工具在一定程度上改变了工艺。工具作为 "针 "和 "脑",如果我们了解它的性能并正确使用,进而改进加工工艺,提高加工效率,就能为企业带来巨大的效益。由于铁铸件硬而脆的特点,决定了工具比普通钢材贵。随着切削技术的进步和刀具材料的发展,如何选择刀具材料已成为机械加工技术人员考虑的问题之一。MOOKTOOL 刀具工程师结合铸铁行业的加工经验,从高速切削和高硬度刀具方面总结经验,不失为一个好办法。铁铸件包括灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、白口铸铁和各种合金铸铁;从可切削性来看,灰铸铁、珠光体球墨铸铁和部分合金铸铁属于易切削材料;而蠕墨铸铁、白口铸铁和高合金耐磨铸铁(如硬度 HRC60的高镍铬合金铸铁)属于难切削材料。

灰口铸铁一直是汽车制造业的主要原材料之一。它被用来制造各种零件,包括发动机缸体、汽缸盖、差速器壳体、轴、飞轮、制动鼓和制动盘。灰铸铁在汽车制造业中的绝对用量大得惊人,而 MOOKTOOL 立方氮化硼工具无疑是灰铸铁加工中最成功的应用。此外,在加工各种冷硬铸铁、耐磨合金铸铁和白口铸铁等高硬度铸铁件时,立方氮化硼刀具已被证明是高效、低成本的切削刀具。但在加工球墨铸铁和蠕墨铸铁时,由于立方氮化硼刀具与游离铁素体的亲和性,仍需进一步研究。针对高强度球墨铸铁的加工,MOOKTOOL 公司推出了立方氮化硼刀具,与普通合金刀具相比,立方氮化硼刀具的使用寿命惊人,成本更低。刀具寿命惊人,分摊到每个工件上的刀具成本大大降低,加工效率可提高数倍。

1.灰铸铁加工工具的材料

虽然球墨铸铁和蠕墨铸铁的应用在不断增加,但灰铸铁的应用依然强劲。在汽车制造业,大量的灰铸铁加工(尤其是制动鼓和制动盘)仍将继续保留。然而,如今的加工条件已与过去不同。由于立方氮化硼刀具的使用,切削速度比 10 年前提高了约 335 米/分钟。高速切削产生的高温可能会溶解切削刀片上的涂层硬质合金,其方式与立方氮化硼刀具和铁素体之间的化学反应非常相似。铸铁工件又硬又脆。在车削铸铁工件时,数控刀片需要承受更高的切削热和切削力。目前,用于车削铸铁工件的数控刀片大多是硬质合金涂层刀片,涂层厚度一般为 8 微米--20 微米的涂层数控刀片在遇到铸件缺陷时,涂层塌陷后合金体外露,导致涂层硬质合金数控刀片在车削铸铁工件时耐用性较低。

专为高速加工灰铸铁(切削速度高达 550 米/分钟)而设计的立方氮化硼刀具已投放市场。这些用于高速切削的立方氮化硼刀具可长期保持高耐磨性,从而提高生产率)。在使用新型 CBN 立方氮化硼刀具粗加工灰铸铁制动盘零件的加工试验中(切削速度范围:400-1658m/min),与使用氮化硅陶瓷刀片相比,刀具寿命延长了一倍。生产率提高了 20-200%。生产率的提高得益于 MOOKCBN 立方氮化硼刀具更好的切削刃韧性,使其可以使用比陶瓷刀片更高的进给量。

2.球墨铸铁和蠕墨铸铁的加工工具

尽管多晶立方氮化硼刀具已被证明是一种优秀的切削刀具材料,但在切削灰铸铁时,它几乎可以达到无限的刀具寿命。遗憾的是,使用立方氮化硼刀具加工球墨铸铁和蠕墨铸铁会受到化学溶解的影响。在这些加工过程中,刀具材料与铸铁中较高的铁含量相互作用,会导致刀具快速磨损。这一问题促使人们需要开发一种能够承受化学影响的工具等级。CBN 就是针对上述球墨铸铁加工机制而开发的。它常用于珠光体球墨铸铁的高速切削,如 QT500、QT600、QT700、QT800、QT900 和其他高强度、高强度石墨铸铁。

为了加工这些新型铸铁材料,要求工具既要有更好的耐磨性,又要有很好的韧性,而同时兼顾这两种性能是很困难的。为了应对这一挑战,许多工具制造商都在努力开发能将这两种性能最佳结合的工具。

3.高硬度和耐磨铸铁加工工具,如奥贝球墨铸铁和白口铸铁

奥贝球墨铸铁是一种新型耐磨合金铸铁。目前的高级正火 QT800-6、QT900-6和奥氏体球墨铸铁 ADI 是名副其实的 "人参铁"!白口铸铁 早在春秋时期,我国就制造出了耐磨性很好的白口铸铁,并将其用作一些抗磨件。这种铸铁具有高碳低硅的特点,硬度高,但很脆。使用最广泛的是高铬白口铸铁,含铬量为 12%至 20%。其结构是形成(cr、Fe )7C3 碳化物。用于加工奥贝球墨铸铁和白口铸铁的 CBN 工具已被证明是可靠的加工工具。白口铸铁又包含高铬白口铸铁(简称高铬铸铁)、中铬、低铬白口铸铁,以及含有普通白口铸铁的普通铸铁。MOOKTOOL 作为超硬刀具行业的先驱,在铸铁材料方面具有很强的影响力。对加工和刀具材料的研究一直遥遥领先,并推出了磨削性能均衡的非金属粘结剂 CBN 刀具材料(MOOKCBN 刀具)。常用于高合金铸铁加工领域,如高铬合金铸铁、高镍铬冷硬铸铁、奥氏体回火球墨铸铁、高硅铬钼合金铸铁等材料。

整体式立方氮化硼刀片用于间歇式翻转渣浆泵部件,例如:整体式 CBN 刀片用于翻转渣浆泵叶轮的外圆。由于叶轮有 5 个叶片,因此属于间歇式切削。刀片的切削参数为:vc=75m/min,ap=5mm,f=0.1mm/r。在切割过程中,叶轮每转一圈,刀具要承受 5 次冲击,一个切削刃每次要承受 3000 多次冲击。切割结果表明,切割工件后不会出现断裂,一个刀片相当于 25 个陶瓷刀片,充分证明了它的耐热性和耐冲击性。它不仅大大降低了刀具成本,还将生产效率提高了 5 倍。.使用立方氮化硼刀片车削内孔,孔深 80mm,切削参数:vc=100m/min,ap=1mm,f=0.内孔一次精车完成,测量两端尺寸一致,无退刀现象。MOOKCBN 耐磨性好,加工零件尺寸一致性有保证;而陶瓷刀具精车需要 3~4 刀才能完成,切削过程中刀刃磨损快,切削阻力增大,出现退刀现象,严重影响加工表面质量的提高。由此可见,陶瓷刀具在高硬度铸件的粗加工中已失去优势。

随着机械行业竞争的日趋激烈,如何通过正确选择加工刀具的材料,改进加工工艺,提高加工效率,降低综合成本,已成为机械加工技术人员考虑的问题。作为针头和脑刀,如果我们了解它们的性能并做出正确的选择,就能为企业带来巨大的效益。