精密切削加工.ppt

聚晶金刚石 人造金刚石是在高温高压条件下，借助于某些合金触媒的作用，由石墨转化而成。 在高温高压下，金刚石粉经二次压制形成聚晶金刚石（20世纪60年代出现）。 聚晶金刚石不存在各向异性，硬度略低于天然金刚石，为HV6500-8000 。 聚晶金刚石价格便宜，焊接方便，可磨性好，应用广泛，可在大部分场合代替天然金刚石。 用等离子CVD（化学气相沉积）可将聚晶金刚石作成涂层，用途和聚晶金刚石刀具相同。 金刚石刀具不适于加工铁族材料，因为金刚石中的碳元素与铁元素有很强的亲和力，碳元素极易向含铁的工件扩散，使金刚石刀具很快磨损。 3.7.2 高速加工刀具 聚晶金刚石应用实例 表3-4 聚晶金刚石应用实例 加工对象 硬度 加工方式 工艺参数 加工效果 铝合金 端铣 v=4000m/mim Ra0.8-0.4μm 共晶硅 HRC71 车削 v=600m/mim 一次刃磨切削行程800km 铝合金 f = 0.1mm/r Ra0.8μm，刀具寿命为 硬质合金的50倍 共晶硅 HRC71 铣削 v=2900m/mim 刀具寿命为硬质合金的80倍 vf=0.018mm/齿 Ra0.8μm 玻璃纤维 HRA87 车削 v=500m/mim 刀具寿命为硬质合金的 强化塑料 150倍，Ra0.8-0.4μm 热塑性醋 铣削 v = 4500m/s 比硬质合金寿命提高380倍 酸盐 vf=10mm/min Ra=0.8μm 高Si-Al 铣削 v=2200m/mim Ra=0.8μm 铸造件 铝合金 钻削 v=360m/mim 以钻代镗， Ra=0.8μm 3.7.2 高速加工刀具 较高的硬度和耐磨性： CBN晶体结构与金刚石相似，化学键类型相同，晶格常数相近。CBN粉末硬度HV8000，PCBN硬度3000-5000。切削耐磨材料时，其耐磨性为硬质合金刀具的50倍，涂层硬质合金刀具的30倍，陶瓷刀具的25倍。 ◆ PCBN切削性能 聚晶立方氮化硼(PCBN/Polycrystalline Cubic Boron Nitride) 1970年问世 5000 4000 3000 2000 1000 0 硬度/HV 0 200 400 600 800 1000 温度/℃ BN100 BN20 陶瓷 硬质合金 图3-37 PCBN刀具高温硬度 高的热稳定性：热稳定性明显优于金刚石刀具（图3-37） 3.7.2 高速加工刀具 良好的化学稳定性 1200-1300℃与铁系材料不发生化学反应；2000 ℃才与碳发生化学反应；对各种材料粘结、扩散作用比硬质合金小的多。化学稳定性优于金刚石刀具，特别适合加工钢铁材料。 良好的导热性 CBN导热性仅次于金刚石，导热系数为1300W/m·℃，是硬质合金的20倍，陶瓷的37倍，且随温度升高而增加。这一特性使PCBN刀具刀尖处温度降低，减少刀具磨损，提高加工精度。 较低的摩擦系数 CBN与不同材料间的摩擦系数为0.1-0.3（硬质合金为0.4-0.6），且随切削速度的提高而减小。这一特性使切削变形和切削力减小，加工表面质量提高。 3.7.2 高速加工刀具 图3-39 陶瓷轴承高速主轴 陶瓷球轴承 密