立方氮化硼刀具過去主要用于精加工沮汇，近十幾年來通過改進(jìn)生產(chǎn)工藝尼软，控制原料純度和晶粒尺寸愧橄，采用復(fù)合材料和熱壓工藝等喳律，其脆性有了重大改進(jìn)，韌性提高瘪期，使用可靠性大大改善赤朽，已可作為常規(guī)刀具在生產(chǎn)中應(yīng)用，對(duì)提高工效昆码、保證產(chǎn)品質(zhì)量起重要作用气忠。

立方氮化硼刀具材料的性能特點(diǎn)

　　立方氮化硼刀具是指用立方氮化硼（CBN）做成切削部分的刀具。立方氮化硼（CBN）是氮化硼B(yǎng)N的同素異構(gòu)體之一赋咽，結(jié)構(gòu)與金剛石相似旧噪，是用超高溫超高壓技術(shù)人工合成的超硬材料。其硬度僅次于金剛石(顯微硬度可達(dá)8000～9000HV)脓匿，且熱穩(wěn)定性高(達(dá)1250～1350℃)淘钟，對(duì)鐵族元素化學(xué)惰性大，抗黏結(jié)能力強(qiáng)陪毡，用金剛石砂輪即可磨削開刃米母，故適于加工35HRC以上的硬質(zhì)材料，如各種淬硬鋼(碳素工具鋼毡琉、合金工具鋼铁瞒、高速鋼、軸承鋼桅滋、模具鋼等)慧耍、冷硬鑄鐵、鈷基和鎳基高溫合金推妈、硬質(zhì)合金了赖、表面噴涂(焊)材料等高硬及耐磨材料，也可用于鈦合金淀甘、純鎳缚粮、純鎢及其它材料的加工。它是以車风镊、銑代替磨削的最佳刀具之一囊叛。用立方氮化硼刀具加工淬硬鋼的表面粗糙度為Ra1.60.4μm，精度可達(dá)IT7IT6满颂。

　　上海通用汽車公司在一條發(fā)動(dòng)機(jī)柔性生產(chǎn)線上学蟀，用山高刀具（上海）公司生產(chǎn)的立方氮化硼CBN300刀片面銑刀銑削發(fā)動(dòng)機(jī)缸體平面（鑄件）射愧，切削速度高達(dá)1600m/min，進(jìn)給速度為5000mm/min户虐。

　　立方氮化硼刀具也有使用上的局限卓俱，如其脆性較大，強(qiáng)度和韌性較差紊荞，不適用于沖擊負(fù)荷下的間斷表面加工庶艾。此外，用它加工軟的鐵族元素材料時(shí)擎勘，因易于產(chǎn)生長切屑咱揍，擦傷刀具前刀面并形成積屑瘤，會(huì)導(dǎo)致切削力的波動(dòng)而損壞刀具棚饵。

　　為了提高氮化硼刀具的抗沖擊性能煤裙，目前已研制出以類石墨的六方氮化硼(g-BN或h-BN)為原料，用爆炸法合成出的一種新型WBN材料(WBN是屬鉛鋅礦結(jié)構(gòu)的BN)噪漾。它具有很高的韌性和燒結(jié)活性硼砰，極易轉(zhuǎn)變?yōu)镃BN，并易于和CBN共同燒結(jié)成強(qiáng)度和硬度接近CBN水準(zhǔn)的聚晶體欣硼。

　　WBN及CBN的兩相燒結(jié)體是用WBN的韌性去彌補(bǔ)CBN的脆性题翰，其抗沖擊強(qiáng)度較單純的CBN燒結(jié)體提高60%，斷裂韌度提高2.53倍诈胜，抗撓曲強(qiáng)度提高1倍左右遍愿，抗壓強(qiáng)度與硬質(zhì)合金相當(dāng)，熱穩(wěn)定性為1100~1200℃耘斩。可用來加工間斷表面的工件游隅，例如齒輪的齒面圈喻、堆焊表面或有溝槽的工件。

