PCBN刀具作為21世紀的主要換代刀具之一签钩，在工業(yè)發(fā)達國家工具使用總量中所占比重越來越大喻粹。美國GE公司認為朴译，在工業(yè)化國家井佑，PCBN刀具材料將有6.2億美元的市場。我國機床工具行業(yè)的“十五”規(guī)劃重點是發(fā)展數(shù)控機床及其配套部件眠寿，2005年國內(nèi)PCBN刀片需求量已達到66.2萬片(折合為30mm的片)躬翁。根據(jù)市場調(diào)查和科學預測，我國PCBN刀具消費總值到2010年可達到5.4億元盯拱。    

　　PCBN刀片的研制     從1957年美國GE公司研制出立方氮化硼(CBN)單晶粉末姆另、70年代研制成功PCBN刀具至今，經(jīng)過30多年的發(fā)展

　　PCBN刀具已逐步趨于成熟坟乾。目前PCBN刀具多由PCBN刀片與刀桿或可轉(zhuǎn)位刀片焊接而成迹辐，近年來整體式PCBN刀片種類也越來也多。PCBN刀片是0.5mm左右的PCBN層直接燒結(jié)在硬質(zhì)合金基體上形成的復合整體甚侣。這種材料既具有PCBN的高硬度袍城、高熱穩(wěn)定性和高的化學穩(wěn)定性，同時又具有硬質(zhì)合金強度好妇保、可焊性好的優(yōu)點篓翠，使PCBN刀具不僅可切削各種硬度的工件，而且也易于生產(chǎn)雨担。PCBN刀片質(zhì)量的好壞直接影響著刀具切削性能酥徽。    

　　1PCBN刀片的燒結(jié)    

　　PCBN刀片的制作方法主要有兩種：一種是一次聚合法，即直接用六方氮化硼(HBN)一次聚合成高密度的燒結(jié)體由颗；另一種是二次聚合法铸老，先合成高密度立方氮化硼(CBN)，然后再以其為原料經(jīng)高溫高壓燒結(jié)成聚晶立方氮化硼坛铭。目前較為普遍的是加入粘結(jié)劑的二次聚合法：    

　　加入金屬粘結(jié)劑的CBN燒結(jié)     金屬粘結(jié)劑種類很多翰谋，主要有Ni、Co秤歼、Ti签孤、Ti-Al等。在燒結(jié)溫度下射桅，金屬粘結(jié)劑成為液相份殿，液相的出現(xiàn)對CBN燒結(jié)有一定的促進作用，燒結(jié)可以在稍低的溫度和壓力下進行嗽交。另外卿嘲，由于CBN不溶于金屬粘結(jié)劑呻此，不會發(fā)生可以促進收縮和晶體長大的溶解析出過程。在燒結(jié)過程中硬質(zhì)合金中的鈷呈液態(tài)滲入CBN晶界中腔寡，將硬質(zhì)合金與CBN燒結(jié)體緊密粘結(jié)在一起焚鲜。采用金屬粘結(jié)劑的PCBN刀具的硬度較純CBN燒結(jié)的刀具硬度低，但是韌性好放前。英國Elementsix公司的AMB90忿磅、美國GE公司的BZN6000以及日本三菱生產(chǎn)的MB710等牌號都是由金屬粘結(jié)劑燒結(jié)而成。    

　　加入陶瓷粘結(jié)劑的CBN燒結(jié)     陶瓷粘結(jié)劑主要有TiN凭语、TiC葱她、Al2O3等。由于燒結(jié)過程中易產(chǎn)生裂紋似扔，因此多在陶瓷粘結(jié)劑中加入鐵族元素(鐵吨些、鈷、鎳)以及Mo或Mo2C等增加陶瓷離子間的強度弯棠，起到流體傳壓介質(zhì)的作用词羹，有利于形成內(nèi)部無變形的燒結(jié)體，鉬等還可以改進陶瓷粒子和鐵元素之間的潤濕性笋据。陶瓷粘結(jié)劑PCBN中粘結(jié)劑的含量一般較高膛灯，韌性較金屬粘結(jié)劑刀具差，但其抗高溫性能更好下碗。這類產(chǎn)品有英國Elementsix公司的DBA80谚熙、DBC50，美國GE公司的BZN7000S僵棍、BZN8200摘形，日本住友的NBX300、NBX3200等癞屹。    

　　純CBN燒結(jié)    

　　在CBN聚晶體中也可以不加粘結(jié)劑直接燒結(jié)而成聚晶立方氮化硼垒土。CBN在燒結(jié)時發(fā)生再結(jié)晶和晶粒長大過程，燒結(jié)后的CBN多晶體的晶粒已不是原來的CBN單晶體顆粒灵您。這種PCBN刀具耐磨性好栏荷，壽命長答倡，但較脆且溫度條件苛刻轰传，難以制成高韌性及大尺寸的刀片。    

