华菱新型立方氮化硼刀具材料助力铸铁干切削和高速车削
- 2013-10-23 15:24:319227
干式切削是为了保护环境和降低成本而有意识地在机械加工中减少或完全停止使用切削液的加工方法，能使企业经济效益和社会效益协调优化地发展。从20世纪90年代开始，国外对干式切削技术进行了大量研究，并应用于实际生产，取得了一定的社会效益和经济效益，干式切削技术已成为金属切削加工发展的趋势。在金属切削加工中，常常使用切削液。切削液的主要作用是降低切削温度，改善加工过程的摩擦磨损状态，从而提高工件的表面质量，延长刀具的使用寿命。随着机加工行业切削液费用越来越高，以及环保节能的要求，干切削已经不仅在硬材料切削和小型零件切削中使用，由于刀具材料的发展，随着BN-K20和BN-S30牌号CBN超硬刀具等适合铸铁干切削的刀具牌号的进入市场，目前干切削技术也广泛用于普通灰口铸铁和珠光体球墨铸铁中。
据资料统计，机械制造总成本中，切削液占生产成本的比重高达15%。，而刀具费用只占生产成本的3%-5%。以前，很多从湿式加工转变到干加工的可见成本也很高，随着刀具材料的发展，如今都不成为问题。实际上，干车削硬材料和高速切削削不仅是可行的，而且有利可图。其技巧是正确集成刀具、机床和切削技术。其中改进刀具材料，是实现干切削是直接经济的办法。诚然，实现干式切削的大技术难题是刀具，他是使干式切削加工得以顺利进行的关键因素。刀具在切削加工过程中，要承受很大的压力，同时由于切削时产生的金属塑性变形以及在无切削液的情况下刀具、切屑、工件相互接触表面间将产生更强烈的摩擦，使刀具切削刃上产生极高的温度和受到很大的应力，在这样的条件下，刀具将迅速磨损或破损。发展干式切削，刀具材料要具备高温红硬性和化学稳定性和较低的摩擦系数。
在机械制造行业，传统思维是要获得更高的速度和切削更硬的材料，必须使用切削液来维持刀具的寿命或切削速度，传统认识是切削液对于取得较好光洁度和更长刀具寿命是必不可少的。虽然现实中切削液对于许多加工仍然是必要的，但是研究表明，有了现代切削刀具材料和当今更高的切削速度，并非一定要使用切削液，其原因在于：切削区温度变得非常高，通常超过1000℃，尤其是在高速切削和硬材料切削时。举例来说，假定切削液能克服铣刀高速旋转产生的离心力，切削液在到达切削区之前早已汽化，对那里几乎没有冷却作用。
干切削刀具材料发展到普通铸铁零件中具有代表是华菱超硬BN-S30及BN-K20牌号立方氮化硼（PCBN刀具）刀片，这是华菱公司在汽车零部件制造行业继“以车代磨”硬车技术后又一突破，使得干切削技术应用范围从硬材料加工发展到普通铸铁零件中。目前，BN-K20和BN-S30牌号硬质刀具已经开始用于铸铁刹车盘，制动鼓，变速箱壳体，发动机缸体以及铸铁飞轮，压盘的高速干切削加工中；由于刀具材料在1300摄氏度高温状态下正常切削的高温红硬性和化学稳定性，车削灰口铸铁和珠光体球墨铸铁零件时切削速度可达500m/min以上，也可用于加工中心采用1000/min以上的线速度进行高速铣削灰铸铁零件。而且具有较低摩擦系数，不但能实现干式切削，而且加工表面粗糙度低。
灰铸铁一直是汽车制造业的主要原材料之一，它被用于制造各种零部件，包括发动机缸体、缸盖、差速器箱体、轴、飞轮、制动鼓和制动盘等。灰铸铁在汽车制造业的用量大得惊人，华菱超硬刀具在灰铸铁加工中应用无疑是成功的，特别是BN-K20精加工刀片和BN-S30牌号中等加工在灰铸铁中的大量使用，大幅度提高了切削效率，由于放弃切削液的使用，发展绿色干式切削，可实现制造行业“节约能源、节约资源、污染小，有利环保”的指导思想。