超硬材料刀具目前主要有單晶金剛石刀具道婚，聚晶金剛石（PCD）刀具,化學(xué)氣相沉積（CVD）的金剛石刀具,聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具等筋岛。它不僅是加工高硬度材料的理想刀具茫孔，而且用超硬材料刀具替代普通刀具進(jìn)行切削淹冰，可以實(shí)現(xiàn)鑄库车、鍛毛坯件的高速、高效加工和/或一次性完成粗樱拴、精加工柠衍。超硬材料刀具是完全適用于高速、精密和自動(dòng)化加工的晶乔。尤其是在以車(chē)代磨枪岖、以銑代磨方面，它適用于成形奖肋、仿形及定尺寸的精密磨削仑连，并使磨削質(zhì)量顯著提高、磨削效率得到數(shù)倍乃至數(shù)十倍的提高遣拔。它不但能防止工件表面燒傷瀑尔、微裂紋、缺口、變質(zhì)層過(guò)深等缺陷元糯，而且能提高工效贺勿、降低消耗和磨削成本。它具有高效旷程、低耗甩卷、適應(yīng)性強(qiáng)、制造周期短等優(yōu)點(diǎn)起衫。目前已在汽車(chē)林索、摩托車(chē)、航空洪灯、礦山坎缭、電子、玻璃等行業(yè)機(jī)械加工中得到廣泛應(yīng)用签钩。

　　1.在機(jī)械加工中的的應(yīng)用

　　1.1在車(chē)削加工中的的應(yīng)用

　　1.1.1車(chē)削鋼件

　　加工淬硬鋼時(shí)掏呼，超硬材料刀具能以車(chē)代磨。由于切削的深度比磨削高十幾倍铅檩，可提高效率4倍以上憎夷，加工成本下降到原來(lái)的1/5。

　　用PCBN刀具精車(chē)硬度高于45HRC的淬硬鋼效果最好,切削速度一般為80～120m/min昧旨。高硬度工件切削速度宜取低值拾给，如硬度為70HRC的工件，切削速度宜選60～80m/min兔沃。精車(chē)的切削深度在0.1～0.3mm蒋得，進(jìn)給量在0.05～0.025mm/r，加工表面粗糙度為Ra0.3～0.6μm,尺寸精度可達(dá)0.013mm乒疏。若采用剛性好的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控車(chē)床,且PCBN刀具的剛性好额衙、刃口鋒利，則精車(chē)表面粗糙度可達(dá)Ra0.3μm善薪，尺寸精度0.01mm氛拜，可達(dá)到數(shù)控磨床加工的水平。

　　某廠(chǎng)原采用磨削工藝加工小齒輪由瞒，一班僅能加工100個(gè)子钾；現(xiàn)采用PCBN刀具車(chē)削，切削參數(shù)采用：v=60～120mm/min个懒，f≤0.12mm/r团弧，ap≤0.1mm，一班能加工400個(gè)小齒輪酌非。此外胃肖，分?jǐn)偟矫總€(gè)齒輪的加工成本也有所下降吸自。

　　如用PCBN刀具加工滲碳淬火的20CrMnTi汽車(chē)變速箱同步器套撥叉(HRC58～62)叭静，切削速度V=150mm/min徊激，進(jìn)給量?=0.1mm/r，ap=0.2～0.3mm给庶，刀具切削行程達(dá)到9.58km贿汞。以車(chē)代磨后，效率提高4倍以上耸黑，加工成本降低為原來(lái)磨削工藝的1/3～1/2桃煎。

　　荷蘭Hembrug公司在MikroturnCNC系列超精車(chē)床上采用PCBN刀具精車(chē)淬硬EN21軸承鋼(HRC62)、美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工藝研究院Y.KevinChou和ChrisJ.Evans采用SumitomoBN系列PCBN刀具加工AISIM50鋼(HRC62～64)大刊、英國(guó)DeBeers工業(yè)金剛石公司M.A.Fleming在DeltaTurn40車(chē)床上采用AMBORITEDBN45刀具車(chē)削EN31軸承鋼等为迈，都實(shí)現(xiàn)了納米切削。

