机械加工

机械加工工业

金刚石磨具是磨削硬质合金的特效工具。它的最大成功是金刚石树脂砂轮和青铜砂轮磨削硬质合金刀具，推动了硬质合金刀具的进程；同时，还适用于磨削硬质合金量具、模具、夹具及其他硬质合金工件。金刚石对硬质合金的研磨能力比碳化硅高数千倍。刃磨硬质合金车刀时，每磨1g金属要消耗绿碳化硅磨料4-15g,而金刚石仅消耗2-4g。金刚石砂轮磨削硬质合金比普通砂轮磨削比高上千倍，成本降低10%以上。金刚石砂轮磨削硬质合金刀具，可以避免用碳化硅砂轮加工时容易出现裂纹、崩口等缺陷，加工出的刀具粗糙度和精度高，刀具寿命可延长50%-100%，而且可以省掉刃磨后的抛光工序，生产效率可提高数倍。金刚石磨具磨削合金工具钢时，比普通砂轮磨削比提高10倍以上，成本降低10%，还避免了用普通砂轮加工容易引起的烧伤现象。但需要指出，对于磨削合金工具钢而言，立方氮化硼磨具应是首选工具，它比金刚石磨具更为优势，用于高速高效磨削和珩磨加工，可使磨削效率大大提高，其磨削精度和质量提高一个等级。

随着金刚石和立方氮化硼的复合材料PCD（聚晶金刚石刀具复合片）和PCBN（聚晶立方氮化硼）的发展，采用PCBN刀具加工淬火钢，其工件硬度高于50HRC，效果最好。其切削速度一般为80～120m/min，工件硬度越高，切削速度宜取低值，如车硬度为70HRC的工件，其切削速度宜选60～80m/min。精车的切深在0.1～0.3mm，进给量在0.05～0.025mm/r，精车后的工件表面粗糙度为Ra0.3～0.6μm，尺寸精度可达0.013mm。若能采用刚性好的标准数控车床加工，PCBN刀具的刚性好和刃口锋利，则精车后的工件表面粗糙度可达Ra0.3μm，尺寸精度可达0.01mm，可达到用数控磨床加工的水平。如果机床刚性好，选用的切削速度较低，则选用PCBN复合刀片可精车断续表面。精车加工余量一般为0.3mm左右，尽可能提高工件淬火前的尺寸精度和减少热变形，以保证精车时切削余量均匀，延长PCBN刀具的使用寿命。精车一般不用切削液，因为在较高的切削速度下，大量的切削热由切屑带走，很少会停留在工件表面而影响加工表面质量和精度。精车刀片宜选用强度和韧性高的80°菱形刀片，刀尖半径在0.8～1.2mm之间，为保护刀具刃口，使用前需用细油石倒棱。精车淬硬工件是一门新工艺，实施前需做工艺试验，可用与工件材料、硬度和大小相同的棒料，在同类机床上进行精加工或粗加工试验，关键是要试验刀具与切削参数的选择及工艺系统是否有足够的刚性。该工艺目前国内已经采用，如一汽集团用PCBN刀具加工渗碳淬火（58～63HRC）的20CrMnTi变速箱齿轮拨叉槽，采用的工艺参数为Vc=150m/min,f=0.1mm/r，ap=0.2～0.3mm，实现了以车代磨。采用PCBN刀具加工硬铸铁时，只要硬度达到中等硬度水平（45HRC），就会取得良好的加工效果。如汽车发动机缸盖上的排气阀座，该阀座是采用含铜、钼的高铬合金铸铁材料，其硬度一般约为44HRC，其阀座上孔采用锪（铰）、车两种工艺，大多是在专用自动线上加工，与枪铰导管孔一道进行。所采用的切削用量为：Vc=71.6m/min，Vf=26.5mm/min，ap=1.0mm，采用BC拉削油，自采用PCBN刀具加工后，与以往采用的各种硬质合金刀片加工相比，刀具平均耐用度为1200件，加工表面粗糙度为Ra0.4μm，阀座面摆差≤0.05mm。东风汽车公司发动机厂自1988年使用PCBN刀具后，其效果一直保持稳定，较好地解决了引进设备的刀具国产化问题。随着中国汽车制造业的高速发展，国内刀具行业也异常活跃，蓬勃发展。