CBN刀具在数控车床加工中的广泛应用

摘要统计数据显示：超硬刀具的应用情况超过60%都在车削加工，而现今的车削加工主要是数控车床加工，本文主要介绍了CBN刀具在数控车床加工中应用的各种情况，并对国内CBN刀具的应用前景给出了预期；同时列有相关使用案例，对广大CBN刀具使用者有参考意义，希望能够为CBN刀具在国内更广泛的使用起到推动作用，为制造业转型升级提供帮助。1.1CBN刀具简介1.1.1什么是CBN刀具?立方氮化硼CBN是上世纪50年代首先由国外公司在高先进水平。目前国内CBN刀具的高端产品系列(如高速精加工CBN刀具)基本被国外跨国达到世界领先水平，甚至出口欧美市场，如郑州钻1.2课题的来源和目的目。目前该公司都是进口该类零部件，价格贵不说，周期还长，公司的长一个外螺纹柱面的垂直度要求都达到了0.003mm;这样的情况下如果按照一般加工工艺加工(粗车-半精车-热处理-精磨)的话，需要多次装夹，位置精度很难保证；加工设备需求也多(需要高精度内外圆和平面磨床至少各一台);最后经过各方面考虑，选择了粗加车效率比磨加工效率至少提高70%,同时也减少了对设备的需求，降低了生产成本，提高1.2.2课题目的中昂贵的价格),让许多用户没有考虑使用CBN刀具；只有在生产中遇到普通刀具(高速第2章CBN刀具在数控车床加工中的应用2.1硬车削(以车代磨)——CBN刀具在数控车床中的最主要应用硬零件车削的最佳切削刀具材料。2.1.1硬车削简介通常硬度为55-65HRC的钢件车削被定义为硬零件车削，它是磨削的一项高经济性替代选择。生产实践证明，硬零件车削能够将加工时间和成本降低70%,甚至更多。同时还可提高灵活性，缩短交付周期并提高质量。典型零件包括传动齿轮、小齿轮、阀座、活塞、气缸衬套、输入/输出轴、圆锥齿轮和等速万向节(内星轮/外星轮&球笼)。刀具一样根据需要制造成需要的规格和形状，扩展了CBN刀片的硬车削和磨加工相比在以下几方面具有明显优势：让生产过程如普通车削一样简单使机床利用更灵活，减少了生产设备投入提高生产率、降低单个零件成本一次装夹就可以加工出复杂的零件形状，包括内外径、端面、螺纹、槽和仿形加工等环保-无冷却液、无磨削废料2.1.2硬车削实例我公司生产某锁紧螺母(图2-1/2/3)磨加工和硬车加工对比如表2-1:磨加工和硬车加工对比磨加工设备名称加工工艺平面磨床磨两端面内孔磨床磨内孔外圆磨床磨外圆螺纹磨床加工螺纹车床1加工端面槽合计5台设备5道工序工时/分钟设备名称11车床110车床293加工工艺端面外径外螺纹和端面槽2道工序工时/分钟39从对比可看出，设备投入硬车削只有2台车床，而磨加工需要4台磨床和一台车床，工时硬车削也比磨加工节约75%,工序减少了60%,加快了生产节拍；再加上硬车削是干工件材质：20CrMnTi,HRC58-62刀片型号：BN-H10CCGW09T304切削参数：ap=0.25mm,Vc=135m/min,干切工件名称：风电轴承滚道工件材质：42CrMo4(硬度HRC58-63)刀片型号：BN-H200RNMN090300加工方式：干式切削2.1.3硬车削注意事项2.2CBN刀具在加工铸件中的应用提高了抗冲击韧性，不宜崩损，可对高镍铬铸铁使用大切削余量(最大可达12毫米)和大进给量(1.5毫米/转)加工，加工效率极高。具使用寿命提高7倍以上。削深度可达4毫米，进给量可到0.8/转，刀具寿命是硬质合金刀具的10倍以上，极大的节约了加工时间，且CBN刀具的使用寿命和其他刀具不相上下，有效提高了生产效率，降低了生产成本。如国内某CBN刀具加工粉末冶金齿毂的时候，在保证加工质量的前提下，切削速度可达200米/分，切削深度0.3毫米，进刀量0.1毫米/转，刀具使用寿命是硬质合金刀具的10倍以上，减少了刀具更换调整的时间，生产效率提高200%以上。2.4CBN刀具在其他加工领域中的应用CBN刀具在其他加工领域也有广泛的应用。CBN刀具在磨削中也应用广泛。CBN电镀砂轮在磨削中提高了磨削速度，加大了切削量，延长了砂轮的使用寿命，同时还解决了磨削过程中容易产生的烧伤工具件表面的问题，保证了零件加工表面粗糙度，降低了产品报废率，提高了生产效率，节约了生产成本。CBN刀具在铣削中也有大量应用，主要是采用高速铣削超硬材料和超高速铣削铸铁，提高了切削速度，加大了切削余量，延长了刀具寿命，提高了加工表面粗糙度，降低了生产成本，创造了可观的经济效益。如CBN电镀砂轮可加工成高精度的齿形，磨削齿轮时可采用高速和高进给磨削，保证了齿轮精度，降低了加工表面粗糙度，而且不会烧伤工件，减少了普通砂轮需要的辅助时间(主要是更换和修整砂轮时间),提高了工作效率。CBN刀具在铰削中也有应用，主要是使用带有CBN涂层的铰刀铰削加工淬火钢和铸件小孔，用以代替珩磨加工；CBN刀具铰削加工相比珩磨加工质量更稳定，加工效率也提高了几倍。如发动机生产过程中使用CBN电镀铰刀铰削主轴承孔，代替以前的珩磨加工方法，质量更加稳定，单件产品加工