　　超硬材料刀具加工鋼件的例子還有使用長(zhǎng)城機(jī)床廠(chǎng)的CK7820數(shù)控車(chē)床加工重型汽車(chē)變速器中的二軸的20CrMnTiHA3多檔花鍵沉割槽（HRc58～63）缺菌、使用1A616機(jī)床加工礦山機(jī)械的45號(hào)鋼Φ48h6傳動(dòng)軸（HRc42～45）葫辐、在可無(wú)級(jí)變速的CA6140車(chē)床上使用PCBN刀具精密車(chē)削GCr15淬硬軸承鋼工件（分別為30HRc、40HRc伴郁、50HRc耿战、60HRc和64HRc）等。

　　將經(jīng)過(guò)特殊磨削的PCBN刀具用于超精密車(chē)床上焊傅，在切削深度為15～20μm剂陡、進(jìn)給量為0.608μm/r轉(zhuǎn)的條件下,切削加工表面光潔度可達(dá)Rmax=0.0254μm。在一般精密數(shù)控車(chē)床上切削不銹鋼狐胎，可獲得Rmax=0.2μm以?xún)?nèi)的表面粗糙度鸭栖。

　　1.1.2車(chē)削鑄鐵件

　　加工硬鑄鐵時(shí)，只要硬度達(dá)到中等硬度水平(HRc45)粮按，采用超硬材料刀具刀具就會(huì)取得良好的加工效果,非常適合于大批量生產(chǎn)線(xiàn)上高速加工气穴，在汽車(chē)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋上的排氣閥座晌箍，采用銅肉敏、鉬高鉻合金鑄鐵（HRC44）材料，其加工方法一般有銑剿恬、車(chē)兩種工藝,大多在自動(dòng)線(xiàn)上索击，與拉鉸導(dǎo)管孔一道加工，v=71.6m/min铡暂，?=26.5mm/min邢侵，ap=1.0mm，采用PCBN整體刀片加工倡油，平均耐用度為1,200個(gè)閥座版鳞，加工表面粗糙度Ra0.4μm，錐面擺差≤0.05mm，刀具壽命高程腹，質(zhì)量穩(wěn)定匣吊。

　　在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)上，灰鑄鐵缸體的缸孔精加工要求缸孔加工尺寸精度高寸潦、表面粗糙度小色鸳、穩(wěn)定性好；由于生產(chǎn)線(xiàn)加工節(jié)拍快见转，要求切削速度高(通常V≥500m/min)命雀，刀具壽命長(zhǎng)(加工孔數(shù)≥1000)，且倒角斩箫、止口吏砂、粗精鏜等多個(gè)工位的刀片壽命均應(yīng)滿(mǎn)足耐用度要求。采用PCBN刀具即可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的高速切削及高穩(wěn)定性加工乘客；其典型切削參數(shù)為：V=500m/min狐血，f=0.2～0.4mm/r，ap=0.2～0.7mm寨典；加工表面粗糙度Ra≤1.6μm氛雪，刀具壽命>1,000件。

　　采用PCBN刀具加工含硼鑄鐵缸套耸成，切削參數(shù)：V=200m/min灶昏，f=0.1mm/r，ap=0.2～1mm台泥，加工表面粗糙度Ra≤1.6μm言雀，精度IT6，兩次刃磨之間必胜，刀具壽命>100件刚哼，可實(shí)現(xiàn)“以車(chē)代磨”。由于采用干式切削誓梦，避免了切削液及砂輪灰塵對(duì)環(huán)境的污染,切屑也可回收再利用,符合清潔化生產(chǎn)要求丹残。

　　用PCBN刀具車(chē)削灰鑄鐵剎車(chē)盤(pán),切削速度一般700～2,000m/min，如上海通用汽車(chē)公司采用Seco刀具公司PCBN300型刀片夯饲，切削速度可以達(dá)到2搬体，000m/min。

　　1.1.3車(chē)削合金工件

　　采用PCD刀具車(chē)削鋁合金輪轂,切削速度可為V=500～1000m/min撑雨，?推薦0.05～0.5mm/r垮川，ap一般為0.5mm～3mm。

　　PCBN刀具車(chē)削高鈷鉻鉬耐蝕耐熱合金戴卜，切削速度達(dá)160m/min逾条，是硬質(zhì)合金刀具的8倍琢岩。

　　一般含硅量低于10%的鋁合金，用硬質(zhì)合金切削工具即可师脂。但含硅量超過(guò)10%,就只能借助PCD担孔。當(dāng)前采用的高硅鋁合金含硅量均在12%以上，有些已超過(guò)18%危彩，因此車(chē)削高硅鋁合金汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞等非PCD莫屬攒磨。

