切削刀具材料的不斷進(jìn)步在機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展中扮演重要角色。使用新刀具材料帶來的性能提高及刀具壽命的增加使得按嚴(yán)格的尺寸精度和表面粗糙度要求來確保大量生產(chǎn)零件的互換性成為可能。
PCBN(立方氮化硼)是自然界中硬度僅次于金剛石的礦物質(zhì)(顯微硬度達(dá)8000～9000HV)。用PCBN材料制造的刀片是加工黑色金屬硬度最高的刀片。它的良好的熱硬性(耐熱達(dá)1400～1500℃)、抗氧化性(在1200～1300℃也不與鐵系材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng))和抗斷裂韌性賦予PCBN系列刀片在實(shí)際切削中表現(xiàn)出極其優(yōu)秀的特性。目前60%PCBN刀具用于汽車制造業(yè)，包括用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)箱體、剎車盤、傳動(dòng)軸、氣缸孔、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出氣閥座等。另外，20%的 PCBN刀具用于重型設(shè)備(如軋輥等)的加工。PCBN刀具在許多需要提高加工效率的加工中也很受歡迎。隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，尤其是汽車制造業(yè)中柔性生產(chǎn)線(FMS)的大量應(yīng)用為PCBN新牌號(hào)材料的應(yīng)用提供很好的契機(jī)。
1 SECOMAX 系列CBN 刀片技術(shù)性能指標(biāo)
表1 SECOMAX 系列CBN 刀片的技術(shù)性能指標(biāo)
| 刀片種類 |
CBN含量
(%) |
晶粒尺寸 |
粘結(jié)劑 |
型式 |
| CBN10 |
50 |
2 |
TiC |
硬質(zhì)合金基體 |
| CBN20 |
80 |
6 |
Ti&Al |
硬質(zhì)合金基體 |
| CBN30 |
90 |
8 |
Al |
整體 |
| CBN100 |
50 |
2 |
TiC |
整體 |
| CBN150 |
45 |
0.5 |
TiN |
硬質(zhì)合金基體 |
| CBN300 |
90 |
22 |
Al |
整體 |
從表1可以看出PCBN的發(fā)展歷程:從原先只有一個(gè)刃口的釬焊式刀片發(fā)展到整體式刀片(多至8個(gè)刃口)。SECO公司的CBN100整體刀片是CBN10的改進(jìn)型，CBN100是細(xì)顆粒的整體PCBN刀片，PCBN含量(50%)較少，其低熱傳導(dǎo)性的特性可使切削熱集中在切削區(qū)域，可大大改善淬硬鋼精加工時(shí)的效果。CBN100可用于淬硬鋼，硬化處理過的合金及燒結(jié)鋼等一些高硬度材料的精加工，CBN150中的PCBN含量(45%)也較低，是將PCBN材料焊接在硬質(zhì)合金基體上的一種刀片，具有非常出色的抗沖擊韌性，可用于切削狀況比較惡劣甚至斷續(xù)切削的較高硬度工件的加工。
CBN300 是在CBN30基礎(chǔ)上用特殊工藝改變顆粒度尺寸大小得到的抗沖擊牌號(hào)，可用于斷續(xù)切削。CBN300是一種純CBN燒結(jié)體，含PCBN量(90%)較高。具有很好的耐磨性、優(yōu)良的導(dǎo)熱性和抗沖擊性，同已有的PCBN產(chǎn)品相比，是一種新的更成熟的PCBN產(chǎn)品�？捎糜谥楣怏w灰口鑄鐵的粗精加工、淬硬鋼粗加工、冷硬鑄鐵的加工、錳鋼的加工甚至硬質(zhì)合金等材料的加工。由于其良好的抗沖擊性，CBN300不僅可用于車削硬材料(HRC>45)，同時(shí)在銑削工件上也表現(xiàn)卓越，完成了PCBN刀片從車削應(yīng)用到銑削應(yīng)用的飛躍。
