鑄鐵件機加工刀具知識

刀具在某種程度上改變工藝，作為針頭線腦的刀具，如果我們了解了它的性能并加以正確運用，進而改善機加工工藝提高加工效率，完全可以為企業(yè)帶來不菲收益。鑄鐵件由于硬而脆的特性，決定了比普通鋼件更費刀具，隨著切削技術(shù)的進步和刀具材質(zhì)的發(fā)展，如何選擇刀具材質(zhì)成為機加工工藝員的考慮問題之一。默克超硬刀具工程師根據(jù)結(jié)合在鑄鐵件行業(yè)加工經(jīng)驗，從高速切削和高硬度切削刀具方面總結(jié)經(jīng)驗，拋磚引玉。

鑄鐵件含灰口鑄鐵，球墨鑄鐵，蠕墨鑄鐵，白口鑄鐵及各種合金鑄鐵；根據(jù)切削加工性來講，灰口鑄鐵和珠光體球墨鑄鐵以及部分合金鑄鐵屬于易切削材質(zhì)；而蠕墨鑄鐵，白口鑄鐵和高合金耐磨鑄鐵（如硬度HRC60的高鎳鉻合金鑄鐵）屬于難切削材料。

灰鑄鐵一直是汽車制造業(yè)的主要原材料之一，它被用于制造各種零部件，包括發(fā)動機缸體、缸蓋、差速器箱體、軸、飛輪、制動鼓和制動盤等�；诣T鐵在汽車制造業(yè)的絕對用量大得驚人，默克超硬立方氮化硼刀具在灰鑄鐵加工中應(yīng)用無疑是最成功的。另外立方氮化硼刀具在各種冷硬鑄鐵、耐磨合金鑄鐵、白口鑄鐵等高硬度鑄鐵件加工中，已經(jīng)被證實是高效低成本的切削刀具。但是在球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵加工中由于立方氮化硼刀具與游離態(tài)鐵素體的親和作用，仍然需要進一步研究，針對高強度球墨鑄鐵加工，默克超硬推出的的刀具與普通合金刀具相比，取得驚人刀具壽命，平攤到每個加工工件的刀具成本大幅度下降，且加工效率得以提高數(shù)倍。

 一、灰口鑄鐵加工用刀具材質(zhì)

 盡管球墨鑄鐵和和蠕墨鑄鐵的應(yīng)用在不斷增加，但灰鑄鐵的應(yīng)用依然強勢。在汽車制造業(yè)，還會繼續(xù)保留大量的灰鑄鐵加工(尤其是制動鼓和制動盤)。不過，如今的加工條件已經(jīng)與過去有所不同，由于立方氮化硼刀具的使用，切削速度已經(jīng)比10年前提高了大約提高了335m/min。高速切削產(chǎn)生的更高溫度可能會溶解切削刀片的涂層硬質(zhì)合金，其方式與立方氮化硼刀具與鐵素體之間產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)非常類似。鑄鐵工件硬而脆，車削鑄鐵工件時，數(shù)控刀片需要承受更高的切削熱和切削力，目前，車削鑄鐵工件的數(shù)控刀片多為硬質(zhì)合金涂層刀片，涂層厚度一般在8微米--20微米，帶涂層的數(shù)控刀片在遇到鑄造缺陷時涂層崩損后露出合金本體，造成涂層硬質(zhì)合金數(shù)控刀片車削鑄鐵工件時耐用度低的現(xiàn)象。

為灰鑄鐵的高速加工(切削速度可高達550m/min)而專門設(shè)計的立方氮化硼刀具BN-S30牌號、BN-K10及BN-K20牌號已經(jīng)投入市場。這些用于高速切削的立方氮化硼刀具可使刀具長時間保持高耐磨性，以提高生產(chǎn)率)。在使用新型HLCBN立方氮化硼刀具粗加工灰鑄鐵制動盤零件的加工試驗中(切削速度范圍：400-1658m/min)，與使用氮化硅陶瓷刀片相比，刀具壽命提高了一倍，生產(chǎn)率提高了20-200%。這種生產(chǎn)率的提高是因為HLCBN立方氮化硼刀具具有更好的切削刃韌性，使其能夠采用比陶瓷刀片更高的進給率。

