本篇文章旨在向沒有接觸過CBN刀具的朋友們簡單介紹一下CBN刀具的生產(chǎn)制造流程及其中的一些簡單問題。

        CBN刀具性能優(yōu)點：       

        立方氮化硼聚晶(PCBN)刀具是70年代發(fā)展起來的一種優(yōu)秀的新型刀具巩那。立方氮化硼( CBN)由于具有高的硬度悟狱、熱穩(wěn)定性和化學惰性，為硬韌難磨加工金屬材料的加工開拓了廣闊的前景磷籍。目前适荣，國際市場的CBN刀具坯料可歸納為兩大類：一類是聚晶體，即平常所說的整體聚晶院领，由無數(shù)細小的CBN單晶體在高溫高壓下聚結而成弛矛；另一類是以硬質合金作為襯底層够吩，CBN作為耐磨層，在7～8GPa和1500°c～2000°c下聚合而成丈氓。其特性優(yōu)異于硬質合金和陶瓷刀具周循， 硬度高，僅次于金剛石刀具万俗，大大高于陶瓷刀具和硬質合金刀具湾笛，因而可加工HRC60以上的淬火鋼、灰口鐵辆泄、白口鐵以及硬度高達HRC70以上的YG15蟋真、YG20、YG25硬質合金铐坠，其壽命為陶瓷刀具的3～5倍脏偏，硬質合金刀具的5～15倍。高耐磨性和長壽命大大提高了工件的加工精度坝偶，減少了換刀和磨刀的次數(shù)掺胖，提高了工效。另外醉檐，PCBN刀具的耐熱性可達1400′C盾叭，比金剛石工具(700～800 C)高得多，經(jīng)試驗在1100 C以上的切削高溫仍維持其鋒利的切削性能勿镇，1200′C時PCBN的磨耗比肄高、沖擊韌性不發(fā)生變化，可以進行干式切削蚂兴。并且PCBN與鐵系材料直至1200～1300℃也不易起化學反應柒浙，因而能高速切削這些材料；而金剛石刀具因高溫下易與鐵族材料發(fā)生反應而難以切削黑色金屬材料章姓。由于PCBN刀具較低的摩擦系數(shù)佳遣，并且它是在高轉速、少進刀量的條件下作用凡伊，其加工精度小于1μm零渐，精糙度小于0. 02 μm，比陶瓷刀具提高1～2級系忙∷信危可以實現(xiàn)以車代磨∫梗可重磨PCBN刀具的聚晶切刃采用先進的鑲嵌焊接工藝风宁，可以牢固焊接在硬質合金等基體上。方便用戶蛹疯，降低刀具消耗成本戒财。
         應用范圍
         PCBN刀具的一系列優(yōu)點扫俺，使它在以下難加工材料的加工領域獲得廣泛應用：硬度值為HRC45～68的冷硬鑄鐵、淬硬鍛造鋼件固翰；硬度值為HRC45～65的鎳鉻冷硬耐磨鑄鐵件涉姆；滲碳氮化或滲碳火焰淬火的淬硬件；硬度值接近HRC60的淬硬冷拔鋼件治盆；白口鑄鐵或壓鑄件绳弯；合金剛，工具鋼矫摸，熱噴涂耗砖、焊材料等。

        PCBN刀具的制造技術
PCBN的制造
       為獲得高強度烧锋、高硬度廉旅、高耐磨性、高耐熱性和抗沖擊韌性的PCBN密梯，需要研究CBN原料的凈化處理工藝桌苔、CBN的粒度配比、結合劑的成分與含量等與PCBN性能的關系安影。