　　車(chē)削粉末高溫合金FGH95也使用PCBN刀片泳桦。

　　1.1.4車(chē)削其它材料

　　氧化鋁陶瓷密度3.9g/cm3汤徽，硬度HV2100～2300，抗彎強(qiáng)度300MPa灸撰，抗壓強(qiáng)度300MPa谒府，用PCD刀具采用濕式切削，V=20～70m/min浮毯，?=0.025～0.10mm/r完疫，ap=0.2mm；加工效率明顯提高债蓝，是金剛石砂輪磨削的3～5倍躯饿，刀具壽命可達(dá)10～30min。

　　用PCD刀具車(chē)削電動(dòng)機(jī)整流子的紫銅換向器缚宜，典型切削參數(shù)為：V=300m/min犯弯，?=0.08mm/r，ap≤0.15mm型圈；加工表面粗糙度Ra0.1～0.2μm意澡，刀具壽命>5,000件。而采用硬質(zhì)合金刀具只能加工幾件喜拥。

　　1.2在銑削加工中的的應(yīng)用

　　用PCBN刀具銑削灰鑄鐵蒜丙，切削速度達(dá)1,000～000m/min；用PCD刀具銑削鋁合金抹欢，速度可達(dá)3溯童，000～4，000m/min脉织。

　　加工鋁合金缸蓋的PCD面銑刀求馋，銑削速度已達(dá)4，021m/min抚垃，進(jìn)給速度5喷楣，670mm/min，效率是我國(guó)20世紀(jì)90年代初引進(jìn)生產(chǎn)線(xiàn)的兩倍鹤树。

　　精加工灰鑄鐵缸體的CBN面銑刀铣焊，銑削速度達(dá)2逊朽，000m/min，是硬質(zhì)合金面銑刀的10倍曲伊。

　　銑削玻璃的PCD螺旋內(nèi)排液面銑刀叽讳，直徑有10mm、12mm坟募、16mm岛蚤、20mm多種規(guī)格，在玻璃深加工中得到廣泛應(yīng)用懈糯。

　　在X53K立式銑床上涤妒，用PCBN立銑刀銑削Cr12MoV（HRc59～61）和45鋼（HRc50～53）材料的研究，為該類(lèi)刀具的實(shí)際應(yīng)用提供了有益的參考數(shù)據(jù)赚哗。

　　PCD刀具在銑削石墨時(shí)有很高的耐磨性她紫，很多專(zhuān)家已將PCD銑刀用在瑞士MikronNidau高速切削銑床上。一次裝夾刀具加工20件牙刷電極妈唯，仍可達(dá)到形位公差小于0.01mm的要求泣幼。PCBN刀具硬銑淋浴器噴嘴柄鋼模，精度高燃悍，銑削后只需略作手工拋光即可几垃。

　　1.3在鏜削加工中的的應(yīng)用

　　目前國(guó)內(nèi)已有較多發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠(chǎng)用PCBN刀具對(duì)氣缸缸V套精加工，如上海大眾和一汽集團(tuán)的發(fā)動(dòng)機(jī)廠(chǎng)箭瘫，缸孔精鏜均采用PCBN刀片劈狼，且可自動(dòng)補(bǔ)償(V=500m/min，?=0.2mm/r隅凡，ap=0.1mm)茫失。刀具壽命長(zhǎng)，加工精度高绵捡、尺寸穩(wěn)定真王，生產(chǎn)效率高。

　　一汽公司用PCD刀具精鏜硅鋁合金活塞銷(xiāo)孔(V＝160m/min安揣，?＝0.08～0.10mm/r街立，ap＝0.05mm。)埠通，耐用度達(dá)42赎离，500件，是硬質(zhì)合金刀具的90倍端辱；加工表面粗糙度Ra值由原來(lái)的1.12降為0.15梁剔；每班可減少裝調(diào)刀具等輔助時(shí)間30min，成本比硬質(zhì)合金刀具下降約85％舞蔽。

