扩大PCBN应用

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图1 PCBN可以在3000 sfm以上的切削速度下加工灰铸铁。由于切削刃可以保持锋利，刀具寿命非常高，零件质量也非常好。

多年来，PCBN（多晶立方氮化硼）刀具在加工硬度大于45HRC的合金钢以及各种铸铁和铸钢时具有莫大的优势。现在，PCBN刀具的设计和用途方面出现了诸多的新进展，能够改善加工性能和扩大应用范围。例如新研制的PCBN整体式大粒度厚刀片，可以有效地切削以往只能磨削的硬质铸铁合金。
　

增大PCBN粒度可以改进耐磨性和抗冲击性，这是有效切削铁素体含量低于10%的铸铁材料的关键。粗加工这些零件时，必须具有足够的抗冲击性，才能对付铸造过程留下的裂纹、砂眼等障碍。精加工则需要非常好的耐磨性，因为零件可能含有28～30%的铬，而且硬度会高达68～72HRC。
　

最新的PCBN刀片还具有更好的可靠性和经济性，由于横截面从传统的1/8英寸增加到3/16英寸，新刀片可以利用垫片可靠地固定在标准硬质合金刀杆上。另外，整体式PCBN结构在两个侧面提供多重切削刃，从而降低了产品的单位成本。
　

除了这种新型的整体式厚刀片以外，今天的PCBN刀片还可提供“表面烧结”型和“镶齿（镶刃）”型。表面烧结型是在硬质合金基体上烧结一个完整的PCBN表面，这样的刀片不象整体式PCBN刀片那样昂贵，不过只能在一个侧面提供多重切削刃。今天使用的PCBN刀片大多属于价格比较低廉的镶齿型。
　

这种刀片在其它硬质合金刀片的一角焊入一小片PCBN，形成单切削刃或双切削刃。表面烧结型和镶齿型PCBN刀片都符合工业标准规格，它们和最新式的整体刀片一样，可以安装在标准硬质合金刀杆和铣刀的刀片槽内。
　

切削条件和参数

　

PCBN硬加工比较适合于硬度在45HRC以上的工件，45HRC起码是业内大多数人常用的下限。这并不是说PCBN不能加工比较软的零件，而是说在硬度较低的场合下，刀片月牙洼形磨损是个问题。
　

PCBN粗加工时，采用整体式刀片的最大切削深度范围是：

　
• 白口铁及其它硬度大、铬含量高的铸铁-3/16英寸；
  　
• 无铬“清洁”铸铁-1/4英寸以上。

精加工速度范围是：

　
• 高铬钢：350～400 sfm
  　
• 灰铸铁：7000 sfm以内。

　

任何PCBN操作都必须有刚性非常高的机床设置，大体上包括刀具本身、工件装卡和机床。
　

随工件材料、材料硬度、零件尺寸和形状的不同，适宜于PCBN 精加工的速度将变化迥然，切削60～62HRC硬度范围内的淬火钢时，可采用0.020"的吃刀深度和600 sfm 左右的切削速度，而且在0.002～0.004 ipr的进给速度下，这通常可以达到8 rms 以内的精细光洁度。如果加工比较硬的材料，可能需要把速度提高一点儿，但是即使在这种情况下，650sfm 差不多也是最大极限；速度再高，磨损可能过大。加工普通铸铁时，速度显然可以快得多。
　

图2 价格较便宜的PCBN镶齿刀片特别适合于硬 车削，因为硬车削要求0.012-0.015英寸的浅切削深度。60-62HRC的钢零件可以达到8微英寸以内的表面光洁度。

选用正确的刀片类型

　

在PCBN加工中，另一个重要事项是选择整体式、表面烧结式还是镶刃式刀片。就许多粗加工和精加工用途而言，PCBN镶齿刀片既经济又可靠，但是为了某些用途，当然最好还是选用整体刀片或表面烧结刀片。
　

对中间带有铸造毛刺的汽缸套进行粗镗加工就是一个例子，如果在这里使用镶齿刀片，即使吃刀深度完全正确，飞边依然会冲击PCBN镶刃并最终使之脱落。而采用比较结实的整体式或表面烧结式PCBN刀片一般不会发生这样的事。整体式和表面烧结式还有额外的好处-可以修磨，使刀片的寿命延长，这有助于抵消最初投资的高成本。
　

整体式和表面烧结式PCBN刀片用来加工带有飞边的汽缸套时性能都很好。整体刀片的初始成本较高，因此为了经济有效地使用之，必须确保两侧切削刃都能够得到利用。
　

近来，PCBN刀片应用增长最快的是硬车削，尤其是车削汽车发