切削不同硬度淬硬鋼時,隨著被加工材料硬度的增高,PCBN刀具壽命并非單調(diào)下降,而是在40HRC時刀具壽命最低,當(dāng)工件材料硬度高于此硬度后,PCBN刀具壽命反而增加,在低于此硬度時,PCBN刀具壽命低于硬質(zhì)合金刀具。這主要是由于PCBN材料高溫下硬度損失小,而被加工材料一方硬度損失較大的緣故。PCBN這一特性非常適于加工高硬度材料,最具代表性的是硬態(tài)切削中的以車代磨技術(shù)可獲得以往只有用磨削加工才能得到的加工表面質(zhì)量。目前這種被稱作“紅月牙”(RedCrescent)的切削技術(shù)正在研究推廣當(dāng)中。
(1)選取合適的切削用量
1)切削速度的優(yōu)選。PCBN刀具材料由于其常溫與高溫硬度都很高,而且熱穩(wěn)定性好,切削硬質(zhì)材料的機(jī)理是將切削區(qū)內(nèi)微小區(qū)域的金屬軟化,使刀具與工件間的硬度差加大,使切削更易于進(jìn)行。切削速度過低,不能產(chǎn)生足夠的切削熱來軟化切削區(qū)域內(nèi)的金屬,從而不能發(fā)揮PCBN刀具的切削性能。因此,切削速度的選擇數(shù)值要大大高于硬質(zhì)合金刀具。另外,PCBN用于較高速度下的切削加工時表現(xiàn)出了特殊規(guī)律,很多用PCBN刀具切削淬硬鋼、高速鋼、軸承鋼等高硬材料及鑄鐵的試驗研究表明,其切削速度高于一定數(shù)值后,切削速度與刀具壽命關(guān)系便不再符合泰勒公式,即切削速度高出一定數(shù)值以后刀具壽命反而增加,因此PCBN刀具非常適于高速、超高速切削加工。
一般說來,切削速度要根據(jù)被加工材料選擇,例如切削各類淬硬鋼(50~64HRC)時,車削速度可在70~200m/min范圍內(nèi)選擇,而切削Ni基噴涂(焊)零件(50~62HRC)時,切削速度可在50~80m/min范圍內(nèi)選擇。刀具在最佳切削速度范圍內(nèi)使用,便可獲得較高的使用壽命。
2)進(jìn)給量的優(yōu)選,由于PCBN刀具一般帶有負(fù)倒棱,因此,在可能的情況下,進(jìn)給量的選擇要大于倒棱寬度。另外,PCBN刀具主要用于精加工,背吃刀量一般較小,為產(chǎn)生金屬軟化效應(yīng),進(jìn)給量應(yīng)取相對大些。要使PCBN刀具切削時產(chǎn)生金屬軟化效應(yīng),就需使切削面積足夠大。但PCBN刀具的進(jìn)給量選擇一般不宜大于0.2mm/r。
3)背吃刀量的優(yōu)選,PCBN刀具主要用于精加工及半精加工,因此背吃刀量大多都在1mm以下。當(dāng)用PCBN刀具切削硬度大于50HRC的硬質(zhì)材料時,小背吃刀量切削易造成刀具快速磨損而采用較大背吃刀量時,由于有足夠的熱量對切削區(qū)金屬進(jìn)行軟化(硬度降低),反而使PCBN刀具的磨損速度降低。因此,背吃刀量的大小選擇應(yīng)考慮利用金屬的軟化效應(yīng),不宜選得過小背吃刀量一般選擇不要小于0.3mm。
切削用量的選擇要注意這三者之間的綜合影響,雖然PCBN復(fù)合片耐高溫,但復(fù)合片與其他部分的焊接強(qiáng)度,往往制約切削效率的提高,如復(fù)合片與刀體焊接處往往由于切削溫度過高產(chǎn)本脫焊,造成脫落或打刀,損害加工表面質(zhì)量。
(2)對加工設(shè)備的要求。由于PCBN刀具脆性大于硬質(zhì)合金刀具,因此使用時對機(jī)床的工藝系統(tǒng)要有一定的要求,首先機(jī)床主軸偏擺要小,刀架及整個加工系統(tǒng)剛性要好,而且機(jī)床振動要小,以防打刀。由于PCBN刀具多用于淬硬鋼及耐磨鑄鐵等難加工材料的切削加工,刀具有負(fù)倒棱,因此,徑向力較大,這就要求機(jī)床剛度和精度要好,系統(tǒng)振動要小。
PCBN刀具安裝時,刀尖對中要準(zhǔn),懸臂要小,刀頭伸出長度以短為宜,一般可小于25~30mm,對刀時應(yīng)仔細(xì)操作,避免沖撞;不宜用于荒面加工,工件飛邊最好倒角;工件要夾好,盡量排除切削時產(chǎn)生振動的因素,如加工細(xì)長軸時要加中心架等。