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加工PCD刀具/PCBN刀具/钻石/工业陶瓷的陶瓷金刚石砂轮

粒度: W3.5~100/120 型号:1A1 14A1 6A2 11A2 12A2 4A1
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超硬刀具材料的主要品种性能及其使用范围

2010.07.20  河南恒远超硬材料有限公司 www.kosuperhard.com  浏览次数:
超硬刀具材料指可以用作刀具切削加工的超硬材料。 目前它主要可以分为两大类: 一类是金刚石切削刀具材料 另一类是立方氮化硼切削刀具材料。关于超硬刀具,PDC刀具,PCBN刀具的信息

超硬刀具材料指可以用作刀具切削加工的超硬材料。 目前它主要可以分为两大类: 一类是金刚石切削刀具材料 另一类是立方氮化硼切削刀具材料。 目前将就对正在应用或者正在试验中的超硬刀具材料进行简要叙述。

(1) PCD金属切削刀具

PCD金属切削刀具可利用PCD材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。此类刀具从结构上主要可分为焊接式PCD刀具和可转位式PCD刀片。

近年来焊接式PCD刀具中发展较快的品种是带标准刀柄的PCD刀具,如带柄PCD铣刀、PCD镗刀、PCD铰刀等,刀柄型式主要为圆柱柄、锥柄和HSK柄。这种刀具(尤其是多齿刀具)的特点是切削刃对刀柄的跳动小(如刃长为30mm的HSK柄PCD铣刀的切削刃跳动仅为0.002mm),尤其适合于对各种有色金属零件的成形面、孔、阶梯孔等进行大批量高速加工。例如,采用铝基体刀盘的PCD高速铣刀(六刃,直径100mm),最高转速可达20,000R/MIN, 以上,切削速度可达7,000M/MIN,适合于汽车零部件的成形面加工。

可转位式PCD刀片是在硬质合金可转位刀片上镶装一块PCD刀坯再经刃磨而成,可装夹在各种数控机床的刀杆、刀夹或刀盘上,用于高可靠性的大批量加工。随着数控机床、加工中心及自动生产线的日益普及,可转位式PCD刀片的使用越来越多,其刀具耐用度较硬质合金刀具可提高几十倍。

(2) PCD木工刀具

PCD木工刀具主要可分为PCD锯片和PCD成形木工铣刀两大类。 PCD锯片是将PCD刀坯焊接在锯片基体上再经刃磨后形成,其结构与硬质合金锯片类似,不同之处是PCD锯片的前角较硬质合金锯片小,一般为5°~10°,楔角为65°~75°,锯片规格一般为ø100-450mm,锯齿数可多达72齿。

PCD成形木工铣刀的主要品种有用于加工强化木地板Al2O3层的修边刀、PCD槽形刀、PCD家具成形刀等,其加工方式是将PCD刀具的形状一次性复印(或组合)到被加工木材上。PCD成形木工铣刀的切削速度可达3,000m/min, ,走刀量可达每分钟数米,刀具耐用度是硬质合金刀具的几十倍甚至几百倍,由于具有高效率、高耐用度等特点,尤其适合于大批量加工。

(3) PCBN金属切削刀具

PCBN金属切削刀具也可分为焊接式PCBN刀具和可转位式PCBN刀片两类。

焊接式PCBN刀具是将PCBN刀坯焊接在钢基体上经刃磨而成,主要有车刀、镗刀、铰刀等。PCBN刀具大多用于耐磨黑色金属的加工,因此其刀尖角不能太小,刀具前角一般为-5°~5°,后角一般为3°~10°,断续切削时一般采用负倒棱。

转位结构的PCBN刀片(主要为车刀片和铣刀片)一般是在可转位硬质合金刀片的一个角上镶焊一块PCBN刀坯,经刃磨而成。考虑到刀坯较贵及重磨等原因,一般只做成一个刀尖。随着焊接工艺质量的提高,其剪切强度可达0.78kg/m²。随着PCBN刀坯尺寸越做越小,不重磨PCBN刀片的价格也随之降低。