　　目前腊的，WBN及CBN的兩相燒結(jié)體刀具已在美國爸见、日本和俄羅斯等國家的汽車行業(yè)中廣泛應(yīng)用，如用於加工連桿敷裁、挺柱體应攘、汽缸套、剎車制動(dòng)輪泌景、曲軸轧翘、飛輪、各種泵殼類零件的車坑匆、鏜和銑削等工序中曙辑。

1.立方氮化硼刀具的種類

　　目前生產(chǎn)上常用的立方氮化硼刀具有三種：整體聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具服筋、聚晶立方氮化硼和硬質(zhì)合金的復(fù)合刀片(PCBN/CC)和電鍍立方氮化硼刀具。其中母债，前兩類刀具使用最多午磁。

　　PCBN是在高溫、高壓下毡们，將許多CBN單晶粉聚晶成的多晶體材料迅皇，是CBN單晶粉的燒結(jié)體。PCBN/CC是在強(qiáng)度和韌性較好的硬質(zhì)合金基體上衙熔，燒結(jié)或壓制一層0.5~1mm厚的PCBN而成的一種復(fù)合刀片登颓，它解決了立方氮化硼刀片的抗彎強(qiáng)度低和鑲焊困難等問題。PCBN/CC可用焊或機(jī)夾方式制作刀具青责。例如美國GE(通用電器)公司生產(chǎn)的BZN刀片挺据、俄羅斯的Toma-10刀片、日本住友電工公司的BN刀片脖隶，以及我國生產(chǎn)的LDP-J-CF扁耐、DLS-F、LF和LBN-Y型等系列刀片均為PCBN復(fù)合刀片产阱。

　　電鍍立方氮化硼刀具是用電鍍埋砂的方法婉称，以金屬鎳、銅和鈷等作結(jié)合劑构蹬，把CBN的細(xì)小顆粒包鑲在一定尺寸和幾何形狀的刀具基體表面上甩幔，再經(jīng)過適當(dāng)修磨制成。鄭州磨料磨具磨削研究所生產(chǎn)的電鍍立方氮化硼鉸刀即屬此類刀具祠喻。

正確選用刀片的品種與牌號(hào)

　　不同品種的PCBN刀具栽乘，由于其組成成份不同，切削性能有很大差異藤瞪，選用時(shí)須加以注意挚粱。目前PCBN刀具不像硬質(zhì)合金那樣在國際上有統(tǒng)一的分類，各生產(chǎn)廠都有各自的品種與牌號(hào)媳把，使用時(shí)須參照廠家產(chǎn)品樣本選擇惊柱。

　　PCBN的性能與CBN的粒度、含量及結(jié)合劑的種類有關(guān)俏妆，按其組織大致可分為兩大類：一類是不加結(jié)合劑由CBN晶粒直接燒結(jié)而成樱凄，CBN含量多(70%以上)，硬度高失欢，適用於耐熱合金戈弧、鑄鐵和鐵系燒結(jié)金屬的切削加工；另一類是以CBN晶粒為主體晨另，通過陶瓷結(jié)合劑(主要有TiN悬襟、TiC衅码、TiCN、AlN脊岳、Al2O3等)燒結(jié)而成逝段，這類PCBN中CBN含量少(70%以下)，硬度低割捅，適用於淬硬鋼的連續(xù)切削加工奶躯。

　　而對(duì)于淬硬鋼的高速斷續(xù)切削加工，可選用國外新開發(fā)出來的PCBN新品種Sumiboron BNX25亿驾，它具有高的抗月牙洼磨損能力嘹黔，在高速斷續(xù)切削時(shí)對(duì)斷裂和折斷引起的刀具失效有很高的抵抗能力。用BNX25加工淬硬鋼時(shí)推薦的切削條件是切削速度為120~200m/min莫瞬，進(jìn)給量為0.15~0.3mm/r和背吃刀量為0.2~0.5mm儡蔓。