　　PCBN刀片質(zhì)量的影響因素     PCBN刀片的質(zhì)量受到多種因素的影響瘪撇，其中燒結(jié)過程中各種工藝參數(shù)的改變获茬，對PCBN刀片的質(zhì)量影響最大。粘結(jié)劑/催化劑材料倔既、基體材料等組成材料恕曲，以及顆粒表面清潔度、顆粒度等都決定了PCBN刀片的性能。    

　　基體的選擇    

　　由于碳化鎢硬質(zhì)合金具有較高的硬度佩谣，較好的導熱性和韌性把还，因此多采用含有Co的碳化鎢硬質(zhì)合金作為PCBN刀片基體。Co作為一種溶劑和粘結(jié)劑可以顯著提高CBN的燒結(jié)度茸俭，增強PCBN的強度[3]吊履，但是碳化鎢硬質(zhì)合金中Co的含量不能過高，否則將影響PCBN刀片的耐磨性调鬓，縮短刀具的使用壽命艇炎。    

　　CBN晶粒的清潔度與顆粒度    

　　CBN晶粒的表面清潔度將直接影響著PCBN的燒結(jié)質(zhì)量，因此在燒結(jié)前都要對CBN晶粒進行嚴格地處理尺动，以去掉晶粒表面的水分及氧化物等雜質(zhì)拼仆。采用的方法主要是在真空或氫氣、氨氣等還原性氣體下加熱1~2個小時拨喝。否則過多的雜質(zhì)會影響CBN-CBN顆粒間及CBN與粘結(jié)劑間的粘結(jié)撑停，使得PCBN刀片強度減小，耐磨性能降低故厕。    

　　CBN顆粒的大小不但對PCBN刀具的切削表面質(zhì)量有影響而且對PCBN燒結(jié)時粘結(jié)劑的燒結(jié)能力起到一定的作用比邮。一般來說，CBN顆粒度越小顺雪，PCBN刀具切削表面質(zhì)量越好货吊，刀具抗沖擊能力和耐磨性越好，因此嘁凤，在加工淬硬鋼并且要求高的表面質(zhì)量(即實現(xiàn)PCBN刀具的“以車代磨”)時抠蕊，所采用PCBN刀具中的CBN顆粒應取較小值。但另一方面租躁，由于PCBN刀片的燒結(jié)是通過“毛細現(xiàn)象”即各種粘結(jié)劑元素滲透到CBN顆粒之間實現(xiàn)的姆迄，如果CBN顆粒太小，CBN顆粒間的間隙就會減小查吊，從而使得粘結(jié)劑元素的滲透量減小谐区。因此，燒結(jié)時CBN顆粒又應選得大一些逻卖。綜合考慮以上兩種因素宋列，CBN燒結(jié)時應多選擇混合粒度，并根據(jù)所選粘結(jié)劑粘結(jié)能力的不同而確定不同的粒度范圍评也。    

　　CBN晶粒含量     CBN含量對PCBN刀具的硬度炼杖、導熱性有較大的影響。CBN含量越高盗迟，刀具的硬度越高坤邪，導熱性越好熙含。高含量PCBN刀具(一般CBN含量為80%～90%)是以CBN之間的直接結(jié)合為主，具有高硬度和高導熱性艇纺。這類PCBN刀具適合加工高硬度合金和組織中含有高硬質(zhì)點的材料怎静，如冷硬鑄鐵、耐熱合金等黔衡。目前此類刀具刀片主要有GE公司的BZN6000绣摹，Elementsix公司的AMB90、住友電工公司的BN100陨楼、BN600等辽嘹。低含量PCBN刀片多為陶瓷粘結(jié)劑，耐熱性好蘸橡，易于加工淬硬鋼(合金鋼漠阻、軸承鋼、模具鋼层褥、碳鋼等)哮怯，利用切削區(qū)內(nèi)熱滯留高溫形成的金屬軟化效應進行切削。GE公司的BZN8100彼兆、BZN8200危漱，Elementsix公司的DBC50，住友電工公司的NB300邀秕、NB220以及山高公司的CBN10赐匕、CBN100、CBN150等均屬于此類仓坞。    

　　粘結(jié)劑    

　　CBN燒結(jié)所需的粘結(jié)劑：①物理化學性能越接近CBN越好背零，這樣不會過多的削弱燒結(jié)后PCBN刀具的切削性能；②易于達到熔點溫度或在此溫度下具有好的塑性无埃；③相對于CBN具有足夠的化學活性徙瓶，具有使六方氮化硼(HBN)向CBN轉(zhuǎn)化的催化性。    

