随着机械制造业的不断发展，对灰铸铁工件的质量要求越来越高，在加工灰铸铁工件时，表面粗糙度和形位公差是加工质量的最基本保证；而加工效率也决定了汽车零部件行业的竞争力。采用数控车床加工灰铸铁零件可提高加工效率，选择正确的刀具材料可保证灰铸铁的质量要求。

　　下面就简单介绍一下灰铸铁的特性及如何选择刀具材料加工灰铸铁。

　　一、灰铸铁的特性及机床的选择

　　灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁，主要成分是铁、碳、硅、锰、硫、磷，是应用最广的铸铁，其产量占铸铁总产量80%以上。灰铸铁又称为灰口铸铁，其石墨形态呈条片状。

　　灰铸铁材料的性能特点：（1）强度性能较差；（2）硬度特点：在铸铁中，布氏硬度和抗拉强度的比值很分散。同一个硬度时，抗拉强度有一个范围。同样，同一强度时，硬度亦有一个范围，这是因为强度性能受石墨影响较大，而硬度基本上只反映基体情况所致；（3）较低的缺口敏感性；（4）良好的减震性；（5）良好的减摩性。并且由于其价格低廉，生产工艺简单，所以至今仍被大量使用于刹车盘，制动鼓，飞轮等汽车零部件，以及电机行业的电机壳（机座），电机端盖；空调压缩机零部件；以及汽车变速箱，缸体，机床导轨的切削加工中。

　　由于部分灰铸铁零件属于消耗品，需求量大，采用数控机床加工灰铸铁。采用数控机床加工灰铸铁相比普通机床来讲，即提高了加工效率，又降低了人工及其他辅助生产成本。但部分灰铸铁在浇铸时，为了提高灰铸铁间的机械性能，往往在配料时有意地降低碳、硅含量或稍稍增大铸件的冷却速度。在这种情况下，铸件表面或边缘部位，尤其是在薄壁部位往往会出现白口组织，造成切削加工困难。因此在切削加工灰铸铁零件时，选择的刀具材料至关重要。

　　二、如何选择数控刀具加工灰铸铁

　　目前，加工灰铸铁的数控刀具有硬质合金刀具，陶瓷刀具和立方氮化硼刀具（CBN刀具）。

　　（1）硬质合金刀具：常采用硬质合金刀具的牌号有YG6，YG6X等，加工灰铸铁时由于硬质合金对线速度敏感，线速度越高，刀具耐用度就越低，导致换刀频次高，最终影响加工效率且增加刀具费用（小批量选择硬质合金刀具较经济）；

　　（2）陶瓷刀具：陶瓷刀具的硬度虽高于硬质合金刀具，但由于脆性大，遇到硬质点，白口组织易崩刀，对于精铸件或者余量尺寸均匀的灰铸铁件可选择陶瓷刀具；

　　（3）立方氮化硼刀具：立方氮化硼刀具的硬度高于硬质合金刀具和陶瓷刀具，由于缺点和陶瓷刀具一样脆性大，只能小进给量小吃刀深度的加工灰铸铁。之后随着我国华菱超硬的不断研究、实践，最终研制出非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-S30牌号，与传统的CBN刀具相比增加了韧性，不仅硬度高，耐磨性好，抗冲击韧性强，而且在保证工件精度要求的同时，可实现高速切削，遇到硬质点，白口组织不需要先退火，可直接加工工件且不崩刀。

　　华菱超硬前身是河南超硬材料研究所，是专业生产立方氮化硼刀具等超硬材料制品的高新技术企业，自创业以来，一直为客户提供专业，高效的刀具、刀具方案。目前被广泛应用于高硬度材料，热处理后的高硬度工件，和其他难切削材料的零件领域，拥有众多被客户所信赖的刀具牌号。在超硬刀具学术界享有很高声誉。

