高鉻鑄鐵泵配件用車刀刀具

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    高鉻鑄鐵，耐磨合金鑄鐵，冷硬鑄鐵等難加工材料在電力、冶金、煤炭、建榜等行業，已被廣泛應用。高鉻白口鑄鐵就是經常被采用的材料，該材料屬高合金鑄鐵類，鑄件耐磨性好，硬度高；然而在刀具高速切削高鉻白口鑄鐵時，要求有很高的切削率，相應切削溫度也高，再加上刀具的塑性變形，很容易導致刀具斷裂。

    隨著立方氮化硼（CBN）納米技術的開發和合成技術的創新，利用PCBN刀具加工高鉻鑄鐵，白口鑄鐵已成為現實。與陶瓷刀具相比，PCBN刀具具有更高的硬度、耐磨性、沖擊強度和抗破碎能力。PCBN刀片材料的主要合成類型包括聚晶片（由CBN與結合劑合成的刀片）和復合片（以硬質合金為基體的復合型CBN刀片）。大量事實表明：以聚晶立方氮化硼為材料制造的PCBN刀具，是實現鑄鐵和硬鋼件（45HRC以上）高效率、高質量加工的首選刀具

2 整體HLCBN刀具與陶瓷刀具切削性能比較

    與陶瓷刀片相比，整體HLCBN刀片有許多優越性。首先，它的硬度高，一般在3500HV左右，是陶瓷刀片的2倍，是合金刀片的4倍。CBN耐熱性可達1400～l500℃，PCBN在1000℃時的硬度還要高于陶瓷和硬質合金的常溫硬度，因此HLCBN刀具可用比硬質合金刀具高3～5倍的速度切削高溫合金和淬硬鋼，這也為PCBN刀具的高速切削創造了條件。

    其次，耐磨性好，立方氮化硼為非金屬硼化物，晶體結構屬立方晶系，氮硼原子以共價鍵結合，彼此形成四配對的飽和結構，而且在超高壓、高溫下形成的HLCBN燒結體含有氮化物、硼化物、氧化物，這些超硬混合物以強大的共價鍵結合，具有很低的標準自由能，構成十分穩定的體系，所以整體HLCBN刀片在高溫下硬度也不會降低。

    另外，強度高，CBN的斷裂韌性K_IC值高于陶瓷，有些牌號的K_IC甚至接近硬質合金。對于脆性刀具材料來說，其磨損機理屬于脆性斷裂，在磨損表面會產生晶界斷裂，部分晶粒發生局部破碎，這時的抗磨損取決于材料的K_IC值，K_IC值越大越不易斷裂。當粗車鑄造零件時，由于切削量很大，要提高效率，必須增大切削深度。主切削力F_Z=2000fa_p，若增大切削深度a_p，勢必會增大切削力F_Z，這就要求刀具有更高強度；與陶瓷刀具相比，整體HLCBN刀具更適合大切深的高速切削。

3 應用實例

3.1 整體HLCBN刀具斷續車削渣漿泵葉輪外圓

    用整體HLCBN刀具車削渣漿泵葉輪外圓，由于葉輪有5枚葉片，故為斷續切削。HLCBN刀具切削參數為：v_c=75m／min，a_p=5mm，f=0.1mm／r。切削過程中，葉輪每轉一周刀具要承受5次沖擊，一次走刀一個刀刃要承受3000多次沖擊。切削結果顯示：HLCBN刀具切完一個工件后沒有產生斷裂破碎，一片刀片相當于25片陶瓷刀片，充分展現了其耐熱抗沖擊性能，不僅大大降低了刀具的使用成本，而且使生產效率提高了5倍。

3.2 整體PCBN刀具精車葉輪內孔

    采用HLCBN圓形刀片精車內孔，孔深80mm，切削參數：v_c=100m／min，a_p=1mm，f=0.5mm／r。內孔一次精車完成，測得兩端尺寸相同，無退刀現象。整體PCBN耐磨性好，加工零件尺寸的一致性得到保障；而陶瓷刀具精車需要3～4刀才能完成，并且切削時刀片刃部磨損較快，致使切削抗力增加，產生退刀現象，嚴重影響了加工表面的質量。

4經驗推薦

    針對整體PCBN刀具高速切削渣漿泵過程中出現的問題，總結了一些切削參數和使用經驗。實際中可選用的粗加工參數：v_c=65～90m／min，a_p=5～10mm，f=0.12～0.18mm／r；精加工參數：v_c=80～120m／min，a_p≤5mm，f=0.2～0.3mm／r。當被加工材料硬度高、機床剛性較差、斷續切削較嚴重時，在以上的切削參數范圍內，可選用較低的加工參數以延長刀具壽命。
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