超硬刀坯的发展特点

超硬刀坯材料的开发是发展超硬刀具的基础。超硬刀坯材料的发展特点之一是产品系列化,适用于不同加工对象的规格品种不断增加。例如,英国DeBeers公司新推出的 CTH025牌号(由Syndite 025发展而来)PCD刀坯是为加工高耐磨材料而增加的牌号,其耐磨性进一步提高;美国通用电气公司(GE)的Compax1700也属同类产品,是一种粒度更粗的PCD复合片;PCBN刀坯中的BZN6100是BZN6000的换代产品, BZN8200是BZN8100的换代产品,而新推出的 BZN7000则是一种纯CBN烧结体,具有优良的导热性和抗冲击性,特别适合高硬度材料粗加工及铸铁的高速切削加工;类似产品还有瑞典Seco公司的 CBN300、美国Kenametal公司的KD420、日本京瓷公司的KBN30S等;日本三菱公司MB835牌号的PCBN刀坯适用于淬硬钢的断续切削,它通过细化CBN粒度(≤1µm)使切削力分散并增强了CBN粒子间的粘结力;日本住友电工的BNX25及英国DeBeers公司的DBC45等牌号同属这一品种。

超硬刀坯的另一发展特点是刀坯尺寸不断增大。目前国外超硬刀坯的供货规格一般为ø50mm以上,ø74mm的复合片也能批量供货,PCBN刀坯的最大规格可达 ø101mm,小尺寸刀坯则是从大刀坯上切割下来的。大规格超硬刀坯成本更低,更适合于大批量使用。目前国内只有ø20mm以下的刀坯供货(国外七十年代即有此种规格刀坯),这是因为两面顶与六面顶两种超高压高温设备腔体尺寸差异所致。

超硬刀坯材料发展的第三个特点是CVD金刚石膜已由研制阶段进入商业化供货阶段。较典型的CVD金刚石薄膜刀具产品有美国 Kenametal公司的KD100涂层刀片、KDF300牌号CVD金刚石薄膜硬质合金立铣刀等。北京天地金刚石公司的CVD金刚石厚膜刀具也可批量供货。据报道,英国Debeers公司已成功推出了ø250mm的CVD金刚石厚膜,而且有刀坯厚膜、光学厚膜、可线切割厚膜、曲面厚膜、透明厚膜等系列产品。

超硬刀具专用机床的类型及特点

用于加工超硬刀具的专用机床主要有以下三类:

(1) PCD刀具刃磨机床此类机床以瑞士Ewag公司的RS系列磨刀机为代表,该刃磨机床可利用陶瓷结合剂金刚石砂轮的锋利性和一定的磨削压力实现对PCD、PCBN及天然金刚石刀具的刃磨,其特点是机床刚性好,带有投影测量装置,是目前国外应用最广泛的超硬刀具专用刃磨设备。与此类似的产品还有日本大阪金刚石公司、 英国CoBom公司等制造的PCD刀具刃磨机。目前,PCD刀具刃磨技术不断改进,如将以弹簧产生的恒压力改为气动压力,并可在0~300N范围内调整,以适应不同的磨削对象。为便于控制磨削尺寸,刃磨机上的刻度均带有数显装置。台湾远山公司将原刃磨机上的投影屏等光学装置改为高精密摄像系统,配以精密的测量刻度,可在监视器上显示、控制磨削尺寸,可实现不停机在线测量,摄像机放大倍数从15~120倍可调,可研磨出R0.05mm的刃尖圆弧。

(2) 数控电火花PCB刀具成形机床此类设备以德国Vollmer公司的QWD系列机床为代表。该机床采用电火花线切割加工PCD、PCBN刀具,由于采用了先进的数控系统,加工出的多刃刀具的跳动可控制在 0.001mm,刀具表面粗糙度可达Ra0.4µm。该机床有六个数控轴、两个手动轴,特别适合带柄阶梯钻、铣刀、锯片等多刃刀具的加工,一次输入程序即可切割出阶梯刀具、曲线刀具的刃、背、内折线等几何形状,自动化程度及加工精度均很高。不足之处是切割表面粗糙度稍逊于磨削表面,此外机床价格较为昂贵。

(3) 超精金刚石刀具研磨机该设备可对航空航天、军工等行业用的超精加工直线刃金刚石刀具进行研磨,刀具表面粗糙度Ra≤0.01µm, 刀具刃口半径≤0.1µm。该设备采用空气静压主轴,精度0.1~0.2µm,研磨盘端面跳动0.1~0.2µm/ø300mm。

来源:    网络文档由陶瓷结合剂金刚石砂轮整理

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