2.立方氮化硼制品的应用 立方氮化硼(CBN)砂轮、刀具、油石、珩磨条等制品已在工具、汽车、轴承、机床、航天、军工等行业中得到了不同程度的应用,且应用领域正不断扩大。CBN制品在各行业中的应用比例见图4。
图4 CBN制品在各行业中的应用比例
(1)CBN磨具 CBN磨具具有硬度高、磨削能力强、加工精度高、使用寿命长、修整频次少、生产效率高、有利于生产自动化等优点,被誉为“半**性磨具”。我国CBN磨具的研究开发始于七十年代中期,通过对丝锥、滚珠丝杠、机床导轨、转子槽、轴承内表面、齿轮、发动机缸套、凸轮轴、曲轴、油泵油嘴及其它难加工材料的磨削加工进行大量试验研究工作,取得了较好的应用效果。目前,我国CBN磨具品种规格已形成系列,CBN砂轮**大直径可达750mm(正在研制1100mm 砂轮),**高使用线速度可达80m/s。某些产品的使用性能已接近甚至超过国外同类产品水平。例如,陶瓷结合剂CBN砂轮在磨加工喷油嘴针阀体的应用中即充分体现了上述优点,采用各种不同砂轮的加工效果比较见表6(被加工零件材料为18CrNi8,淬火硬度58~63HRC)。
又如,用陶瓷结合剂CBN砂轮粗磨汽车冷激铸铁凸轮轴(砂轮直径600mm,使用速度65m/s),与刚玉砂轮相比,耐用度提高100倍以上,寿命提高40倍;砂轮和修整工具的直接费用降低15%,生产效率提高10%,减少了辅助工时,降低了劳动强度,提高了加工质量。 (2)CBN刀具 CBN刀具的**大特点是可以车削硬度大于45HRC的淬火钢零件。由于CBN与铁族金属不产生亲和力,可用于轴承钢(60~62HRC)、工具钢(57~60HRC)、高速钢(>62HRC)等材料的切削加工,可实现以车代磨,大幅度提高加工效率。CBN刀具的另一特点是耐高温,在1000℃时的硬度与硬质合金在常温下的硬度相当,其它性能也很稳定。下面列举几个CBN刀具车削加工实例。 ①加工水泵辐板 辐板材质为Cr15MoV2,硬度60~62.5HRC,工件直径910~1020mm,中心环300/370mm,每把CBN车刀能加工2~3块辐板,而用硬质合金车刀加工,一块辐板即需3把刀具。CBN车刀的使用寿命约为硬质合金车刀的10倍。 ②加工炼钢炉进料斗外壳密封段 工件直径为1000~1200mm,材料为G50Mn2,硬度>55HRC,原用YS2T硬质合金车刀加工需1~1.5小时,采用CBN车刀加工则只需7~8分钟即可完成,大大提高了工作效率,且加工表面粗糙度达到Ra1.6μm以下。 ③加工轧辊 某厂改造中板旧轧辊,轧辊尺寸为300×3400mm,表面硬度为47~50HRC,车加工余量为7mm,单件重量2吨,共需加工6件。原拟用硬质合金车刀加工,但需运到外厂回火后才能车削加工,往返搬运费用很高。采用CBN车刀则可实现在本厂就地加工,一把CBN车刀即可加工一根轧辊,既省时又省力,节省了大量费用。
四、结 语
我国超硬材料的科研和生产发展迅猛,超硬材料在机械加工中的应用也取得了良好效果,应用前景十分广阔。目前存在的主要问题是产品质量有待提高,推广应用工作力度不够。今后,一方面应加大对超硬材料的宣传和推广应用力度;另一方面要加强研究开发工作,提高超硬材料质量,增加制品种类,加强售后服务,尽快缩小与发达国家的差距,充分发挥超硬材料在机械加工中的重要作用。