數控機床

   　所謂的高（gāo）合金（jīn）鑄鐵, 是在普通鑄鐵中加入（rù）合金元素而具有特殊性能的鑄鐵。通（tōng）常加入的合金元素有矽、錳、磷（lín）、鎳、鉻、鉬、銅、鋁、硼等。常見的高合金（jīn）鑄鐵有：高鉻合金鑄鐵（tiě），鎳硬鑄鐵(即高鎳合金鑄鐵或鎳鉻鑄鐵)，含（hán）合金成分的（de）抗磨白口鑄鐵等。其特點在於硬（yìng）度高，耐磨性好，常作為耐磨合金鑄鐵或耐磨合金鑄鋼件，廣泛應用於機器製造（zào）、冶（yě）金軋輥，礦山機（jī）械耐磨件、化工脫硫泵、電力設備行業高鉻耐（nài）蝕泵配件、儀表工業等部門。加工此類合金（jīn）鑄件方式多為車削和銑削，由於硬度高，脆性大，切（qiē）削加工便成了一個問題，選擇正確的刀具材料直接影響加工（gōng）高（gāo）合金（jīn）鑄鐵材料的生產效率，加工質量（liàng）和生產成本，所以（yǐ）正確的（de）選擇刀具材料至（zhì）關重（chóng）要。

　　隨著高合金鑄鐵材料的不斷發展，為實現高效率，低成本的切削加工，人們通過不斷地（dì）研究，先後推出（chū）硬質合金刀具，陶瓷刀（dāo）具和立方氮化硼（péng）刀具三種（zhǒng）刀具材（cái）料，並成（chéng）為高（gāo）速（sù）切削、幹切削和硬切削高合金鑄鐵的三種主要刀具。

　　下麵就通過硬質合金刀具，陶瓷刀（dāo）具和立方氮化硼刀具分別對高合金（jīn）鑄鐵進行加工分析。

　　一、硬質合金刀具加工高合金鑄鐵

　　對於加工高鉻合金鑄鐵，鎳硬鑄鐵(即高鎳合金鑄鐵或鎳鉻鑄鐵)，含合金成分的抗（kàng）磨白口鑄鐵（tiě）等高合（hé）金鑄鐵，常用的硬質合（hé）金刀具牌號（hào）有YG6，YG8等（děng），由於硬質合（hé）金刀體自（zì）身的硬度在HRC71-HRC76，高合金鑄鐵的（de）硬度（dù）一般在（zài）HRC50以上，所以在加（jiā）工高合金鑄鐵時會出現刀具不（bú）耐磨的現象，加工過（guò）程中需（xū）要頻繁換刀。如果是小批量小件或偶爾加工高合金鑄鐵時，在即可滿足工件尺寸精（jīng）度和表麵粗（cū）糙度（dù）要求，加工時（shí）間和刀片更（gèng）換又不影響整體（tǐ）加工經濟效益的情（qíng）況下，可選（xuǎn）擇硬質合金刀具。

　　二、陶（táo）瓷刀具加工高（gāo）合金鑄鐵（tiě）

　　加工高合金鑄鐵硬質合金沒能有效解決，所以繼硬質合金刀具之後推出了陶瓷刀（dāo）具。陶瓷刀具的硬度高於（yú）硬質合金刀具，並可（kě）承受2000℃的高溫，所以具有高溫化學穩定性，良好的耐（nài）磨性，陶瓷刀具切（qiē）削（xuē）時與金屬摩擦力小，不易產生積屑瘤，並且陶瓷刀具主要原料是自（zì）然界很豐富的氮和矽（guī），用它代替硬質合金，可節（jiē）約大量W、Co和Ta等重（chóng）要的金屬，但最大的缺點是脆性（xìng）大，為了提高（gāo）陶瓷（cí）刀（dāo）具的（de）韌性，人們采用了添加某些元素以期提高陶瓷刀具的抗衝擊韌性和抗斷裂性能，陶瓷刀（dāo）具的韌性依次增強順序為：氧化鋁（lǚ）陶瓷刀具—複合氧化鋁陶瓷刀具—氮化矽陶瓷刀具。相當程（chéng）度上增加了陶瓷刀（dāo）具的韌（rèn）性、強度，但還是受其抗（kàng）衝擊（jī）韌性的限製，所以一直（zhí）適（shì）用於精車加工領域中，並且盡量（liàng）避免斷（duàn）續切削（xuē）。粗加（jiā）工時，由於大型鑄造高合金鑄（zhù）鐵件表麵會有（yǒu）鑄造缺陷，陶瓷刀具加工過程中容易導致刀片破損。

　　三、立（lì）方氮化硼刀具加工（gōng）高合（hé）金鑄鐵

　　根據以上情況，人們又（yòu）研發出立（lì）方氮化硼刀具（jù），立方氮化（huà）硼刀（dāo）具在無機非金屬材料學中（zhōng），也屬於（yú）陶瓷材料中的一種，但立方氮化硼刀（dāo）具的硬度比陶瓷刀具高很多，由於硬度高，與金剛石並稱為（wéi）超硬材料，它有極好的（de）高溫硬度（dù），盡管比硬質合金刀片脆，但與陶瓷刀具相比，衝擊強度和抗破碎性（xìng）能有明顯提高。

