1．引言

　　單晶立方氮化硼的顆粒很小璃吧，目前人工合成的單晶立方氮化硼的最大粒徑為3mm左右漓骚。鑒于培育立方氮化硼大單晶在技術上存在難度，所以辆泄，俄羅斯、美國踱陡、英國铐坠、日本和中國相繼研制出聚晶立方氮化硼。

　　聚晶立方氮化硼可以分為整體PC BN燒結塊和帶硬合金基體的PCBN復合片荸跃。整體PCBN燒結塊是由CBN顆粒在高壓高溫下燒結而成的遂涛；PCBN復合片是由CBN層與硬質合金基體在高壓高溫下燒結而成的。多晶體的結構使聚晶立方氮化硼具有各向同性柄露，克服了單晶存在解理面的缺陷乏乔，同時，PCBN具有硬質合金基體的抗沖擊韌性窒汤。這些優(yōu)點使聚晶立方氮化硼的應用更加廣泛蜂镇，特別是作為刀具材料在切削加工方面發(fā)揮了極大的作用，被廣泛應用于汽車杉硅、機床给酥、航天航空、儀器儀表等制造領域杏死。PCBN刀具可以實現(xiàn)以車代磨泵肄，并且刀具壽命比硬質合金刀具提高幾十倍到幾百倍。隨著科技的進步和技術水平的提高淑翼，它的應用領域將會不斷擴大腐巢。PCBN刀具的1/2用于汽車制造業(yè)，約20％用于重型設備(如軋輥等)的加工玄括。

　　2．PCBN刀具的應用

　　2．1  常用刀具的綜合性能及PCBN刀具的應用范圍

　　刀具材料的硬度冯丙、耐磨性和韌性、強度的關系惠豺，可見理想的刀具材料應位于該圖右上角银还，既具有極高的耐磨性，有利于延長刀具耐用度洁墙，同時又具有好的斷裂韌性蛹疯，使得其能夠承受大的切削力。

　　PCBN刀具按加工方式分热监，車削占60％捺弦，鏜削占32．5％，端銑占7．5％悬占。按加工材料分脂槽，淬火鋼占65％，鑄鐵占28％，耐熱鋼占7％现碰。按替代原加工分庵偏，50％替代磨削，30％替代硬質合金刀具现辑，l0％替代金屬陶瓷刀具母掀，5％替代陶瓷刀具，5％替代磨加工扳耘。

　　Pcbn已廣泛用于數控機床焰哮、多用途機床、自動化液茧、專用高速機床仆加、柔性生產單元或柔性生產系統(tǒng)為基礎的自動化生產線，用于各種高硬度材料(如工具鋼缚庐、高速鋼唁奢、軸承鋼、粉末冶金鋼畸写、粉末冶煉金屬驮瞧、馬氏體不銹鋼、高強度鋼枯芬、高錳鋼论笔、白I=I鑄鐵、奧氏體軟鐵等)的切削加工千所。

　　2．2  不同應用領域對PCBN刀具材料的要求

　　硬質鋼的加工對PCBN性能要求的范圍最廣狂魔，這是因為硬質鋼成分多樣和加工材料量大。

　　2．3  與應用領域相對應的PCBN材料的組成

　　2．4  PCB刀且的高速與超高速切削

　　現(xiàn)代切削加工技術的發(fā)展趨勢是切削加工的高速淫痰、超高速發(fā)展最楷。高速、超高速加工技術是指采用超硬材料的刀具待错，通過極大地提高切削速度和進給速度來提高材料切除率籽孙、加工精度和加工質量的現(xiàn)代加工技術。超高速加工的切削速度范圍因不同的工件材料火俄、不同的切削方式而異犯建。目前，一般認為娇歹，超高速切削各種材料的切削速度范圍為：鋁合金已超過1600m/min张相，鑄鐵1500m/min，超耐熱鎳合金達300m/min劣屑，鈦合金達1 50～1000m/min蝗腻，纖維增強塑料為200～9000m/min孵钱。各種切削工藝的切削范圍：車削為700～7000m/min，銑削300～6000m/min拓币，鉆削為200～1100m/min昏滔，磨削為250m/s以上。因此琳宽，對刀具適用性和使用壽命提出了更高的需求递促，而PCBN刀具是迄今世界上最能滿足這一要求的首選刀具。

　　高速切削是一個相對的概念县趴，通常認為，高速加工時切削速度要比常規(guī)切削高5～10倍以上涉粘。高速切削時隨切削速度的提高锭汛，切削力降低，切削溫度的增加逐漸緩慢袭蝗，可以提高生產效率和加工質量唤殴，降低制造成本，加快產品的開發(fā)周期到腥。一般來說朵逝，切削力降低15％～30％以上，表面質量提高l～2級乡范，切削速度和進給速度提高15％～20％配名，可降低制造成本10％～l5％。

　　高速切削現(xiàn)已廣泛用于航天航空晋辆、汽車和摩托車渠脉、模具、機床等工業(yè)中的鋼瓶佳、鑄鐵芋膘、有色金屬及其合金、高溫耐熱合金以及碳纖維增強塑料等材料的加工霸饲，其中以鋁合金和鑄鐵的高速加工最為普遍凡矿。而高速切削是指刀具切削刃相對于零件表面的切削運動(或移動)速度超過普通切削5～10倍，主要體現(xiàn)在刀具快進置芋、快切紊竹、快退三個環(huán)節(jié)上。

　　2．5  PCBN刀具的硬態(tài)干式切削

　　人們普遍認為PCBN刀具硬態(tài)干式切削暖麻，一方面可以充分發(fā)揮刀具優(yōu)秀的切削性能和金屬軟化作用碑甘，另一方面加工過程中省去了切削液的使用(通常切削液占加工成本的16％～20％左右)，為企業(yè)帶來巨大的經濟效益瘾手，而且有利于環(huán)境保護和工人身體健康销顷，是一種較為理想的加工方法。

