車削加工粉末冶金用立方氮化硼刀片
眾所周知，粉末冶金是一種使零件可以“接近最終形狀”的成型工藝，廣泛應(yīng)用于汽車、農(nóng)機(jī)生產(chǎn)等行業(yè)。粉末冶金零件雖然只需少量的加工，但是極其難加工，這主要是由于粉末冶金材料的多孔性結(jié)構(gòu)所引起的，多孔結(jié)構(gòu)降低了刀具的使用壽命。目前加工粉末冶金零件的刀具材料有硬質(zhì)合金，金屬陶瓷，立方氮化硼等，本文主要介紹了粉末冶金零件難加工的原因，及采用立方氮化硼刀片車削加工粉末冶金零件的應(yīng)用案例。 

粉末冶金零件難加工的原因
 
雖粉末冶金零件只需少量的加工，但是加工粉末冶金零件是極其困難的，這主要是由于粉末冶金材料的多孔性結(jié)構(gòu)引起的。
多孔性會(huì)致使（1）切削刃不耐磨；（2）切削刃溫度高，引起刀片磨損和變形；（3）內(nèi)在的多孔結(jié)構(gòu)引起表面面積增加，使熱處理時(shí)發(fā)生氧化或碳化，并且這些氧化物和碳化物很硬很耐磨；（4）由于孔隙的存在，在較小的面積內(nèi)硬度值也有一定的波動(dòng)。測得的宏觀硬度雖為HRC20-35 ，但組成零件的顆粒硬度會(huì)高達(dá)HRC60 ，這些硬顆粒會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重而急劇的刃口磨損；（5）很多粉末冶金零件熱處理后更硬，強(qiáng)度更高。（6）零件里可能會(huì)有摻夾雜物的存在。這些問題都會(huì)稱為粉末冶金零件難加工的問題。
粉末冶金車削加工刀具的選擇
    目前，加工粉末冶金的刀具材料有硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和立方氮化硼，當(dāng)粉末冶金零件的硬度低于HRC35，并且顆粒本身硬度不超出范圍時(shí)，金屬陶瓷刀具通常是可選擇的刀具之一。金屬陶瓷很硬，能有效阻止積屑瘤且能承受高速。
 
    而CBN刀具因其高硬度和耐磨性而適合于粉末冶金零件的車削加工，當(dāng)顆粒硬度超過HRC50時(shí)，不管宏觀硬度值是多少，立方氮化硼刀片是可用的。目前常見的CBN刀具材質(zhì)有BN-K10材質(zhì)和BN-K50材質(zhì)，其中BN-K50材質(zhì)是粉末冶金加工刀具新材料，可微斷續(xù)切削粉末冶金，BN-K10材質(zhì)主要用于連續(xù)切削工況，吃刀深度≤0.5mm，是目前加工粉末冶金的理想刀具材質(zhì)。

立方氮化硼刀片加工粉末冶金零件的切削參數(shù)
由于每個(gè)零件的大小不同，工況不同，機(jī)床剛性不同，因此在加工粉末冶金零件時(shí)切削參數(shù)有所調(diào)整，因此刀具廠家一般只提供一個(gè)范圍（如下表），從低到高調(diào)整至更合理的切削參數(shù)值。 
 
 
 
 
 
加工材質(zhì)
 
 
 
推薦切削參數(shù)
 
 
 
刀具材質(zhì)
 
 
 
 
 
切削速度
 
Vc（m/min）
 
 
 
吃刀深度
 
ap(mm)
 
 
 
進(jìn)給量
 
Fr（mm/r)
 
 
 
 
 
粉末冶金
 
 
 
90-180
 
 
 
≤0.5mm
 
 
 
0.1-0.2
 
 
 
BN-K10，
 
BN-K50
 
 
 
 
 
 
 
立方氮化硼刀片BN-K50材質(zhì)車削加工粉末冶金帶輪的案例
 
 
 
 
 
 
 
加工材料：粉末冶金，微斷續(xù)加工，HRC38
 選用刀片：BN-K50 DCGW11T304
 切削參數(shù)：ap=0.2mm，Fr=0.1mm/r，Vc=150m/min，干切
 
 
 
 
 
刀具材質(zhì)
 
 
 
表面粗糙度
 
 
 
刀具壽命
 
 
 
 
 
BN-K50材質(zhì)
 
 
 
≤Ra0.8
 
 
 
450件
 
 
 
 
 
某品牌PCBN
 
 
 
Ra1.0
 
 
 
300件
 
 
 

立方氮化硼刀片BN-K10材質(zhì)車削加工粉末冶金氣門座圈的案例

 
 
 
 
 
 
加工材料：粉末冶金氣門座圈
 
選用刀片：BN-K10 CCGW060204
 
切削參數(shù)：ap=0.05mm，Fr=0.03mm/r，Vc=160m/min，干切
 
 
 
 
 
刀具材質(zhì)
 
 
 
切削速度
 
 
 
刀具壽命
 
 
 
表面粗糙度
 
 
 
 
 
BN-K10材質(zhì)
 
 
 
160m/min
 
 
 
400件
 
 
 
≤Ra0.8
 
 
 
 
 
某品牌PCBN
 
 
 
130m/min
 
 
 
280件
 
 
 
Ra1.0
 
 
 

        而采用切削參數(shù)為v=90m/min、ap=0.5mm、f=0.1mm/r，并使用切削液時(shí)，切屑呈暗紅色的“半熔態(tài)”，沿副刀刃方向流出，切削溫度很高。在高溫高壓作用下造成粘結(jié)磨損；零件表面端跳動(dòng)值在0.02mm左右。與硬質(zhì)合金相比，CBN刀片車削粉末高溫合金的刀具的后刀面磨損量VB要小得多，而且CBN刀片的精車精度可以得到保證。在質(zhì)量相差不大的情況下，CBN的刀具壽命明顯要高于涂層硬質(zhì)合金。     精車粉末冶金（鐵基）刀片