         原材料的凈化處理方法
    由于市售的CBN微粉中殘留有WBN腻喇、HBN、葉蠟石膏蚓、石墨瓢谢、鎂、鐵等雜質驮瞧；另外它和結合劑粉末中均含有吸附氧氓扛、水汽等，對燒結不利论笔。因此原材料的凈化處理方法是確保合成聚晶性能的重要環(huán)節(jié)之一采郎。研制時我們采用下列方法對CBN微粉和結合劑材料進行凈化處理：首先在300 C左右用NaOH處理CBN徽粉，去除其中的葉蠟石和HBN翅楼；然后煮高氯酸去除石墨尉剩；最后用HCl在電熱板上煮沸除去金屬，并用蒸餾水洗至中性毅臊。結合劑用的Co、Ni黑界、Al等采用氫還原處理管嬉。然后將CBN和結合劑按一定配比混合均勻并參入石墨模具中，送入壓力小于1E2的真空爐內(nèi)朗鸠，加熱800～1000°C處理1h蚯撩，除去其表面的污垢密巷、吸附氧及水汽等，使CBN晶粒表面很潔凈饲悟。結合劑材料的選擇及加入量方面循贝，目前CBN聚晶采用的結合劑種糞可歸納為3大類：(1)金屬結合劑，如Ti根朱、Co尉利、Ni. Cu、Cr敏盒、W等金屬或合金汤顷，在高溫下易軟化，影響刀具壽命翁凳；(2)陶瓷結合劑递促，如Al2O3耐高溫，但沖擊韌性差县趴，刀具易崩刃和破損送魁；(3)金屬陶瓷結合劑，如碳化物锭汛、氮化物摊滔、硼化物等與Co、Ni等形成的固溶體等店乐，解決了上述兩類結合劑之不足艰躺。總的結合劑加入量應充足但不能過多眨八。實驗結果表明腺兴，聚晶耐磨性和抗彎強度等與平均自由程（粘結相層厚度）關系密切，當平均自由程為0. 8～1.2μm時廉侧，聚晶磨耗比值最高页响，此時結合劑摻入量為10%～15%（質量比）。

        除了結合劑的選擇之外段誊，CBN粒度及粒度配比的確定也至關重要闰蚕， 根摒加工精度和表面質量要求，制造切削工具用的CBN粒度大約分為：粗粒度20～30μm连舍；中粒度3～10微米;細粒度2微米没陡。用粗粒度做成的聚晶難以做成精度要求高的刀具，但其耐磨性审亿、抗沖擊性較高焊循，細粒度做成的聚晶制成刀具可滿足精加工和超精加工的要求。

        試驗結果表明，采用單一粒度CBN微粉由于其堆積密度小沈跷，燒結的聚晶體內(nèi)孔隙大暖麻，耐磨性低，粒度越粗這種情況越顯著亮铛。因此瘾手，我們按晶體中原子堆積方式的理論，推導出當3種晶粒半徑滿足r1：r2：r3=1：0.414：0. 225的關系式時受卒，可以實現(xiàn)最緊密堆積光拥；再考慮粒度組成范圍，晶粒形狀確定了CBN的粒度配比纽秽，使聚晶的耐磨性能顯著提高珍询。當采用CBN粒度為W20：W14：W7 =60：30：10：結合劑含量為15%（質量比）時，聚晶性能為：磨耗比>1：10000掰腌，抗壓強度35. 0～40.0MPa策橘，抗彎強度15.O～25.O MPa，硬度HV4500～6000娜亿，耐熱性>1200′C丽已。刀具切削試驗表明：采用混合粒度刀具沖
擊韌性明顯提高。這可能是抑制了CBN粒子間的“架橋”現(xiàn)象和燒結體中微孔的形成买决，提高了刀頭材料的強度沛婴，從而使之不產(chǎn)生崩刃。
        CBN刀具的刃磨

        生產(chǎn)出的CBN刀具胚體需要刃磨才能用于切削督赤，刃磨刀具獲得正確的幾何形狀和表面粗糙度嘁灯。一般分粗磨、精磨和研磨工序躲舌。粗磨采用180～240號樹脂結合劑金剛石砂輪丑婿，進刀量為0. 01 mm/雙行程；精磨用wlo～W14樹脂結合劑砂輪没卸，進刀量為0. 005 mm/雙行程羹奉；研磨用W5～W3的金剛石砂輪或研磨膏，研磨刃磨中應特別注意金剛石砂輪的開刃修整對刃磨的影響约计。盡管刃磨過程中刀具在砂輪的整個端面來回擺動以使砂輪表面消耗一致诀拭，但實際上砂輪表
面仍容易產(chǎn)生凹凸不平，須經(jīng)常修整善簸。
        CBN刀具的幾何參數(shù)
        CBN刀具的壽命與其幾何參數(shù)密切相關传撰，合適的前后角可提高刀具的抗沖擊性能。排屑能力及散熱能力畔香。前角的大小直接影響切削刃的受力情況和刀片的內(nèi)應力狀態(tài)类埋。為了避免刀尖承受機械沖擊所造成的拉應力過大履字，一般采用負前角（-5猪褐」谋玻～- 10。）和蛀，同時為減少后角磨損失跷，主副后角為6。搂棱，刀尖半徑為0.4–1.2mm的圓角叔梆，并倒棱研磨光滑。

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