车削加工粉末冶金用立方氮化硼刀片
众所周知，粉末冶金是一种使零件可以“接近最终形状”的成型工艺，广泛应用于汽车、农机生产等行业。粉末冶金零件虽然只需少量的加工，但是极其难加工，这主要是由于粉末冶金材料的多孔性结构所引起的，多孔结构降低了刀具的使用寿命。目前加工粉末冶金零件的刀具材料有硬质合金，金属陶瓷，立方氮化硼等，本文主要介绍了粉末冶金零件难加工的原因，及采用立方氮化硼刀片车削加工粉末冶金零件的应用案例。 

粉末冶金零件难加工的原因
 
虽粉末冶金零件只需少量的加工，但是加工粉末冶金零件是极其困难的，这主要是由于粉末冶金材料的多孔性结构引起的。
多孔性会致使（1）切削刃不耐磨；（2）切削刃温度高，引起刀片磨损和变形；（3）内在的多孔结构引起表面面积增加，使热处理时发生氧化或碳化，并且这些氧化物和碳化物很硬很耐磨；（4）由于孔隙的存在，在较小的面积内硬度值也有一定的波动。测得的宏观硬度虽为HRC20-35 ，但组成零件的颗粒硬度会高达HRC60 ，这些硬颗粒会导致严重而急剧的刃口磨损；（5）很多粉末冶金零件热处理后更硬，强度更高。（6）零件里可能会有掺夹杂物的存在。这些问题都会称为粉末冶金零件难加工的问题。
粉末冶金车削加工刀具的选择
    目前，加工粉末冶金的刀具材料有硬质合金、金属陶瓷和立方氮化硼，当粉末冶金零件的硬度低于HRC35，并且颗粒本身硬度不超出范围时，金属陶瓷刀具通常是可选择的刀具之一。金属陶瓷很硬，能有效阻止积屑瘤且能承受高速。
 
    而CBN刀具因其高硬度和耐磨性而适合于粉末冶金零件的车削加工，当颗粒硬度超过HRC50时，不管宏观硬度值是多少，立方氮化硼刀片是可用的。目前常见的CBN刀具材质有BN-K10材质和BN-K50材质，其中BN-K50材质是粉末冶金加工刀具新材料，可微断续切削粉末冶金，BN-K10材质主要用于连续切削工况，吃刀深度≤0.5mm，是目前加工粉末冶金的理想刀具材质。

立方氮化硼刀片加工粉末冶金零件的切削参数
由于每个零件的大小不同，工况不同，机床刚性不同，因此在加工粉末冶金零件时切削参数有所调整，因此刀具厂家一般只提供一个范围（如下表），从低到高调整至更合理的切削参数值。 
 
 
 
 
 
加工材质
 
 
 
推荐切削参数
 
 
 
刀具材质
 
 
 
 
 
切削速度
 
Vc（m/min）
 
 
 
吃刀深度
 
ap(mm)
 
 
 
进给量
 
Fr（mm/r)
 
 
 
 
 
粉末冶金
 
 
 
90-180
 
 
 
≤0.5mm
 
 
 
0.1-0.2
 
 
 
BN-K10，
 
BN-K50
 
 
 
 
 
 
 
立方氮化硼刀片BN-K50材质车削加工粉末冶金带轮的案例
 
 
 
 
 
 
 
加工材料：粉末冶金，微断续加工，HRC38
 选用刀片：BN-K50 DCGW11T304
 切削参数：ap=0.2mm，Fr=0.1mm/r，Vc=150m/min，干切
 
 
 
 
 
刀具材质
 
 
 
表面粗糙度
 
 
 
刀具寿命
 
 
 
 
 
BN-K50材质
 
 
 
≤Ra0.8
 
 
 
450件
 
 
 
 
 
某品牌PCBN
 
 
 
Ra1.0
 
 
 
300件
 
 
 

立方氮化硼刀片BN-K10材质车削加工粉末冶金气门座圈的案例

 
 
 
 
 
 
加工材料：粉末冶金气门座圈
 
选用刀片：BN-K10 CCGW060204
 
切削参数：ap=0.05mm，Fr=0.03mm/r，Vc=160m/min，干切
 
 
 
 
 
刀具材质
 
 
 
切削速度
 
 
 
刀具寿命
 
 
 
表面粗糙度
 
 
 
 
 
BN-K10材质
 
 
 
160m/min
 
 
 
400件
 
 
 
≤Ra0.8
 
 
 
 
 
某品牌PCBN
 
 
 
130m/min
 
 
 
280件
 
 
 
Ra1.0
 
 
 

        而采用切削参数为v=90m/min、ap=0.5mm、f=0.1mm/r，并使用切削液时，切屑呈暗红色的“半熔态”，沿副刀刃方向流出，切削温度很高。在高温高压作用下造成粘结磨损；零件表面端跳动值在0.02mm左右。与硬质合金相比，CBN刀片车削粉末高温合金的刀具的后刀面磨损量VB要小得多，而且CBN刀片的精车精度可以得到保证。在质量相差不大的情况下，CBN的刀具寿命明显要高于涂层硬质合金。     精车粉末冶金（铁基）刀片