近年來,說起以車代磨、以銑代磨加工淬硬鋼,通常首先想到運用立方氮化硼(cbn)刀具材料,cbn的微粒硬度達hv8000~9000,其燒結(jié)體pcbn的硬度可達hv3000~5000,耐熱性達1400~1500℃。pcbn在800℃時硬度還高于陶瓷與硬質(zhì)合金的常溫硬度,故可以硬質(zhì)合金3~5倍的切削速度進行切削,且其化學(xué)穩(wěn)定性好,在1200~1300℃高溫下,也不會與鐵系材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),與碳也是在2000℃時才會發(fā)生反應(yīng)。cbn對各種材料的粘結(jié)、高溫時的擴散作用也比硬質(zhì)合金小得多,因此特別適合加工鋼鐵材料。cbn的導(dǎo)熱性為硬質(zhì)合金的20倍,僅次于金鋼石,且其導(dǎo)熱性隨著溫度的提高而增強。cbn與不同材料的摩擦系數(shù)僅為0.1~0.3,且隨著切削速度的提高,摩擦系數(shù)會下降,而硬質(zhì)合金的摩擦系數(shù)為0.4~0.6。
三菱材料公司較早開發(fā)了cbn材料的立銑刀,其cbn-2xlb型r1x5球頭立銑刀(即球頭半徑為1mm,頸長為5mm)可以20000r/min的轉(zhuǎn)速、1700mm/min的進給量、0.05mm的切深(背吃刀量)銑削60hrc的skd11模具鋼。切削了800米以后,后刀面僅磨損0.03mm。若將切深提高到0.1mm(即在較高切削負荷下),在切削了400米以后,后刀面磨損高度僅為0.022mm。由于其球頭精度高(r公差為±5μm,外徑公差0~10μm),加工精度很高,為保持同樣的高精度,一把cbn高精度球頭立銑刀所能加工的表面,若換用相同精度的硬質(zhì)合金球頭立銑刀,則需要7~8把。
在切削淬硬模具鋼時,若選擇cbn材料,雖然價格較貴,但因切削速度高,可以縮短加工時間,延長刀具壽命,提高產(chǎn)品質(zhì)量,因此可能具有更好的經(jīng)濟性。
當(dāng)然,如果脫離實際加工條件,一味選用新型刀具材料,也可能會增大加工成本(cbn刀具的價格約為硬質(zhì)合金刀具的6~10倍)。另外,使用新型刀具材料時,若切削條件選擇不當(dāng),也會影響加工質(zhì)量與刀具壽命。因此,應(yīng)對整個加工任務(wù)進行評估,綜合權(quán)衡生產(chǎn)批量、加工時間、機床和刀具性能,在保證加工質(zhì)量的前提下,在切削速度較低等條件下,也可以選用價格較低的涂層硬質(zhì)合金刀具,同樣可以實現(xiàn)較好的加工效果。