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比较陶瓷刀片与立方氮化硼刀片的优势性能

发布日期:2023-11-09 09:19:17

导读:陶瓷刀具和立方氮化硼(CBN)刀具都是用于机械加工和切削作业的切削工具材料,但它们因各自不同的特性而具有不同的应用。本文将从陶瓷刀具和立方氮化硼(CBN)刀具的发展历史、性能优势、结构特点以及应用领域四个方面展开分析两者的区别。

陶瓷刀具和立方氮化硼(CBN)刀具都是用于机械加工和切削作业的切削工具材料,但它们因各自不同的特性而具有不同的应用。以下是陶瓷刀具和立方氮化硼(CBN)刀具的主要区别和应用:

一、发展历史不同
陶瓷刀具:陶瓷刀具的发展可追溯到20世纪初,但由于其脆性和无法承受高温,其实际应用受到了限制。但在二战后逐渐发展,最早采用氧化铝(Al2O3)和氮化硅(Si3N4)材料用于切削工具,随后研发出基于氧化铝(Al2O3)和碳化硅(SiC)的陶瓷刀具,更具韧性和耐热性。特别是氮化硅陶瓷的出现,在切削应用中得到较大发展,如今陶瓷刀具广泛应用于高速加工、高温合金和难加工材料的加工中。

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CBN刀具:1957年,小罗伯特-文托夫和通用电气公司的团队合成了类似于金刚石的超硬材料立方氮化硼(CBN)。1969年,CBN首次成功用于切削试验,被广泛推广开来。在20世纪70-80年代,CBN刀具材料表现出卓越的硬度、耐磨性和热稳定性。随着CBN技术的不断发展,CBN刀具的设计和涂层技术也得到不断改进。如今,CBN刀具的应用范围和陶瓷刀具有很多相似的领域,比如铸铁,淬火钢等,但因为CBN刀具的抗冲击韧性更强,相比脆性大的陶瓷刀片更适合HRC55以上淬火钢的断续切削,灰铸铁的高速切削(线速度1000m/min以上),铸造表面不规整的高硬度铸铁/铸钢粗加工,以及硬质合金零件。

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二、优势性能不同
陶瓷刀具具有高硬度和良好的耐磨性,适合高速切削和硬切削,尤其在精加工和半精加工中表现出色。它们具有出色的耐高温和耐热性,即使在高温状态下也能连续使用。此外,陶瓷刀具的化学稳定性高,不易与金属产生粘接,耐腐蚀。它们的摩擦系数较低,降低了切削力和切削温度。因此,陶瓷刀具适用于加工钢、铸铁、有色金属等材料。

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CBN刀具硬度仅次于金刚石,和金刚石刀具统称为超硬刀具,因此非常适合加工淬火钢和铸铁等硬度极高的材料;优异的耐磨性和刀具寿命;高耐热性,不仅能对高硬度材料进行粗/精加工,也可进行断续切削和毛坯拔荒粗车等加工,在轧辊、风电、矿山机械、重型机械等领域广泛应用;CBN刀具耐用度比陶瓷刀具高几倍甚至几十倍,减少了加工中的换刀频次,锋利的切削刃提高了表面光洁度和精度。从长远来看,CBN刀具相比陶瓷刀具更能节约成本和提高生产率。

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三、结构特点不同
陶瓷刀具它们属于整体式结构,即整个刀具通常由均质陶瓷材料制成。而且不同颜色的陶瓷刀片具有不同性能,使用范围不同。

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CBN 刀具有不同的结构类型,包括整体式CBN刀具、通焊型CBN刀具、复合式CBN刀具以及创新性CBN刀具,如全贴面,定位坑,断屑槽,涂层,修光刃等CBN刀具。其中整体式CBN刀具也是整体刀片都是由CBN材料制成,通焊型CBN刀具和复合式CBN刀具则是只有切削刃部位是CBN材质,基体属于硬质合金。

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四、应用领域不同
1、适加工材质
陶瓷刀具
适用于切削加工各种铸铁(灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、冷硬铸铁、高合金耐磨铸铁)和钢材(碳素结构钢、合金结构钢、高强度钢、高锰钢、淬火钢等),也可用来切削铜合金、石墨、工程塑料和复合材料。
CBN刀具专门用于切削极其坚硬的材料,包括淬硬钢、铸铁、高速钢、粉末冶金、耐磨铸钢、激光熔覆等修复件等。在高温和耐磨性要求较高的应用领域,如汽车、风电、轧辊、丝杠等领域硬加工中,CBN刀具表现极为出色。
2、切削液选择
陶瓷刀具一般采用干切削,但考虑到均匀的冷却和避免温度过高,也常使用水基切削液,但最好连续、充分的浇注,不要间断。
CBN刀具一般不加切削液,影响CBN刀具自身的使用寿命,尤其是整体式CBN刀具(中间没有定位孔,通体都是黑色的),对于中间带孔的焊接式CBN刀具来讲,必须添加切削液的情况下可采用油性切削液,或者采用风冷的方式,同样也需要连续的浇注,不能间断。

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