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高性能超硬切削材料刀具的应用

来源：信息中心　时间：2009-2-1 10:44:05

超硬切削材料刀具主要是指金刚石和立方氮化硼(PCBN)刀具，而金刚石刀具中又以人造聚晶金刚石(PCD)刀具的应用最为广泛。随着全球汽车、航空和模具等机械制造业的高速发展，过去首选用于加工传统“难加工”材料(如有色金属、增强塑料、陶瓷、淬硬钢、铸铁和高温合金等)的硬质合金刀具，正越来越受到上述超硬切削材料刀具的冲击。随着超硬刀具制造技术的发展和提高，其加工范围也越来越广，已成为某些机加工领域的首选刀具。
铣削空调压缩机部件上的涡旋槽；工件材料：铝硅合金(AlSi10Mg)。加工难点：虽然工件直径仅100mm，但实际铣削长度达800mm，涡旋槽窄而深，且壁很薄；要求被加工底面与侧面垂直，被铣削的槽内壁粗糙度要求Rz2µm。因原用刀具切削寿命短导致每只工件的刀具成本太高。解决方案：(1)刀具选择：采用一体化短锥柄焊接式PCD铣刀，该铣刀设计有特殊的轴向角。(2)切削参数：n=40,000r/min，Vc=1760m/min，f=0.25mm/r，Vf=1,000mm/min。应用效果：工件被加工表面的表面粗糙度达Rz1.5µm；平均每把刀可加工97,400只工件，相当于每把刀的寿命为77,920米；刀具成本从过去的7.15美元/件降至1.21美元/件。
汽车刹车块上钻孔并铣制螺纹；工件材料：较新研制的陶瓷(含有60%碳化硅纤维)。加工难点：工件材料的加工性能差，采用硬质合金刀具试切削失败，采用涂层金刚石钻头勉强钻削90只孔，每孔钻削时间30秒，效率低，刀具寿命短；无法铣制螺纹。解决方案：改用钴领公司生产的编号为No.1265的标准PCD钻头。为了加工螺纹，钴领刀具专家特别研制了PCD螺纹铣刀，该铣刀耐磨性能好，不易破裂。切削参数：在相同的进给量(f=0.02mm/r)下，钻孔速度由过去的Vc=25m/min提高到Vc=100m/min；PCD螺纹铣刀Vc=60m/min，f=0.025mm/r。应用效果：平均每支钻头可加工110只孔，每孔钻削时间仅1.5秒，每孔减少加工时间95%。同时新研制的PCD螺纹铣刀解决了螺纹的加工难题。
(a)
(b) V6柴油发动机缸盖孔的加工，工件材料AlSi10Mg(Cu)。加工难点：断续切削，孔径公差小，圆度、表面质量要求高。解决方案：采用焊接式PCD阶梯铰刀。切削参数：n=10,000r/min，vc=377m/min，f=0.2mm/r，Vf=2,000mm/min。应用效果：每把铰刀加工10,000只缸盖，即加工120,000只孔。

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