　　PCBN刀具耐磨性比硬質(zhì)合金刀具高50倍荣病，比涂層的硬質(zhì)合金刀具高數(shù)倍码撰，比陶瓷刀具高25倍，是加工非金屬材料唯一的高效刀具个盆。最高切削速度達(dá)7脖岛，000m/min；效率顯著提高颊亮。

　　CVD刀具用于鏜削鎢硬質(zhì)合金(含25%Co)的汽缸（內(nèi)徑20mm柴梆、長(zhǎng)40mm），加冷卻液,切削速度0.5m/s终惑、切削深度0.12mm沸根，一次裝夾刀具可加工8個(gè)零件。

　　用PCD刀具對(duì)鑄造硅鋁合金SAE327(Si7～8.6%淀祟，Cu1～2%憎对，Mg0.25%～0.6%决盔，Mn0.5%～0.8%酌铺；抗拉強(qiáng)度>230MPa，硬度110～130HB酿乾，延伸率>1%)制冷壓縮機(jī)連桿進(jìn)行高速干式鏜削孔,切削速度140～180m/min,Ra0.02～0.32μm辕洗，精度可達(dá)5～7級(jí)。

　　1.4在拉削加工中的的應(yīng)用

　　用復(fù)合式漸開(kāi)線(xiàn)跳齒內(nèi)孔超硬材料拉刀加工工件孔渣蒙，優(yōu)點(diǎn)為：(1)由于能夠可靠保證工件內(nèi)孔各形面間的同軸度趋亡，因而可以后續(xù)加工工序中統(tǒng)一用小徑圓面作為定位基準(zhǔn)，大大方便了后序定位心軸和檢驗(yàn)心軸的制作缔寒，并可靠保證所有加工表面的位置精度挪其；(2)由于采用了合理的跳齒排布方式和花鍵刃開(kāi)側(cè)隙的刀齒結(jié)構(gòu)，保證了拉刀的制造質(zhì)量感细，且制造方便什猖，成本幾乎和普通復(fù)合式漸開(kāi)線(xiàn)拉刀相同。

　　1.5在鉸削加工中的的應(yīng)用

　　PCBN電鍍鉸刀在淬硬鋼或硬鑄件小孔的鉸削加工中已發(fā)揮作用红淡。此類(lèi)鉸刀以硬度為42HRc的45鋼或9CrSi鋼作基體不狮，具有前后導(dǎo)向和切削部分。其基體制造精度要高在旱，設(shè)計(jì)要合理摇零，前導(dǎo)向部分直徑要比切削刃部分直徑小0.04mm，切削區(qū)長(zhǎng)度要大于工件孔深桶蝎；后導(dǎo)向長(zhǎng)度要大于切削區(qū)長(zhǎng)度驻仅，直徑應(yīng)比切削刃部直徑小0.02mm。為了在鉸削中用切削液沖洗切屑登渣、冷卻潤(rùn)滑加工表面噪服，基體上開(kāi)有兩條較深的螺旋槽铃彰。

　　如某廠(chǎng)加工淬火鋼工件孔φ12.06±0.05mm，硬度45HRc芯咧，底孔尺寸φ12±0.01mm牙捉，要求孔圓柱度0.005mm，表面粗糙度Ra0.2μm妆吱。采用一組五把電鍍CBN鉸刀加工橘凿，取得較好經(jīng)濟(jì)效果。

　　有的發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠(chǎng)用PCD或PCBN電鍍鉸刀對(duì)氣缸體的主軸承孔進(jìn)行珩鉸啃端，代替珩磨寡络，加工效率提高了數(shù)倍，且質(zhì)量穩(wěn)定含口。

