible que celle de carbure cémenté (0.4-0.6), et il légèrement diminue avec l'augmentation de vitesse de frottement et pression positive. Donc, le faible coefficient de frottement et une excellente anti-adhérence capacité faire il difficile pour CBN outils pour former un stagnante couche ou construit-up bord lors de la coupe, qui est propice à l'amélioration de la qualité de la surface traitée.

Ⅱ. Application dans avancée coupe des processus PCBN outils

1. PCBN outils sont approprié pour haute-vitesse et ultra-haute-vitesse de coupe technologie de traitement

PCBN outils sont les plus appropriés pour la grande vitesse de coupe de matériaux tels que la fonte et en acier trempé. Lorsque la vitesse de coupe dépasse une certaine limite, plus la vitesse de coupe, plus le porter vitesse de la PCBN outil flanc surface, qui est, la durée de vie sous haute-vitesse de coupe est plus élevé. Cette fonction est particulièrement adapté pour moderne haute-vitesse de coupe.

La finition de trempé matériel (dureté ci-dessus HRC55) est habituellement fait par broyage. Toutefois, avec le développement de outil matériaux et l'amélioration de précision d'usinage de tours (surtout CNC tours), dur de coupe est utilisé au lieu de broyage à remplir les sections. Le traitement final est devenu une nouvelle façon de finition. Ce dur de coupe méthode a les avantages suivants:

(1) il peut améliorer le traitement flexibilité, percer la limitation de meule broyage, et peut traiter pièces avec différentes formes géométriques en changeant la pointe et méthode de coupe;

(2) la protection de l'environnement problème dans de coupe est de plus en plus grave. Déchets liquides et déchets produits par broyage sont difficiles à manipuler et à enlever, et ils sont nocifs pour le corps humain. Dur de coupe ne pas besoin à ajouter du liquide, qui est de grande importance;

(3) l'efficacité de coupe est haute, le temps de traitement est court, et les investissements en équipement coût est petit, comme notreCoupe en diamant polycristallin, Qui peut réduire le coût de traitement;

(4) l'énergie consommée à couper le même volume est seulement 20% de broyage, donc moins de coupe de chaleur est générée, la surface usinée est pas facile pour causer des brûlures et micro fissures, et il est facile à maintenir l'intégrité de la surface performance de la pièce;

(5) sous le même métal taux d'élimination, dur de coupe permet d'économiser plus d'énergie par rapport avec broyage.

L'outil matériaux généralement utilisé pour dur de coupe comprennent céramique, TiC enduit inserts et PCBN outil matériaux, mais pour tournage dur à des vitesses plus élevées (supérieures à 1000 m/min), PCBN est le meilleur outil matériel variété. Par exemple, quand la fourchette (matériel est 20 20crmnti, dureté est HRC58 ~ 62) de la automobile boîte de vitesses synchroniseur manches est traitée en voiture au lieu de broyage, l'efficacité est augmenté par plus que 4 fois, et le coût de traitement est réduit à 1/3 ~ 1/2 de la processus de broyage d'origine.

2. Idéal outil matériel pour coupe à sec processus

Due à des raisons économiques et environnementales, coupe à sec traitement méthodes sont devenus un sujet de recherche clés dans le domaine de la fabrication de machines dans ces dernières années. Let's premier regard sur les problèmes causés par l'utilisation de fluide de coupe dans le humide processus de coupe:

(1) long-terme l'exposition à l'air ou de coupe fluide brouillard-comme la volatilisation causée par la coupe chaleur pendant la coupe peut facilement polluer l'environnement et mettre en danger la santé de l'opérateur. Additifs comme le soufre et de chlore dans le fluide de coupe sont plus nocifs et affecter la qualité de la traitées surface;

(2) l'utilisation de fluide de coupe affecte les coûts de traitement. Selon les statistiques, fluide de coupe comptes pour 15% des coûts de production, outil ne coûte que compte pour 3% à 4%;

(3) la fuite et débordement de fluide de coupe polluent l'environnement, et il est sujette à la sécurité et qualité accidents;

(4) le fluide de coupe transmission, récupération, de filtration et d'autres dispositifs et leur les coûts d'entretien sont élevés, ce qui augmente le coût de production.

PCBN fraises ont haute dureté et résistance à l'usure, et peut produire de haute précision pièces (petite taille dispersion) À des vitesses de coupe pour une longue période, ce qui réduit considérablement le nombre de changements d'outils et le temps qu'il faut pour outil compensation d'usure à arrêter. Donc, il est très approprié pour CNC machine outils et équipement de traitement avec un degré élevé d'automatisation, et peut faire de l'équipement haute efficacité entièrement exercée.

3. Applications de PCBN outils

Parce que PCBN a haute dureté et résistance à l'usure, il ne réagit pas avec fer groupe métaux à haute température et est chimiquement inerte, si il est principalement utilisé pour la coupe de matériaux de dureté et difficile-à-machine matériaux, comme en acier trempé et haute alliage fonte résistant à l'usure, haute-température alliages, haute-vitesse en acier, surface pulvérisation matériaux de soudage,Artificielle matériau durEt matériaux en métal fritté.

