最新高硬度材料加工用刀具的功能和特性、現狀和展望

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最新高硬度材料加工用刀具的功能和特性、現狀和展望前言立方晶體氮化硼(cBN)具有優異的特性，高硬度與高熱傳導率僅次於金剛石，與鐵基金屬的反應活性較低。採用特殊陶瓷粘結劑對cBN粉末進行燒結製成的cBN燒結體刀具「SUMIBORON®」，是一種可以實現對以往只能用磨削方法加工的淬火鋼等高硬度材料進行切削加工的刀具(1)。最近、在有關地球環保問題的意識不斷提高的背景下，對可以降低功耗，減少CO2排放的高速加工、高效加工，以及傳統以磨削加工為主的高精度加工用途中，以減少磨削垃圾等工業廢棄物為目的的切削化加工的需求不斷高漲。而且，為了提高機械零件的功能，材料的難切削化、形狀複雜化、對加工的精度要求正在不斷提高。為了滿足這些要求，本公司開發並經銷能對淬火鋼進行高速、高精度、高效切削的塗層SUMIBORON BNC系列產品BNC100、BNC160、BNC200、BNC300。本資料將介紹該BNC系列的功能、切削性能及最新的切槽加工刀具。2. 塗層SUMIBORON BNC系列的特長(2)BNC系列的規格和特性如表1所示。採用PVD法將專為cBN燒結體開發的以TiCN和TiAlN為主要成分的各種陶瓷對BNC系列進行塗層處理，從而使刀具能發揮前所未有的高功能。以下介紹BNC系列各種材質的特性。

2-1 高速切削用材質BNC100(3)BNC100與以往材質相比，通過提高TiN結合相的耐熱性，改善了耐磨損性能，採用1μmcBN粒徑和微粒cBN，增加了燒結體的強度。再加上TiAlN和TiCN的復合塗層，進一步提高了BNC100的耐磨損性。該復合塗層可抑制高速切削中月牙窪磨損的進展。BNC100的切削性能如圖1所示。這樣，在切削速度250m/min的高速區域，與以往材質相比後刀面磨損少，使BNC100可適用於高速切削。

2-2 高精度切削用材質BNC160BNC160是在耐磨損性和耐崩損性平衡度優異的cBN燒結體上進行平滑性TiAlN和TiCN復合塗層處理的刀具。這些使刀具在高速高效的切削條件下也能保持穩定的使用壽命，並能獲得優異的耐磨損性和穩定的表面粗糙度。高精度加工要求能達到平滑的精加工表面和嚴格的尺寸精度。使用BNC160切削淬火鋼時工件的尺寸精度、切削3km時刀具的損傷形態和表面粗糙度如圖2所示。以往的高精度加工用材質雖然能獲得優良的精加工表面粗糙度，但由於耐磨損性不足會導致尺寸精度不穩定，而BNC160在Rz1.6μm且IT6級的高精度零件的切削加工中也能實現長壽命。

2-3 高效切削用材質New BNC200本公司從2000年起銷售世界首創的塗層cBN材質刀具BNC200，促進了高硬度材料的切削化加工。New BNC200在BNC200的燒結體基礎上進行了改進，與BNC200相比，耐崩損性達到1.5倍以上。New BNC200的母材採用即使在高溫下也能保持強韌性的cBN燒結體，在大切深、大進給量的重載連續切削和斷續切削中也能保持穩定的耐崩損性，是一種優異的通用型刀具。而且New BNC200所採用的TiAlN系塗層，具有優異的高硬度和耐崩刃性能，由於對鋼鐵的化學穩定性好，在淬火鋼切削中表現出優良的耐磨損性。使用New BNC200切削淬火鋼時的切削性能如圖3所示。圖中表示耐磨損性和耐崩損性保持平衡的優良性能。淬火鋼切削中首先要求具有穩定的耐崩損性，因此，New BNC200是淬火鋼切削的首選材質。

2-4 斷續切削用材質BNC300(4)BNC300憑藉燒結體組織的精細化、均質化，降低了崩損前兆的發生，採用TiN系的特殊粘結劑，提高了cBN粒子與粘結劑的結合力。於是提高了cBN燒結體的耐崩損性，BNC300是BNC系列中抗折力最強的材質。與以往塗層相比，採用強度和緊密結合力均大幅提高的TiAlN系特殊陶瓷塗層，可抑制強斷續切削中的塗膜剝離和崩損，提高了耐磨損性。同時具有油孔、細齒等強斷續部和要求刀具耐磨損性的連續部位的零件，在淬火後的斷續切削中BNC300也能保持長使用壽命。BNC300在淬火鋼強斷續切削時的切削性能如圖4所示。BN300在類似U形槽的強斷續切削中，也能發揮優異的耐崩損性和良好的耐磨損性。

最後，這些塗層SUMIBORON BNC系列的適用領域如圖5所示。

3.塗層SUMIBORON BNC系列的使用實例3-1 塗層SUMIBORON BNC系列的切削實例圖6列舉了各種塗層SUMIBORON BNC的切削實例。首先介紹使用BNC100進行高速精加工切削的實例。行星齒輪的內孔加工，受到生產率的制約必須採用250m/min進行高速切削，表面粗糙度為嚴格的Ra=0.4μm規格。本例加工中以往的材質由於月牙窪磨損的進展而產生崩損。而BNC100同時具有優異的耐磨損性和耐月牙窪磨損性，使用壽命達到以往材質的1.4倍，切削距離長達43km。如此，在要求耐磨損性的高速精加工中使用BNC100，可同時實現高速化和長壽命化。

介紹輸入軸零件的外圓連續高精度切削中使用BNC160的實例。本輸入軸加工的要求精度：表面粗糙度規格Rz=1.6μm、尺寸公差16μm。如此高精度切削中，使用以往的cBN材質，磨損進展快，切削80個時表面粗糙度和尺寸精度就開始不穩定了。而BNC160耐磨損性優異，可實現Rz=1.6μm、IT6級的穩定加工，並且使用壽命長達以往cBN材質的1.5倍以上。如此，在Rz1.6μm且IT6級的高精度零件切削加工中，使用BNC160可以實現長壽命化。接著介紹New BNC200的實例。軸承鋼的內孔、端面精加工，由於切削部位壁薄剛性低，常因磨損的進展導致崩損。New BNC200的磨損進展慢，而且耐崩損性優異，刀具壽命延長了2倍。如此，在大切深、高速進給的高效連續加工中，使用New BNC200可實現刀具壽命的穩定化及長壽命化。下面介紹BNC300的實例。淬火鋼齒輪零件的帶油孔外圓、端面斷續加工，端面帶螺栓孔、外圓帶油孔，使用以往cBN材質，端面發生崩損，外圓因耐磨損性不足需頻繁進行尺寸修正。採用BNC300的刀刃處理強化設計HS型，端面無崩損，外形尺寸也穩定，可實現斷續加工的IT6級穩定加工。採用BNC300已成功將加工數量提高到1.8倍。如此，在斷續切削中，由於使用BNC300，能大幅提高抑制崩損的穩定性，實現長壽命化。文章未完，點擊這裡閱讀全文! 來源：toutiao.com

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