　　目前，立方氮化硼刀具（jù）在黑色金屬加工（gōng）領域，是耐磨性能最好的刀具（jù）材料，經過論證，立（lì）方氮化硼（péng）刀具的壽（shòu）命一般是硬質合金刀片和陶瓷刀具的幾倍到幾十倍，常用來加工硬（yìng）度高於HRC48的難（nán）加工材料。例如我國華菱超硬立方氮化硼刀片（piàn）BN-K10牌號就在加工高（gāo）鉻合（hé）金鑄鐵和鎳硬鑄鐵領域取得了很好（hǎo）的效果，特點在於具有高硬度高（gāo）耐（nài）磨性，並且耐（nài）高溫性能優異，與（yǔ）硬質合（hé）金刀具相比提高了（le）加工效率，並降低了加工成本。但BN-K10牌號(如下圖)屬於（yú）焊接式立方氮化（huà）硼刀片，所以一般應用於精加工（gōng），吃刀深度在0.3mm以下。

　　我國華菱超硬是一家（jiā）集立方氮化硼刀具（CBN刀具）研發（fā），生產，銷售服務於一（yī）體（tǐ）的中國民族品牌刀具企業，一直致力於高硬度切削和高速切削領域完整的刀具產品及方案設計。目前被廣泛應用於高（gāo）硬度材料，熱處理後的高硬度工件，和其他難切削材料的零件領域。在超硬刀具學術界（jiè）享（xiǎng）有很高聲譽。作為超（chāo）硬刀具國產化先驅，是硬材料加工（gōng）和高（gāo）速（sù）切削中最知名的（de）刀具品（pǐn）牌。

　　隨著華菱超硬對立方氮化硼刀具（CBN刀具）的不斷研究，最終研發出一款整體聚晶立方氮化硼刀片BN-K1牌號（如下圖），是專門（mén）針對高鉻合金（jīn）鑄鐵，鎳硬鑄鐵(即高鎳合金（jīn）鑄鐵或鎳（niè）鉻鑄鐵（tiě）)，含合金成分的抗磨（mó）白口（kǒu）鑄（zhù）鐵等高合金鑄鐵材料研發，屬於非金屬粘（zhān）合劑立方氮化硼刀片，其特（tè）點（diǎn）除了較高的硬度和耐磨性和可實現高速切（qiē）削之外，還有良好的抗衝擊（jī）性和韌（rèn）性，適合大批（pī）量生產加工（gōng）各種高合金鑄鐵材料，粗加工和精加工均可。

　　下麵就簡單介紹一下華菱超硬立方氮化（huà）硼刀具BN-K1牌號加（jiā）工高合金（jīn）鑄鐵的案例。

　　四、華菱超硬（yìng）立方氮化硼刀片（piàn）BN-K1牌（pái）號車加工（gōng）高合金鑄鐵案（àn）例

　　（1）對於HSD75以（yǐ）上的高合（hé）金鑄鐵軋輥，因軋輥硬度較高，並且（qiě）大件高合金鑄鐵軋（zhá）輥毛坯一般會有鑄造缺陷，對刀片的抗衝擊性（xìng）、耐高溫、耐磨損性能要求很高；目前，加工此類（lèi）高合金鑄鐵軋輥常用立方氮化硼（péng）刀（dāo）片BN-K1牌號。此刀（dāo）片保持了立方氮化硼刀具硬度及（jí）耐磨性能優異（yì）之外，抗衝擊韌性較好（hǎo），不（bú）易（yì）崩損，可對高合金鑄鐵軋輥拉荒粗車，能承受（shòu）較（jiào）大的（de）切削深度，金屬切除率高。

　　以車加（jiā）工鎳鉻合金鑄鐵軋輥為例（如圖）

　　軋輥硬度：HSD80
　　加工刀具：BN-K1
　　切削參數：ap=4mm
　　　　　　　Fr=1mm/r
　　　　　　　Vc=55m/min
　　切削方式：幹式切（qiē）削。

　　華菱BN-K1與陶瓷刀片的效果對比如下圖：在華菱BN-K1牌號的進給量是陶瓷刀片的兩倍的基礎上，華菱BN-K1牌號的單刃壽命是陶瓷刀（dāo）片的六倍，即提高了加工效率，又降低（dī）了加工成本。

　　（2）以BN-K1牌號斷續切削高鉻合金鑄鐵渣漿泵葉輪（lún）為例：由於高合金鑄鐵葉輪有（yǒu）5枚（méi）-8枚葉片，在車削外圓和端麵時，存在斷續切（qiē）削。BN-K1牌號刀具的車削參數為：vc=75m／min，ap=2.5-5mm，f=0.1mm／r。在（zài）車削高合金鑄鐵零件過程（chéng）中，葉輪每轉一周刀具要承受5次-8次衝擊，一次走（zǒu）刀一個刀刃要承受3000多次衝（chōng）擊（jī）。結果顯示：BN-K1牌號立（lì）方（fāng）氮化硼刀具斷續切削過程中沒有產生斷裂破碎，一片刀具相當於7片陶瓷（cí）刀（dāo）具，充（chōng）分展現了立方氮化硼刀具（jù）的抗（kàng）衝擊性，不（bú）僅降低了刀具的（de）使用成本，車削效率（lǜ）也（yě）提高了5倍。

　　五、總結

　　隨著各種高合金高硬度等難加（jiā）工材料的迅速發展，對切削刀具行業來說也是一種（zhǒng）挑戰，對於刀具（jù）企業來講，隻有不斷突破（pò），不斷研究開發新型的更耐磨的且具有抗衝擊韌性的刀（dāo）具材料或刀具牌號（hào），以及適用於提高（gāo）加工效率的組合刀具結構，才能盡快實現高速切削（xuē）刀具國產化，進一步推動我國機械製造工（gōng）業的發展。