(1) traitement en acier trempé peut obtenir l'effet de tournant au lieu de broyage. Depuis la profondeur de coupe est plus que dix fois plus grande que la profondeur de meulage, l'efficacité du traitement est haute et la surface ne brûle pas. Par exemple, lors de l'usinage variable vitesse gears coulissante (20 20crmnti, dureté de HRC 58 ~ 62) en tournant au nom de broyage, l'efficacité de coupe est plus que 4 fois plus élevé que celui de la de broyage d'origine.

(2) lors du traitement de haute alliage (contenant 18% de tungstène ou chrome) fonte résistant à l'usure, la vitesse de coupe est 10 fois plus élevé que celui de carbure cémenté outils, et l'efficacité de coupe est augmenté par plus que 4 fois.

(3) pour traitement haute-cobalt-chrome-molybdène résistant à la corrosion et résistant à la chaleur alliages, la vitesse de coupe de PCBN outils est 160 m/min, qui est 8 fois que de carbure cémenté outils.

(4) lors du traitement thermique de pulvérisation (pulvérisation de soudage) matériaux, surface pulvérisation de soudage pièces ne peuvent pas être traitées par broyage, et l'efficacité de coupe avec carbure cémenté outils est extrêmement faible. Après le passage à PCBN outils, l'efficacité du traitement peut être améliorée et les frais du traitement peuvent être sauvé par plus que 50%. PCBN outils peut également être utilisé pour le découpage de précision de non-ferreux métaux et de coupe de fritté métaux, etc.

Ⅲ. Précautions dans l'utilisation de PCBN outils

Si le montant de coupe, outil géométrie paramètres et d'autres méthodes de conditionnement sont correctement sélectionné, PCBN est un efficace et longue durée de vie outil que peut apporter haute avantages économiques. Mais si il est est mal utilisé, il va causer beaucoup de déchets.

1. Raisonnable sélection de coupe du montant: La vitesse de coupe doit être sélectionné selon le matériau à traiter, qui est généralement beaucoup plus élevé que celui de carbure cémenté outils. Le sélectionnable vitesse de coupe pour acier trempé avec dureté de coupe HRC55 ~ 65 est 80 ~ 120 m/min. Depuis de coupe PCBN matériaux durs est effectué par adoucissement de métal dans la petite zone de la zone de coupe, lorsque la vitesse de coupe est trop faible, la coupe de PCBN outils ne peut pas être effectuée. Le débit d'alimentation est généralement pas plus grand que 0.2mm/r, et le dos-grab quantité est généralement choisis de manière à être moins que 0.3mm.

2. Raisonnable sélection de outil géométrique paramètres: depuis la ténacité de PCBN outils est plus élevé que celui de céramique et plus faible que celui de carbure cémenté, la principale considération pour la sélection de outil géométrique paramètres est à assurer la force de la pointe. Le râteau angle de l'outil est généralement sélectionné (0 ° ~-10 ° ), l'angle de dépouille devrait être plus petit, sur 10 °. Sauf pour des exigences particulières, afin d'assurer la force de la pointe de l'outil, la pointe de l'outil angle doit généralement pas être moins que 90 °; le chanfrein de pointe doit être broyé avec un négatif, généralement 0.2mm ×(-15 ° ~-30 °), 30 ° avant utilisation ~ 50 fois la loupe à inspecter la outil pour assurer qu'il n'y a pas d'écaillage à la fine pointe.

3. De refroidissement et de lubrification: Pour d'autres outil de matériaux, l'utilisation de fluide lubrifiant est bénéfique pour améliorer le traitement de surface de refroidissement et prolonger la vie de l'outil, mais pour laPcbn outilSauf dans des circonstances particulières, la qualité et plus la vie de traitement idéal peut être atteint sans liquide de refroidissement. Si du liquide de refroidissement est utilisé, puis la soluble dans l'eau liquide de refroidissement ne peut pas être utilisé, parce que CBN est sujette à l'hydrolyse à 1000 °C, causant de graves outil usure.

4. Processus système pour machine outils: PCBN outils sont principalement utilisée pour la coupe dur-à-machine matériaux tels que trempé acier et porter-fonte résistant à, et les outils ont négatif chanfreins, si la force radiale est relativement grand. Ce qui nécessite la rigidité et la précision de la machine outil à être bon, la vibration de la système à être petit, le cantilever à être petit lorsque l'outil est installé, et le PCBN outil est pas adapté pour le traitement des déchets surfaces.

À l'heure actuelle, bien que le prix de PCBN outil matériaux est relativement élevé par rapport à que de carbure cémenté et des outils en céramique, le coût de l'outil qui est répartie uniformément sur chaque pièce est inférieur à celui des autres matériaux. Lorsque vous utilisez avancée processus de coupe, si les investissements en équipement est répartie dans le coût de production, l'utilisation de PCBN outils apportera plus d'avantages économiques. Pour général petite et moyennes entreprises, le processus de broyage de la finition processus est toujours le goulot d'étranglement de le processus de fabrication. Si vous acheter un tour avec de bonnes performances, utiliser PCBN outils, et s'appliquent avancée processus de coupe telles que le tournage au lieu de broyage, vous pouvez sauver équipement coût d'investissement et améliorer la productivité à accroître la flexibilité de le processus de traitement. En outre, en raison de l'augmentation des frais de personnel et les exigences de protection de l'environnement, il est également de grande importance à promouvoir l'utilisation de PCBN outils à faire jouer pleinement à leur potentiel l'efficacité et améliorer le niveau de la technologie de coupe de traitement.