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应用案例

高锰钢加工选择CBN(立方氮化硼)刀片的应用

发布日期:2016-10-19 15:44:20

导读:如果高锰钢工件吃刀深度很大,铸造缺陷和加工硬化严重时可选择BN-K1材质,能一刀切除工件余量的则一刀完成。

   1、高锰钢的定义

  高锰钢是指含锰量在10%以上的合金钢。也叫哈德菲尔德钢,是1882年由英国的R.A.Hadfield发明的性能优良的耐磨钢,具有明显的形变硬化特性,属Fe-Mn-C系奥氏体锰钢。经典高锰钢公称锰的质量分数为13%。

  ISO国际标准牌号为GX120Mn13,我国国标为ZGMn13系列,德国DIN标准为G-X120Mn13,俄罗斯国家标准为iior13n等。

  2、高锰钢的应用

  高锰钢经过固溶处理后或者加工硬化后表层硬度大幅度提高。低冲击载荷时,可以达到HB300~HB400,高冲击载荷时,可以达到HB500~HB800。随冲击载荷的不同,表面硬化层深度可达10~20mm。高硬度的硬化层可以抵抗冲击磨料磨损。高锰钢在强冲击磨料磨损条件下,有优异的抗磨性能,故常用于采石、采矿、挖掘、煤炭工业、铸造和钢铁等行,典型零部件有圆锥式破碎机的轧面壁和破碎壁、颚式破碎机岔板、球磨机衬板、板锤、锤头等。

  高锰钢轧臼壁 高锰钢衬板 高锰钢磨辊 高锰钢齿板

  3、高锰钢的加工难点

  (1)加工硬化严重,加剧了刀具磨损,容易造成刀具崩刀而损坏;

  (2)切削力大;

  (3)切削温度高,致使刀具耐用度降低和工件易变形,尺寸精度低;

  (4)加工精度不容易保证,刀具和切屑之间由于高温、高压作用,容易形成积屑瘤和鳞刺,影响工件表面粗糙度,很难保证工件质量;

  (5)切削时切屑不容易卷曲和折断,切屑除了困难。

  4、高锰钢加工刀具的选择

  由于高锰钢极易加工硬化,属于典型的难加工材料,故加工高锰钢的刀具材料必须具有高硬度,高热硬性,高耐磨性,高的强度和抗冲击韧性。

  目前市面上的常用刀具材质有:硬质合金,陶瓷和立方氮化硼(PCBN)。想必大家对以上三种刀具都有所了解,就不在一一介绍。

  如果单件加工工时小于五分钟,可选用硬质合金刀具,大切深可考虑YG系列,小切深考虑用YW系列,切削速度控制在Vc=20~40 m/min较好。

  如果工件加工时间长,表面质量差,可选择整体聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具。目前常见的刀具材质有BN-K1和BN-S20材质。其中在加工稳定性相对较好,硬度不均和铸造缺陷不严重的情况下选择BN-S20材质效果更佳。如果高锰钢工件吃刀深度很大,铸造缺陷和加工硬化严重时可选择BN-K1材质,能一刀切除工件余量的则一刀完成,同时使用立方氮化硼(CBN)刀片BN-K1和BN-S20材质加工高锰钢时,禁止添加切削液,避免切削液补给不均,造成的刀片出现裂纹或崩碎等不正常现场。

  5、立方氮化硼(CBN)刀片加工高锰钢的推荐切削参数

 

加工材料

加工工序

推荐切削参数

刀具材质

切削速Vc

(m/min)

吃刀深度ap

(mm)

进给量Fr

(mm/r)

高猛

粗加工

50-150

1-10

0.1-0.5

BN-K1,BN-S20

精加工

90-250

≤1

0.05-0.35

  6、BN-S20材质立方氮化硼(CBN)刀片粗加工高锰钢轧臼壁的案例

 

 

加工零件:高锰钢轧臼壁   
选用刀片:BN-S20 SNMN150716  
切削参数:ap=7.5mm,Fr=0.5mm/r,Vc=65m/min,干切

刀具材质

切削速度

吃刀深度

刀具寿命

BN-S20材质

65m/min

7.5mm

2件/刃

硬质合金刀具

19m/min

3.5mm

0.5件/刃

  7、BN-S20材质立方氮化硼(CBN)刀片粗铣高锰钢的

 

 

加工材料:高锰钢
选用刀片:BN-S20 SNMN120712  
切削参数:ap=2.5mm,Fr=0.2mm/r,Vc=135m/min,干切

刀具材质

切削速度

进给量

刀具寿命

BN-S20材质

135m/min

0.2mm/r

12件/刃

硬质合金刀具

35m/min

0.15mm/r

1件/刃

  8、BN-S20材质立方氮化硼(CBN)刀片铣加工高锰钢齿板的案例

 

 

加工材料:高锰钢齿板

选用刀片:BN-S20 SNFN120716
切削参数:ap=2.5mm,Fr=0.2mm/r,Vc=75m/min

刀具材

切削速度

进给量

刀具寿命

BN-S20材质

75m/min

0.2mm/r

270min

硬质合金刀具

25m/min

0.15mm/r

25min 

  9、总结

  随着高锰钢行业技术革新和技术改造的推进,大型重载机床的逐步普及,对高锰钢加工质量和加工效率要求的提高,立方氮化硼(CBN)刀片在高锰钢行业得到广泛的应用,为提高我国高锰钢加工的技术水平,提高产品质量和加工效率、降低成本、增加企业经济效益作出较大的贡献。

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