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应用案例

车削加工高铬铸铁的CBN刀具方案

发布日期:2017-08-30 15:41:34

导读:非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-K1材质直接粗、精加工一起完成,广泛用于高合金铸铁轧辊,泵零件,高铬铸铁衬板等耐磨铸件加工中。

   高铬铸铁是高铬白口抗磨铸铁的简称,是一种性能优良的抗磨材料。它比合金钢耐磨性好,比一般白口铸铁韧性和强度高,同时它还具有良好的抗高温和抗腐蚀性能,加上成本较低,而成为当代的抗磨损材料之一。广泛应用于矿山等机械行业,但高铬铸铁属于铸造件,尤其是大件铸造件难免会出现铸造缺陷,对此在加工过程中必须选择合理的刀具材料和切削参数,我国研发的非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-K1材质就可有效的车削高铬铸铁工件,而且效果较好。

  一、高铬铸铁的加工工艺及如何选择刀具材料车削高铬铸铁

  高铬铸铁作为难切削材料之一,硬质合金刀具很难正常加工,而陶瓷刀具由于脆 性大的原因,一般只用于精加工中;在90年代以前由于工件的性能和刀具材料的原因曾限制了高铬铸铁的应用。随着新的刀具材料的出现—立方氮化硼刀具,高铬铸铁行业机加工刀具经历了由硬质合金到复合陶瓷再到立方氮化硼材料的过程,在一定程度上解决了高铬铸铁的难加工问题。

  高铬铸铁的加工工艺路线一般为:毛坯—软化处理(降低硬度)—粗加工—热处理(提高硬度)—精加工。从工艺路线可以看出,两次热处理和两次装夹,不但增大了工作量,影响加工效率,也增加了机加工成本。据统计,仅软化处理和两次机加工就使成本增加2500一3000元/吨。我国于2003年研发的BN-K1材质非金属粘合剂立方氮化硼材料刀具,由于硬度比硬质合金和陶瓷高,而抗断裂性和抗崩损性能比陶瓷刀具高,成为高硬度铸铁常用刀具牌号,广泛应用于HRC35-68之间的高硬度铸铁的粗加工、断续加工和精加工。

  下面就简单介绍一下我国非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-K1材质相较于硬质合金刀具和陶瓷刀具的优势

  二、我国研制的非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-K1材质车削高铬铸铁的优势

  (1)与硬质合金刀具相比:硬度是硬质合金刀具的4倍,耐磨性是硬质合金刀具的几十倍,切削参数高于硬质合金刀具3-5倍的情况下正常加工。

  (2)与陶瓷刀具相比:硬度是陶瓷刀具的2倍,耐磨性是氮化硅陶瓷的25倍,抗冲击性是氮化硅陶瓷的2000多倍,刀具寿命可达到氮化硅陶瓷的22-30倍。

  (3)与传统立方氮化硼刀具相比:不仅硬度和耐磨性得到很好的保证,而且采用非金属(陶瓷)作为粘结剂,提高了立方氮化硼刀具的抗冲击韧性。不仅可大余量车削高铬铸铁,而且可断续切削,遇到夹砂,气孔等铸造缺陷不崩刀。

  非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-K1材质不仅可在不软化处理的同时,经过热处理之后的高铬铸铁,直接粗、精加工一起完成。减少了两道工序,减少了加工成本,提高了加工效率。广泛用于高合金铸铁轧辊,泵零件,高铬铸铁衬板等耐磨铸件加工中。

  三、我国非金属粘合剂立方氮化硼刀具车削高铬铸铁的切削参数

  加工高铬铸铁的非金属粘合剂立方氮化硼刀具除了BN-K1材质,还有BN-K10材质,其非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-K1材质主要用于粗加工工序,粗加工更能体现BN-K1材质的性价比,精加工亦可选择BN-K1材质,干式切削。而BN-K10材质是焊接式立方氮化硼刀具,主要是针对精加工研制的,吃刀深度在0.3mm以内。

  下表是非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-K1材质车削高铬铸铁的切削参数。

  四、非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-K1材质车削高铬铸铁的实际案例

  1,以非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-K1材质断续车削渣浆泵叶轮外圆为例:由于高铬铸铁叶轮有5枚-8枚叶片,在加工外圆和端面时,存在断续切削。BN-K1材质刀具的切削参数为:vc=75m/min,ap=2.5-5mm,f=0.1mm/r。此高铬铸铁零件切削过程中,叶轮每转一周刀具要承受5次-8次冲击,一次走刀一个刀刃要承受3000多次冲击。结果显示:BN-K1材质氮化硼刀具断续加工过程中没有产生断裂破碎,一片刀片相当于25片陶瓷刀片,充分展现了氮化硼刀具的抗冲击性,不仅降低了刀具的使用成本,加工效率也提高了5倍。

  2,以非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-K1材质刀具铣削高铬铸铁衬板为例:切削参数:粗铣加工vc=55m/min,ap=2.5mm,每齿进给fr=0.25mm/r。测得两端尺寸相同,无退刀和刀具磨损现象。而使用陶瓷刀具铣削需要5~7刀才能完成,并且切削时刀片刃部磨损较快,致使切削抗力增加,产生退刀现象,严重影响了加工表面的质量和加工效率。

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