Eigenschaften und Schneidanwendungen von kubischen Bornitridwerkzeugen

1. Eigenschaften des Schneiders für polykristallines kubisches Bornitrid (PCBN)

PCBN-Werkzeug bezieht sich auf eine Kompakt, die aus CBN-Partikeln als Rohmaterial mit oder ohne Bindemittel besteht, bei hoher Temperatur und hohem Druck gesintert wird und deren Strukturform ganzheitlich gesintert und hart ist Legierungsmatrix. Da PCBN hauptsächlich aus CBN besteht, weisen PCBN-Werkzeuge verschiedene hervorragende Eigenschaften von CBN auf. Die Leistungsindikatoren sind in Tabelle 1 aufgeführt, die die folgenden Hauptmerkmale aufweist:

Tabelle 1 Mechanische Eigenschaften unterschiedlicher Werkzeugmaterialien

(1) Hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit

Ähnlich wie die Kristallstruktur von Diamant weist polykristallines kubisches Bornitrid eine Härte und Druckfestigkeit auf, die der von Diamant nahe kommt. Wenn PCBN-Werkzeuge zum Schneiden verwendet werden, ist auch die Verschleißfestigkeit viel höher als die von Hartmetallwerkzeugen und Keramikwerkzeugen; Starkes Gusseisen und Stahl oder andere Legierungsmaterialien mit hoher Festigkeit, hoher Härte und hoher Wärmeempfindlichkeit.

(2) Hervorragende chemische Stabilität

Eine höhere chemische Stabilität ist ein Hauptvorteil von CBN. Es kann sicherstellen, dass es nicht mit Materialien auf Eisenbasis reagiert, wenn die Temperatur 1200-1300 ° C erreicht, und CBN wird bei einer hohen Temperatur von 1000 ° C nicht oxidiert und weist eine starke Antioxidationsfähigkeit auf. Daher ist der chemische Verschleiß von PCBN-Werkzeugen während des Schneidens geringer als der anderer Werkzeugmaterialien und kann zum Schneiden und Verarbeiten einer Vielzahl von Materialien verwendet werden.

(3) Gute Wärmeleitfähigkeit und niedriger Reibungskoeffizient

Die Wärmeleitfähigkeit von CBN ist viel höher als die von Schnellarbeitsstahl, Keramik und Hartmetall, und die Wärmeleitfähigkeit von PCBN-Werkzeugen nimmt mit zunehmender Temperatur zu. Dies macht die Spitzentemperatur während des Schneidens nicht zu hoch, was vorteilhaft ist, um die Haltbarkeit des Werkzeugs zu verbessern und die Lebensdauer des Werkzeugs zu verlängern. Wenn CBN mit anderen Materialien interagiert, beträgt der Reibungskoeffizient etwa 0,1 bis 0,3, was viel kleiner ist als der Reibungskoeffizient (0,4 bis 0,6) zwischen Hartmetall und anderen Materialien, wodurch die Schnittkraft verringert, die Schnitttemperatur verringert und das Schneiden verringert wird. Das Phänomen des Festklebens des Messers während der Verarbeitung kann die Erzeugung einer Spanansammlung wirksam vermeiden, wodurch die Oberflächenverarbeitungsqualität des Werkstücks verbessert wird.

2. Die Anwendung von polykristallinen kubischen Bornitrid (PCBN) -Werkzeugen

PCBN-Werkzeuge wurden bei der Verarbeitung von schwer zu bearbeitenden Materialien und Materialien mit hoher Härte (> HRC35) verwendet, wie Werkzeugstahl, Schnellarbeitsstahl, gehärteter Stahl, austenitisches Weicheisen usw .; verschleißfeste Materialien wie Grauguss und Sintereisen ; Schwierig zu verarbeitende Materialien wie Oberflächenbeschichtungsmaterialien, oberflächenhärtende Legierungen, duktiles Eisen usw. und PCBN-Werkzeuge können den herkömmlichen Schleifprozess ersetzen. Die Genauigkeit nach der Verarbeitung kann so hoch wie IT5-IT6 sein. Die Oberflächenrauheit kann Ra0,8 ~ 0,2 μm erreichen Kann die Genauigkeitsanforderungen der Schleifverarbeitung erfüllen.