　　以下是华菱超硬立方氮化硼刀具(数控刀具)加工灰铸铁常用的切削参数及其刀具牌号表。

　　华菱超硬立方氮化硼刀具（数控刀具）加工灰铸铁常用的切削参数及刀具牌号表

　　华菱超硬非金属粘合剂立氮化硼刀具（数控刀具）BN-S30牌号（如下图）的优势在于：（1）硬度高；（2）抗冲击韧性和耐磨性兼优：即延长了刀具寿命，又降低了刀具费用；（3）可实现高速切削：即提高加工效率，又降低加工成本；（4）粗、精车均可，可以干式切削，也可加切削液切削。

　　用于灰铸铁精加工的数控刀具除了BN-S30牌号，还有BN-K20牌号（如下图）和BN-S300牌号（刀片图样和BN-S30牌号一样），两种刀具一起精加工灰铸铁，称为组合刀具。其中BN-K20牌号属于焊接式立方氮化硼刀具，优势在于刀片夹紧方式更灵活，多刃口数量；耐磨性优异；BN-S300牌号属于整体式立方氮化硼刀具，其特点在于优异的锋利型，适用灰铸铁工件的精加工和半精加工，组合刀具BN-S300牌号和BN-K20牌号加工灰铸铁，不仅可进行高速切削，提高加工效率和降低加工成本，而且能够获得很好的内孔光洁度和亮度。

　　下面就通过案例介绍一下非金属粘合剂立方氮化硼刀具（数控刀具）BN-S30牌号加工灰铸铁的效果。

　　三、华菱超硬非金属粘合剂聚晶立方氮化硼刀具BN-S30牌号加工灰铸铁零件飞轮的案例（如下图）。

　　用户在数控立车上进行粗精车外圆和端面，由于工件直径300-419mm不等，前后面的车削时间长。

　　用日本某硬质合金涂层刀片：吃刀深度ap=2.5mm（粗加工），ap=0.3mm（精车），线速度270-330m/min；粗加工和精加工前后面所用工步工时分别为5分钟和4.5分钟。

　　华菱超硬非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-S30牌号：吃刀深度ap=2.5mm（粗加工），ap=0.3mm（精车），线速度650-720m/min；工步工时分别为1.5分钟和75秒。（走刀量不变，同为0.2-0.45mm/r)。

　　对比效果：非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-S30牌号在线速度比硬质合金刀具高一倍的基础上，刀具寿命是硬质合金的15倍。即提高了加工效率，又降低了加工成本。

　　四、华菱超硬非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-S30牌号加工灰铸铁刹车盘案例。

　　(1)华菱超硬BN-S30牌号粗车和半精车灰铸铁案例（如下图）：加工零件：刹车盘；切削参数：ap=2.5mm，Fr=0.45mm/r，Vc=350m/min；切削方式：干式切削。加工效果：华菱超硬BN-S30牌号的生产节拍是涂层硬质合金刀具的二分之一，并且BN-S30牌号采用干式切削，降低环境污染，比涂层硬质合金刀相比较环保，并且使用寿命长。

　　（2）对于一些航空刹车盘(也称为制动盘)等零件，由于预留精车余量和工件材料的差异，华菱超硬研制出另一种整体聚晶立方氮化硼材料刀具BN-S300牌号，精加工刹车盘的切削参数：ap=0.25mm，Fr=0.2mm/r，Vc=800m/min。干式切削。可双刀同时进行切削（如下图），不但保证了被加工工件的平行度，而且加工效率是依次加工正反两面的两倍。

　　五、总结

　　随着汽车行业的迅速发展，汽车零部件的使用寿命和质量要求也在提高，机械制造商都在思考怎样才能得到高效率，高质量，高使用性能的汽车零部件，这对刀具行业来说是打破国外立方氮化硼刀片高速切削灰铸铁领域的垄断局面的最好机会。只要研制出耐磨性和抗冲击性兼优的刀具材料，刀具牌号及组合刀具，就可打破国外立方氮化硼刀片的垄断局面，进一步推动中国机械制造业的发展。