二，球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵加工刀具

盡管聚晶立方氮化硼刀具已被證明是一種性能卓越的切削刀具材料，在切削灰鑄鐵時可以達到幾乎無限長的刀具壽命。但遺憾的是，用立方氮化硼刀具加工球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵時，則會受到化學(xué)溶解作用的影響。在這些加工中，刀具材料與鑄鐵中更高的含鐵量相互作用，從而會造成刀具快速磨損。這一難題推動了開發(fā)一種能夠抵御化學(xué)作用的刀具牌號的需求，默克就是針對以上球墨鑄鐵加工機理，研制而成。常用于珠光體球墨鑄鐵的高速切削，如QT500，QT600，QT700，QT800，QT900等高強度強墨鑄鐵的粗精加工中。

三，奧貝球鐵與白口鑄鐵等高硬度耐磨鑄鐵加工刀具

 奧貝球鐵是一種新型的耐磨合金鑄鐵，現(xiàn)在的高牌號的正火態(tài)QT800-6和QT900-6、等溫淬火球墨鑄鐵ADI才是名副其實的“人參鐵”！白口鑄鐵中國早在春秋時代就制成了抗磨性良好的白口鑄鐵，用作一些抗磨零件。這種鑄鐵具有高碳低硅的特點，有較高的硬度，但很脆，用得最廣泛的是含鉻量為12％～20％的高鉻白口鑄鐵，組織中形成(cr，Fe)7C3的碳化物。奧貝球鐵和白口鑄鐵加工用CBN刀具已經(jīng)被證實是可靠的加工刀具。白口鑄鐵又含高鉻白口鑄鐵（簡稱為高鉻鑄鐵），中鉻，低鉻白口鑄鐵，也包括常見的普通鑄鐵含白口現(xiàn)象，默克超硬作為超硬刀具行業(yè)先驅(qū)者，對鑄鐵材質(zhì)加工與刀具材料方面的研究一直遙遙領(lǐng)先，推出的非金屬粘結(jié)劑CBN刀具材料（HLCBN刀具）默克采用的金剛石復(fù)合片具備了完美的抗沖擊韌性和耐磨性平衡。常用與高合金鑄鐵加工領(lǐng)域，如高鉻合金鑄鐵，高鎳鉻冷硬鑄鐵，等溫淬火后的球墨鑄鐵，高硅鉻鉬合金鑄鐵等材質(zhì)。

以默克立方氮化硼刀片斷續(xù)車削渣漿泵零件為例：采用CBN刀片車削渣漿泵葉輪外圓，由于葉輪有5枚葉片，故為斷續(xù)切削。切削參數(shù)為：vc=75m／min，ap=5mm，f=0.1mm／r。切削過程中，葉輪每轉(zhuǎn)一周刀具要承受5次沖擊，一次走刀一個刀刃要承受3000多次沖擊。切削結(jié)果顯示：切完一個工件后沒有產(chǎn)生斷裂破碎，一片刀片相當(dāng)于25片陶瓷刀片，充分展現(xiàn)了其耐熱抗沖擊性能，不僅大大降低了刀具的使用成本，而且使生產(chǎn)效率提高了5倍。采用BN-K1牌號立方氮化硼刀片精車內(nèi)孔，孔深80mm，切削參數(shù)：vc=100m／min，ap=1mm，f=0.5mm／r。內(nèi)孔一次精車完成，測得兩端尺寸相同，無退刀現(xiàn)象。默克刀具耐磨性好，加工零件尺寸的一致性得到保障；而陶瓷刀具精車需要3～4刀才能完成，并且切削時刀片刃部磨損較快，致使切削抗力增加，產(chǎn)生退刀現(xiàn)象，嚴重影響了加工表面的質(zhì)量�？梢娫诟哂捕辱T件的粗加工方面，陶瓷刀具已經(jīng)失去優(yōu)勢。

隨著機械行業(yè)的競爭日益激烈，如何能通過正確選用機加工刀具材質(zhì)，來改善加工工藝進而提高加工效率降低綜合成本，成為機加工工藝員的考慮問題。作為針頭線腦的刀具，如果我們了解他們的性能并加以正確選擇，完全可以為企業(yè)帶來不菲收益。