　　目前嫉称，常用到的粘結(jié)劑按其物理化學性質(zhì)可分為金屬粘結(jié)劑(如Ni侦镇、Co、Ti织阅、Ti-Al等)和陶瓷粘結(jié)劑(如TiN壳繁、TiC、TiCN蒲稳、Al2O3等)氮趋；按作用可分為催化劑(如，Al江耀、AlN剩胁、AlB2、Si等)和溶解劑(如Ti祥国、Ni楞虾、Co、TiN初瓜、TiC引宙、TiCN等)。粘結(jié)劑種類和含量都對PCBN刀片的性能有不同的影響否北。碳化物夸莱、氮化物、碳氮化物可以提高PCBN刀片的抗化學磨損能力和抗沖擊能力叹匹，但含量過高會降低刀具硬度恤柴，使刀具壽命縮短；鈷是最常用的粘結(jié)劑挺寒，可以提高CBN燒結(jié)時的燒結(jié)度扯蕾；Ti陶瓷粘結(jié)劑可以提高PCBN刀片的韌性；鋁及鋁的化合物可與CBN顆粒及其它粘結(jié)劑發(fā)生反應珊煌，使CBN顆粒粘結(jié)得更加牢固锚署，提高刀具耐磨性；Si和Al刻撒、AlN骨田、AlB2的混合物是HBN向CBN轉(zhuǎn)化的有效催化劑，在陶瓷粘結(jié)劑里加入少量的Al声怔、Si還可以增強CBN間的粘結(jié)盛撑，形成連續(xù)的陶瓷相[12]；以鋁化鎳作為粘結(jié)劑的PCBN復合片導電性好捧搞，適于采用低成本電火花進行切割抵卫。    

　　由于粘結(jié)劑的不同，現(xiàn)在PCBN刀片趨于兩種特性：一種是具有高的耐磨性(高含量CBN胎撇，催化粘結(jié)劑)介粘，另一種是具有好的抗沖擊性(低含量CBN，陶瓷粘結(jié)劑)晚树。     PCBN刀片的市場現(xiàn)狀     目前國內(nèi)外PCBN刀片的制造廠商參差不齊姻采，PCBN刀片質(zhì)量上有很大的差異，但總體來說國內(nèi)的PCBN刀片較國外產(chǎn)品無論從質(zhì)量上爵憎、規(guī)格上還是品種上都有一定的差距慨亲。表1為國內(nèi)外PCBN刀片主要制造廠商生產(chǎn)的牌號及其主要成分對比。(略)     由表1可知宝鼓，隨著研究制造的日益深入婶签，國外PCBN刀片現(xiàn)已形成系列化拖见，從而帶來了應用的專業(yè)化；另一方面PCBN復合片的尺寸也大型化彪壳，目前可供貨規(guī)格有57mm滓莱、74mm、101.6mm等暴赡。大復合片不僅單位面積成本降低咏哈，利用率提高，而且更能滿足用戶制造各種規(guī)格刀片的要求蒂茶。另外萄罐，整體式刀片的推出(如，山高公司CBN100小梢、CBN30吧玉、CBN300等)，克服了由于焊接式PCBN刀片尺寸小引起的切削深度限制和由于加工過程中焊接點失效引起的PCBN失效風險备洽；PCBN刀片材料也向多元形式發(fā)展慷甩，涂層PCBN刀片已經(jīng)研制成功，并應用于工業(yè)生產(chǎn)(如住友公司BNC80了嚎、BNC150泪漂、BNC200；山高公司CBN50C歪泳、CBN400C等)萝勤。     雖然我國對PCBN材料的研究與制造開始也較早，但是由于以前國內(nèi)制造業(yè)習慣采用硬質(zhì)合金和普通的磨料磨具加工鐵系金屬呐伞，因此限制了對PCBN刀具的應用和開發(fā)敌卓。目前夹厌，國內(nèi)能夠制造PCBN刀片的廠家雖然數(shù)量較多见丘，但是整體實力較差，產(chǎn)品種類少卓研，質(zhì)量也相對較差癣防。因此蜗巧，在汽車工業(yè)等重點用戶進行難加工材料的切削方面，我國PCBN刀片大部分還是依賴進口蕾盯。    

　　PCBN刀片的發(fā)展趨勢     由于PCBN刀具在加工鐵系金屬方面具有無與倫比的優(yōu)越性幕屹，其適于高速切削技術(shù)、“以車代磨”技術(shù)取涕，不僅可以節(jié)約成本而且大大提高了生產(chǎn)效率触良，必將使得PCBN刀具在國內(nèi)得以廣泛推廣。同時，刀具制造商從單純刀具供應商的地位上升至成為用戶企業(yè)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量颓腮、降低制造成本的重要伙伴的身份轉(zhuǎn)變底悍，使得PCBN刀片材料向著多元化、系列化的方向發(fā)展以適應不同材料的切削加工赫淋。目前妖职，PCBN復合材料冻绊、涂層技術(shù)期庆、PCBN納米技術(shù)已成為未來PCBN刀片材料發(fā)展主要方向。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)瓷忙，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡分享耐陵，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負責，也不構(gòu)成任何其他建議泵网。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布俏蛮、編輯整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺上遥，不為其版權(quán)負責搏屑。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片粉楚、文字如涉及作品版權(quán)問題辣恋，請第一時間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認版權(quán)并按國家標準支付稿酬或立即刪除內(nèi)容模软，以保證您的權(quán)益伟骨！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。