多結(jié)晶立方晶窒化ホウ素切削工具の特徴と切削用途

1. 多結(jié)晶立方晶窒化ホウ素 (PCBN) カッターの特長

PCBN ツールは、CBN 粒子を原料として、バインダーの有無にかかわらず高溫高圧で焼結(jié)され、その構(gòu)造形態(tài)には一體焼結(jié)と超硬基板複合シートがあります。 PCBN は主に CBN で構(gòu)成されているため、PCBN ツールは CBN のさまざまな優(yōu)れた特性を備えています。その性能指標(biāo)を表 1 に示します。主な機(jī)能は次のとおりです。

表 1さまざまな工具材料の機(jī)械的特性

セラミック

ヤング率 GPa

(1) 高い強(qiáng)度と耐摩耗性

多結(jié)晶立方晶窒化ホウ素の結(jié)晶構(gòu)造はダイヤモンドに似ており、ダイヤモンドに近い硬度と圧縮強(qiáng)度を持っています。切斷に PCBN ツールを使用すると、耐摩耗性も大幅に向上します。高強(qiáng)度、高硬度、高熱感受性の硬質(zhì)鋳鉄および鋼またはその他の合金材料の加工に使用できます。

(2) 優(yōu)れた化學(xué)的安定性

CBNは化學(xué)的安定性が高く、1200～1300℃、1000℃の高溫でも鉄系材料と反応しません CBN は酸化されず、耐酸化性が強(qiáng)いため、PCBN 工具は他の工具材料に比べて切削時(shí)の化學(xué)的摩耗が少なく、さまざまな材料の切削に使用できます。

(3) 熱伝導(dǎo)率が良く、摩擦係數(shù)が低い

CBN の熱伝導(dǎo)率は、高速度鋼、セラミック、超硬合金よりもはるかに高く、PCBN ツールの熱伝導(dǎo)率は溫度の上昇とともに増加します。これにより、切削中に工具先端の溫度が高くなりすぎず、工具の耐久性が向上し、工具の壽命が長くなります。 CBN が他の材料と相互作用する場(chǎng)合、その摩擦係數(shù)は約 0.1 ～ 0.3 であり、超硬合金と他の材料の間の摩擦係數(shù) (0.4 ～ 0.6) よりもはるかに小さく、切削力と切削溫度が低下し、切削時(shí)の固著現(xiàn)象が減少します。加工により、切りくず堆積の発生を効果的に回避できるため、ワークピースの表面加工品質(zhì)が向上します。

2. 多結(jié)晶立方晶窒化ホウ素 (PCBN) ツールの適用

PCBN 工具は、主に工具鋼、高速度鋼、焼入れ鋼、オーステナイト軟鉄などの難削材や高硬度材 (>HRC35) の加工に使用されます。 ; ねずみ鋳鉄、焼結(jié)鉄などの耐摩耗性材料; 表面コーティング材料、表面硬化合金、ダクタイル鋳鉄などの難削材、および PCBN ツールは、従來の研削プロセスに取って代わることができます。加工精度はIT5-IT6程度、表面粗さはIT5-IT6程度、Ra0.8~0.2μmに達(dá)し、研削精度を達(dá)成できます。

2.1 ねずみ鋳鉄の加工

高速切削 ねずみ鋳鉄材料の高速切削は、PCBN 工具の代表的な用途の 1 つであり、PCBN 工具がねずみ鋳鉄を高速切削する場(chǎng)合、工具壽命はセラミック工具の 20 ～ 30 倍に達(dá)する可能性があります。 PCBN ツールのさまざまなグレードでは、CBN 含有量が高いほど、PCBN ツールの硬度、耐摩耗性、および熱伝導(dǎo)率が高くなります。ねずみ鋳鉄材料のフェライト含有量が 10% 未満の場(chǎng)合、PCBN ツールの切削に適しています. このとき、フェライトが多すぎると相互作用するため、PCBN ツールの壽命が長くなります. CBN 中のホウ素元素との化學(xué)反応は、切削中に高溫で発生し、PCBN ツールの化學(xué)的摩耗が増加し、ツールの壽命が短くなります。ねずみ鋳鉄の加工では、ねずみ鋳鉄の際に多量の酸素と窒素が発生するため、鋳込みからPCBN工具で切削するまでの経時(shí)変化に注意が必要です。鉄は鋳物です. ??PCBN工具の耐久性に有害です. 酸素と窒素が揮発して工具の正常な壽命を確保するのに一定の時(shí)間がかかります. 一般的なエージング日數(shù)は10日です.

2.2 硬化鋼の加工

硬化鋼は、機(jī)械加工が困難で耐摩耗性に優(yōu)れた典型的な材料です. 研削は、硬化鋼部品の仕上げを完了するために使用されてきました. PCBNツールを使用して硬化鋼を加工する場(chǎng)合, 加工効率は研削よりも速く, それはより多くの切削加工に適しています 異なる形狀の部品の加工は、研削よりも柔軟です。 PCBN ツールは乾式切削を使用することが多いため、切削廃液の汚染を回避し、エネルギーを節(jié)約することもできます。加工面の品質(zhì)は、研削加工に匹敵するか、それ以上です。焼入れ鋼の高速切削加工では、PCBN 工具が発生する高熱が被削材の切削領(lǐng)域を連続的に軟化させ、切削加工を行い、超硬工具と比較して効率が大幅に向上します。加工物の表面粗さを向上させることができます。

2.3 難しい資料

比較的つまり、ダクタイルまたはバーミキュラーグラファイト鉄の加工におけるPCBNツールの適用と利點(diǎn)は比較的小さいです。ダクタイルまたはバーミキュラーグラファイト鉄の機(jī)械加工プロセスでは、PCBN ツールは深刻な化學(xué)的摩耗を受けやすく、ツールの壽命が短くなります。したがって、部品の寸法精度と幾何公差を確保するために、PCBN ツールを使用する必要がある場(chǎng)合は、通常、PCBN ツールを保護(hù)し、耐久性を高めるためにコーティングされます。上記の典型的な用途に加えて、PCBN ツールは、ニッケルベースの超合金、表面硬化合金、超硬合金、セラミック、粉末冶金、およびその他の材料の切斷にも使用できます。加工能率、ワーク寸法精度、面粗度、工具耐久性に優(yōu)れており、広く使用されています。

3. エピローグ

PCBN工具の加工能率が高く、工具壽命が長く、加工コストが低いことから、ねずみ鋳鉄や高硬度鋼などの鉄系金屬加工の分野で広く使用されており、難削材の高速切削を?qū)g現(xiàn)しています。加工効率を大幅に向上させます。 PCBN ツールの適用は、高速切削技術(shù)を促進(jìn)するために非常に重要な鉄金屬ハード切削の処理問題を解決します。