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數(shù)控機(jī)床怎樣選擇適合的硬質(zhì)合金刀具？

    在過去十年中，用聚晶立方氮化硼（PCBN）刀片對淬硬鋼零件進(jìn)行精密切槽加工已逐漸取代了傳統(tǒng)的磨槽加工。美國Index公司的投標(biāo)工程經(jīng)理Tyler Economan說，“一般而言，磨槽是一種更穩(wěn)定的加工方法，能夠提供比切槽加工更高的尺寸精度。然而，人們還是希望能在車床上完成工件所需的各種加工?！?/SPAN>
        但是，“硬材料”是一個相對的、變化的概念。有的人認(rèn)為，硬度為40－55 HRC的工件材料屬于硬材料；而另一些人則認(rèn)為，硬材料的硬度應(yīng)為58－60 HRC或更高，在此范疇，PCBN刀具可以大顯身手。
    經(jīng)過感應(yīng)淬硬處理的零件，其表面淬硬層的厚度可達(dá)1.5mm，硬度可達(dá)58－60 HRC，而表層以下的材料通常要軟得多。在這種情況下，重要的是應(yīng)確保大部分切削都在表面淬硬層以下進(jìn)行。
        夾持切槽刀片的刀柄應(yīng)盡可能短，以大限度地縮短懸伸長度、增加刀具剛性。伊斯卡公司GRIP產(chǎn)品經(jīng)理Matthew Schmitz指出，通常，整體式刀具更適合淬硬材料的切槽加工。不過，該公司也提供模塊化的切槽加工系統(tǒng)。他說，“模塊化刀柄可用于刀具容易突然失效的加工場合，此時你不必更換整個刀柄，而只需更換一個不太昂貴的組件。模塊化刀柄還可以提供多種加工選擇。伊斯卡的Grip模塊化系統(tǒng)能安裝各種不同的產(chǎn)品。你可以使用一把刀柄配備7種不同的刀片，用于加工7種產(chǎn)品線，或者配備任意數(shù)量的刀片，用于加工具有不同槽寬的同一種產(chǎn)品線。”住友電工用于夾持CGA型刀片的刀柄采用能將刀片拉回刀座的頂部夾緊方式，這種刀柄還采用一個側(cè)面緊固螺釘來幫助提高夾持穩(wěn)定性和延長刀具壽命。該公司設(shè)計(jì)部門助理經(jīng)理Rich Maton說，“這種刀柄專門用于淬硬工件的切槽加工。如果刀片在刀座中移動，隨著時間的推移，刀片就會磨損，刀具壽命就會發(fā)生變化。對于汽車工業(yè)的高生產(chǎn)率加工要求（如每個切削刃加工50－100或150件工件）來說，刀具壽命的可預(yù)測性特別重要，刀具壽命的變化會對生產(chǎn)造成很大影響。”
      加工淬硬鋼零件常用的切槽刀片包括簡單的方形刀片、成形刀片、插槽刀片等。通常，切出的溝槽要求具有良好的表面光潔度，因?yàn)樗鼈冇械氖桥浜喜糠?，有的是O形環(huán)或止動環(huán)槽。三菱材料公司產(chǎn)品專家Mark Menconi說，“這些加工可分為內(nèi)徑溝槽加工和外徑溝槽加工，但大部分切槽加工都要求進(jìn)行精切，包括從切深約0.25mm的輕觸式精切到切深約0.5mm的全精切?！?/SPAN>
      CBN刀片適合干切削的原因之一是，雖然其耐熱性很好，但在溫度波動的情況下加工性能會大打折扣。Economan說，“實(shí)際上，當(dāng)CBN刀片與工件材料接觸時，是在刀尖上產(chǎn)生切削熱，但由于CBN刀片對溫度變化的適應(yīng)性較差，因此很難充分冷卻到可以保持較恒定溫度的狀態(tài)。CBN硬度很高，但脆性也非常大，可能會由于溫度的變化而破裂。”
    當(dāng)用硬質(zhì)合金、陶瓷或PCBN刀片切削硬度較低（如45－50 HRC）的鋼件時，應(yīng)使產(chǎn)生的切屑盡可能短小。這樣能在切削過程中有效去除刀具材料中的切削熱，因?yàn)榍行伎梢詭ё叽罅繜崃俊?/SPAN>
            為了涵蓋更廣泛的加工范圍，PCBN刀片牌號在不斷增多。硬度更高的牌號允許提高切削速度，而韌性更好的牌號可以用于更不穩(wěn)定的加工環(huán)境。對于連續(xù)或斷續(xù)切削，也可以采用不同的PCBN刀片牌號。住友電工的Maton指出，由于PCBN刀具脆性大，在加工淬硬鋼時，鋒利的切削刃容易崩刃。 “我們必須保護(hù)切削刃，尤其在斷續(xù)切削時，對切削刃的制備應(yīng)比連續(xù)切削時更大，采用的切削角度也應(yīng)該更大。”
    無論加工何種類型的溝槽，以前主要依靠磨削方式對淬硬鋼零件進(jìn)行精加工的車間，都可以通過轉(zhuǎn)換為用PCBN刀具進(jìn)行切槽加工來提高生產(chǎn)率。硬切槽加工可以達(dá)到與磨削不相上下的尺寸精度，同時大幅縮短加工時間。