2.1 Verarbeitung von Grauguss

Die Formische Anwendung von PCBN-Werkzeugen ist das Hochgeschwindigkeitsschneiden und das Hochgeschwindigkeitsschneiden von Graugusswerkstoffen. Beim Hochgeschwindigkeitsschneiden von Graugusswerkzeugen kann die Lebensdauer von PCBN-Werkzeugen das 20- bis 30-fache von Keramikwerkzeugen erreichen. Bei PCBN-Werkzeugen verschiedener Materialqualitäten ist die Härte, Verschleißfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit des PCBN-Werkzeugs umso höher, je höher der CBN-Gehalt ist. Wenn der Ferritgehalt im Graugussmaterial weniger als 10% beträgt, ist er besser zum Schneiden von PCBN-Werkzeugen geeignet. Zu diesem Zeitpunkt hat das PCBN-Werkzeug eine längere Lebensdauer, da es zu viel Ferrit aufweist Chemische Reaktionen treten bei hohen Temperaturen während des Schneidens auf, was den chemischen Verschleiß von PCBN-Werkzeugen erhöht und zu einer verringerten Werkzeuglebensdauer führt. Ein Aspekt, der beim Schneiden von Grauguss besondere Aufmerksamkeit erfordert, ist die Aktualität, dh die Zeit nach dem Gießen des Werkstücks, bis das PCBN-Werkzeug zum Schneiden verwendet wird. Dies liegt daran, dass Grauguss viel Sauerstoff und Stickstoff erzeugt. Dies wirkt sich nachteilig auf die Haltbarkeit von PCBN-Werkzeugen aus. Daher dauert es einige Zeit, bis sich Sauerstoff und Stickstoff verflüchtigen, um die normale Lebensdauer der Werkzeuge sicherzustellen. Dieser Zeitraum dauert im der Regel 10 Tage.

2.2 Verarbeitung von gehärtetem Stahl

Gehärteter Stahl bezieht sich auf die Formischen schwer zu bearbeitenden und verschleißfesten Materialien und die Schleiftechnologie, die in der Vergangenheit verwendet wurde, um die präzise Bearbeitung von gehärteten Stahlteilen zu erreichen. Wenn PCBN-Werkzeuge zur Verarbeitung von gehärtetem Stahl verwendet werden, ist die Verarbeitungseffizienz schneller als beim Schleifen. Sie eignet sich besser zum Schneiden von Teilen unterschiedlicher Form und ist flexibler als das Schleifen. Da PCBN-Werkzeuge häufig trocken schneiden, können sie auch die Verschmutzung durch Schneidabfälle vermeiden und Energie sparen. Die Qualität der bearbeiteten Oberfläche entspricht der des Schleifens und ist sogar höher als das Schleifen. Die hohe Wärme, die das PCBN-Werkzeug beim Hochgeschwindigkeitsschneiden von gehärtetem Stahl erzeugt, macht den Schneidbereich des Werkstückmaterials zur Durchführung des Schneidvorgangs kontinuierlich weicher. Im Vergleich zum Hartmetallwerkzeug wurde nicht nur die Effizienz erheblich verbessert.Außerdem kann die Oberflächenrauheit des Werkstücks verbessert und die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert werden.

2.3 Die schwer zu verarbeitenden Materialien

Im Allgemeinen werden PCBN-Werkzeuge bei der Verarbeitung von duktilem oder vermikulärem Graphitgusseisen nicht häufig verwendet, da ihre Vorteile nicht offensichtlich sind. Während der Verarbeitung von duktilem oder vermikulärem Graphitgusseisen sind PCBN-Werkzeuge einem starken chemischen Verschleiß ausgesetzt und die Werkzeuglebensdauer wird verringert. Wenn PCBN-Werkzeuge verwendet werden müssen, um die Maßgenauigkeit und geometrische Toleranz von Teilen sicherzustellen, werden sie daher normalerweise beschichtet, um die PCBN-Werkzeuge zu schützen und ihre Haltbarkeit zu erhöhen. Zusätzlich zu den obigen Anwendungen eignen sich PCBN-Werkzeuge auch zum Schneiden von Superlegierungen auf Nickelbasis, Einsatzhärtungslegierungen, Hartmetallen, Keramik, Pulvermetallurgie und anderen Materialien. Aufgrund seiner herausragenden Vorteile hinsichtlich der Bearbeitungseffizienz, der Maßgenauigkeit des Werkstücks, der Oberflächenrauheit und der Haltbarkeit der Werkzeuge sind PCBN-Werkzeuge weit verbreitet.

3. Fazit

Die Vorteile von PCBN-Werkzeugen sind hohe Verarbeitungseffizienz, lange Werkzeuglebensdauer und niedrige Verarbeitungskosten. Sie wurden häufig bei der Verarbeitung von Eisenmetallen wie Grauguss und gehärtetem Stahl eingesetzt. Durch das Hochgeschwindigkeitsschneiden anderer schwer zu bearbeitender Materialien kann ein Drehen anstelle eines Schleifens realisiert werden, wodurch die Verarbeitungseffizienz effektiv verbessert wird. Die Anwendung von PCBN-Werkzeugen kann die Verarbeitungsprobleme des Hartmetall-Hartschneidens effektiv lösen, was der Entwicklung der Hochgeschwindigkeits-Schneidtechnologie sehr förderlich ist.