　　現(xiàn)代汽車(chē)變速箱因減輕重量和多功能化的要求述搀，越來(lái)越多地采用壓鑄鋁合金來(lái)制造，其上設(shè)置有許多階梯狀的成型孔模皱，這些孔對(duì)表面粗糙度恰避、圓度、圓柱度噪蒲、同心度获殉、無(wú)毛刺等質(zhì)量要求非常嚴(yán)格。為滿(mǎn)足高效篙萧、高精度加工成型孔的需要轩鸭，日本公司開(kāi)發(fā)了一種PCD成型階梯鉸刀。選用優(yōu)質(zhì)PCD刀片材料漏设，用高精度成形磨削技術(shù)來(lái)保證切削刃形狀墨闲，獲得優(yōu)良一致的尺寸精度和表面粗糙度，使所有切削刃在不同加工負(fù)荷下具有優(yōu)良的切削性能郑口。該刀具可獲得滿(mǎn)意的加工質(zhì)量鸳碧，消除了粘刀弊病，延長(zhǎng)了刀具壽命潘酗，加工成本可降低一半杆兵。

　　1.6在鉆削加工中的的應(yīng)用

　　用PCD鉆頭來(lái)加工玻璃、工程陶瓷和石材仔夺，已屢見(jiàn)不鮮琐脏。許多玻璃深加工企業(yè)和玻璃店大都使用PCD鉆頭來(lái)鉆削玻璃和鏡子的孔。市場(chǎng)上金剛石鉆頭的直徑從3～130mm缸兔。玻璃鉆頭有鑲嵌金剛石的日裙，也有樹(shù)脂金剛石的。用PCD鉆頭來(lái)加工工程陶瓷和石材惰蜜，效率高昂拂，加工質(zhì)量好受神。

　　金剛石電解鉆削可用來(lái)成形各種難加工導(dǎo)電材料(大多為燒結(jié)硬質(zhì)合金)上的圓柱孔(通孔和盲孔)、圓錐孔和特形孔逻富「贝簦可在一臺(tái)機(jī)床上用同一工具進(jìn)行加工,無(wú)需重調(diào)工具和毛坯。

　　最值得一提的是在Z5125立式鉆床上用釬焊金剛石套料鉆鉆削“凱芙拉復(fù)合材料-特種陶瓷-鋁合金”復(fù)合層板通孔拳刚。該材料是近幾年出現(xiàn)的一種新型輕質(zhì)復(fù)合材料,既具有凱芙拉復(fù)合材料的高強(qiáng)度朋井、高斷裂韌性、高吸能緩沖防護(hù)能力,又具有陶瓷的高硬度楷首、高模量韧仓、高抗壓、耐磨損俘汹、耐腐蝕臊链、耐高溫等優(yōu)良性能,同時(shí)兼具鋁板的防銹、防滲透苇均、高韌性等優(yōu)點(diǎn)侄掠。用釬焊金剛石套料鉆，連續(xù)鉆削10個(gè)孔,切削部位無(wú)明顯變化砌熬。

　　PCD刀具使用壽命一般高于硬質(zhì)合金刀具10～500倍傍念。PCBN刀具耐用度為硬質(zhì)合金刀具的10～100倍。傳統(tǒng)的金屬刀具在加工某些工件時(shí)存在崩口葛闷、起層、毛刺双藕、燒傷等缺陷淑趾，采用超硬材料刀具加工不僅可消除上述缺陷，而且高速高效忧陪、綜合成本低扣泊。隨著國(guó)家綜合實(shí)力的增強(qiáng)，隨著國(guó)家對(duì)大飛機(jī)嘶摊、神舟系列飛船延蟹、交通能源等重大項(xiàng)目的投入，隨著與之相適應(yīng)的裝備制造業(yè)制造叶堆、加工技術(shù)的不斷完善阱飘，制造超硬材料刀具的技術(shù)水平將會(huì)大幅度提高，新品種將不斷涌現(xiàn)虱颗，超硬材料刀具將朝系列化沥匈、標(biāo)準(zhǔn)化、專(zhuān)業(yè)化墙滋、高品質(zhì)掸昨、多元化方向發(fā)展妨屑，各生產(chǎn)企業(yè)將形成自己的產(chǎn)品特色和市場(chǎng)定位。超硬材料刀具的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃谄?chē)制造绿壮、計(jì)算機(jī)與微電子元件浑云、光電子元件、通訊器材湃纸、家電制造行業(yè)岔爹、新型陶瓷加工、礦物鉆探與開(kāi)采哑逾、航空航天等產(chǎn)業(yè)獲得更多的拓展旧伺。

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