　　然而在干切削帶來眾多優(yōu)點的同時，也應看到灼烫，干切削加工時的惡劣環(huán)境筋蝴，使工件與刀具都承受著高機械載荷和高熱載荷，工件表面質量必然會受到切削溫度的影響窄忱，因此要想使干切削技術完全被人們所接受岛涝，為了降低表層和亞表層缺陷，獲得更好的加工表面質量糟秘，適當的冷卻潤滑是必要的简逮。

　　Kennametal推出了一種新型的、高耐磨性的尿赚、有涂覆膜的PCBN散庶，其型號為KB9610。高速加工硬材料時凌净，其切削速度至少能提高20％悲龟，因此可獲得高的生產率。

　　KB9610的硬質合金基體上的PCBN含有低濃度的CBN冰寻，PCBN上涂有多層鋁合金層须教，這種產品完全可以防止化學磨蝕并且耐高溫，KB9610主要用于連續(xù)精加工和半精加工淬火材料(HRC>45)斩芭、硬的涂層和冷硬鑄鐵轻腺，吃刀量可達0．5mm。

　　2．6  PCBN刀具用于淬火鋼加工

　　用PCBN刀具實施硬度切削工藝可轉變傳統(tǒng)切削一淬火一磨削的制造工序划乖，能有效地提高生產效率和降低能量消耗约计。雖然PCBN刀具在淬硬鋼的切削加工中具有很多優(yōu)勢，但國內沒有推廣使用這種新型超硬刀具材料援丐，最重要的原因是工廠缺乏對PCBN刀具切削性能和使用技術的了解善簸。

　　PCBN刀具切削淬硬鋼時切削力的特征及其變化規(guī)律是衡量其切削性能的重要指標之一。馮吉福苇给，呂智等指出呛产，PCBN刀具切削淬硬高速鋼時切削力與切削深度呈線性上升的關系；主切削力和軸向力和進給量也呈線性上升關系北淘；主切削力和軸向力隨切削速度增大而降低治勒；切削深度減小時切削形態(tài)從鋸齒形切屑向帶狀切削過渡的趨勢。

　　2．7  高速切削鈦合金

　　鈦合金由于高的強度/重量比和較高的抗腐蝕能力玷源，被應用于航空業(yè)路倔。但鈦合金的切削速度低、導熱系數低以及很容易跟刀具材料發(fā)生化學反應等難加工性已成為生產中的辣手問題攀驶。實際生產中加工鈦合金的切削速度多在50m/min以下逮赋，因此京嗽，鈦合金的高速切削加工是當前亟待解決的生產難題，也是當今研究的熱點問題卓奄。采用PCBN刀具對鈦合金TCA進行高速切削的試驗表明墨叛，PCBN刀具加工鈦合金TCA與硬質合金刀具相比，有著切削力高模蜡、表面粗糙度低和刀具壽命長等缺點漠趁，并且在高速、低進給量忍疾、低吃刀量的條件下闯传，有更長的刀具壽命和更好的工件加工表面粗糙度。因此卤妒，PCBN刀具更適合用作鈦合金的精加工丸边。

　　3．結語

　　3.1  上世紀制造技術的進步可據兩個趨勢做出終肯的總結：一是所達到的精度呈指數級增長，二是每隔l0年生產率增長2倍荚孵。后一趨勢主要是由更硬、熔點更高的切割工具的使用產生的纬朝。在過去的25年中收叶，PCBN的應用在很大程度上與這一趨勢相關聯(lián)。

　　3.2  高效切削已經成為現(xiàn)代制造的主流共苛，而聚晶立方氮化硼刀具在其中扮演著不可缺少的角色判没。目前，我國刀具制造業(yè)還停留在傳統(tǒng)的發(fā)展模式上氢莫，無法滿足現(xiàn)代制造業(yè)對高效刀具的需求钳生。

　　3.3  超硬材料刀具發(fā)展是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的重要基礎。美邦擎、德孕称、日等世界制造業(yè)的國家無一例外都是刀具工業(yè)先進的國家。超硬材料刀具不但是推動制造技術發(fā)展進步的重要動力僧逞，還是提高產品質量酝遇、降低加工成本的重要手段。

　　3.4  今天先進的數控機床已經成為現(xiàn)代制造業(yè)的主要裝備杏蟋，它與同步發(fā)展起來的先進超硬材料刀具一起共同推動了加工技術的進步驳芙，使制造技術進入了現(xiàn)代制造的新時代。

　　3.5  由于我國機床工具行業(yè)對現(xiàn)代金屬切削刀具與傳統(tǒng)刀具的差別缺乏足夠的認識震崎，長期以來重主機掰闯、輕工具，在發(fā)展戰(zhàn)略上超硬材料刀具與數控機床的發(fā)展嚴重脫節(jié)汉锡，使我國超硬材料刀具技術的發(fā)展和行業(yè)水平與現(xiàn)代制造業(yè)的要求相差甚遠的钞。

　　3.6  超硬刀具的應用程度將取決于技術和經濟兩方面的考慮兜蠕。然而有一點是顯而易見的，即朝著具有更高生產率铆农、更高切削速度和更低成本的方向發(fā)展牺氨。隨著更耐磨和更難加工工件材料的增多，各類超硬刀具的應用將持續(xù)大量增加墩剖。毫無疑問猴凹，為達到未來工業(yè)經濟的高速發(fā)展，超硬刀具的成功應用是一個關鍵因素岭皂。

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