華菱新型立方氮化硼刀具材料助力鑄鐵干切削和高速車削

華菱新型立方氮化硼刀具材料助力鑄鐵干切削和高速車削

干式切削是為了保護環境和降低成本而有意識地在機械加工中減少或完全停止使用切削液的加工方法,能使企業經濟效益和社會效益協調優化地發展。從20世紀90年代開始,國外對干式切削技術進行了大量研究,并應用于實際生產,取得了一定的社會效益和經濟效益,干式切削技術已成為金屬切削加工發展的趨勢。在金屬切削加工中,常常使用切削液。切削液的主要作用是降低切削溫度,改善加工過程的摩擦磨損狀態,從而提高工件的表面質量,延長刀具的使用壽命。隨著機加工行業切削液費用越來越高,以及環保節能的要求,干切削已經不僅在硬材料切削和小型零件切削中使用,由于刀具材料的發展,隨著BN-K20和BN-S30牌號的cBN超硬刀具等適合鑄鐵干切削的刀具牌號的進入市場,目前干切削技術也廣泛用于普通灰口鑄鐵和珠光體球墨鑄鐵的切削加工中。

據資料統計,機械制造總成本中,切削液占生產成本的比重高達15%。,而刀具費用只占生產成本的3%-5%。以前,很多從濕式加工轉變到干加工的可見成本也很高,隨著刀具材料的發展,如今都不成為問題。實際上,干車削硬材料和高速切削削不僅是可行的,而且有利可圖。其技巧是正確集成刀具、機床和切削技術。其中改進刀具材料,是實現干切削是最直接最經濟的辦法。誠然,實現干式切削的最大技術難題是刀具,他是使干式切削加工得以順利進行的關鍵因素。刀具在切削加工過程中,要承受很大的壓力,同時由于切削時產生的金屬塑性變形以及在無切削液的情況下刀具、切屑、工件相互接觸表面間將產生更強烈的摩擦,使刀具切削刃上產生極高的溫度和受到很大的應力,在這樣的條件下,刀具將迅速磨損或破損。發展干式切削,刀具材料要具備高溫紅硬性和化學穩定性和較低的摩擦系數。

在機械制造行業,傳統思維是要獲得更高的速度和切削更硬的材料,必須使用切削液來維持刀具的壽命或切削速度,傳統認識是切削液對于取得較好光潔度和更長刀具壽命是必不可少的。雖然現實中切削液對于許多加工仍然是必要的,但是研究表明,有了現代切削刀具材料和當今更高的切削速度,并不一定要使用切削液,其原因在于:切削區溫度變得非常高,通常超過1000℃,尤其是在高速切削和硬材料切削時。舉例來說,假定切削液能克服銑刀高速旋轉產生的離心力,切削液在到達切削區之前早已汽化,對那里幾乎沒有冷卻作用。

干切削刀具材料發展到普通鑄鐵零件中最具有代表的是華菱超硬BN-S30及BN-K20牌號的立方氮化硼(PcBN刀具)刀片,這是華菱公司在汽車零部件制造行業繼“以車代磨”硬車技術后又一突破,使得干切削技術應用范圍從硬材料加工發展到普通鑄鐵零件中。目前,BN-K20和BN-S30牌號硬質刀具已經開始用于鑄鐵剎車盤、制動鼓、變速箱殼體、發動機缸體以及鑄鐵飛輪、壓盤的高速干切削加工中;由于刀具材料在1300攝氏度高溫狀態下正常切削的高溫紅硬性和化學穩定性,車削灰口鑄鐵和珠光體球墨鑄鐵零件時切削速度可達500m/min以上,也可用于加工中心采用1000/min以上的線速度進行高速銑削灰鑄鐵零件。而且具有較低的摩擦系數,不但能實現干式切削,而且加工的表面粗糙度低。

灰鑄鐵一直是汽車制造業的主要原材料之一,它被用于制造各種零部件,包括發動機缸體、缸蓋、差速器箱體、軸、飛輪、制動鼓和制動盤等。灰鑄鐵在汽車制造業的絕對用量大得驚人,華菱超硬刀具在灰鑄鐵加工中應用無疑是最成功的,特別是BN-K20精加工刀片和BN-S30牌號中等加工在灰鑄鐵中的大量使用,大幅度提高了切削效率,由于放棄切削液的使用,發展綠色干式切削,可實現制造行業“節約能源、節約資源、污染最小,有利環保”的指導思想。 (中國機床商務網)