　　CBN的晶粒尺寸大致分為三類：粗晶粒(晶粒的平均尺寸為20~50μm)、中晶粒(10~20μm)和細(xì)晶粒(2~10μm)疼邀。晶粒尺寸越大喂江，耐磨性越好，刀具壽命越高沛野，但刃口品質(zhì)差莱腾，難以制成高精度刀具。相反含话，細(xì)晶粒刀具途陵，切削刃的刃口品質(zhì)好，加工表面品質(zhì)好茂钠。因而目前聚晶的晶粒不斷細(xì)化脚们，并已有1μm、甚至有0.5μm以下的細(xì)晶径塔，需根據(jù)粗婉烈、精加工等不同工序要求，選用不同大小的晶粒绩罩。

2.選用合理的刀具幾何參數(shù)

　　由于立方氮化硼材料的脆性較大，強(qiáng)度較低聪磁，故刀具前角通常取γ0=0°~-5°咽娃，后角α0=6°~15°。為了提高刀刃強(qiáng)度瞎暑，刃口上須磨出負(fù)倒棱彤敛，倒棱寬度可取br1=0.1~0.3mm，倒棱前角γ0=-6°~-20°了赌；刀尖需適當(dāng)修圓墨榄，修圓半徑rε=0.2～0.8mm玄糟。但刀尖修圓半徑和負(fù)倒棱越大，會(huì)使切削力增大袄秩，發(fā)生顫振的機(jī)會(huì)也增多阵翎。因此當(dāng)機(jī)床－夾具－刀具－工件的系統(tǒng)剛性不足時(shí)，尤其是在加工細(xì)長工件時(shí)之剧，不宜采用過大的刀尖半徑和負(fù)倒棱郭卫。

　　用立方氮化硼可轉(zhuǎn)位面銑刀銑削45HRC以上的鋼及鑄件時(shí)，背前角和側(cè)前角的組合常采用雙負(fù)前角型結(jié)構(gòu)背稼，一般為-5°～-7°贰军，主偏角為45°～75°，負(fù)倒棱尺寸為br1×γ01=0.2mm×-20°蟹肘，切削刃鈍圓半徑rn=0.05～0.13mm词疼。

3.選取合適的切削用量

　　立方氮化硼刀具主要用于精加工和半精加工，因此背吃刀量一般較小谅儡，通常在2mm以下秫丐；進(jìn)給量為0.05～0.4mm/r。但由于刀具上作有負(fù)倒棱咖自，因此進(jìn)給量選擇時(shí)必須大于負(fù)倒棱的寬度值胖辨。

　　此外，用立方氮化硼刀具切削淬硬鋼及冷硬鑄鐵等高硬度材料時(shí)逼渤，當(dāng)切削速度高于一定數(shù)值后讹毁，切削速度與刀具壽命之間的關(guān)系不再符合泰勒公式，即隨切削速度的提高焙厂，此時(shí)刀具壽命不但不會(huì)降低让多，反而會(huì)有所增加。

　　這是因?yàn)樯ǘ郏S切削速度的提高和切削溫度上升顶食，被切削層金屬軟化，硬度降低刁祸，而立方氮化硼刀具由于熱穩(wěn)定性較高而并不軟化熄阻，致使刀具與工件二者的硬度差加大，刀具磨損減慢倔约，使切削加工更易于進(jìn)行秃殉，這一特性稱為金屬軟化效應(yīng)。只有當(dāng)切削溫度超過刀具耐熱溫度后浸剩，刀具壽命才會(huì)降低钾军。

　　因此，在用不同牌號(hào)的立方氮化硼刀具切削不同的工件材料時(shí)绢要，都有一個(gè)最佳切削速度范圍吏恭，使用時(shí)必須注意拗小。例如，用DLS-F刀具切削高速鋼(62~64HRC)時(shí)的最佳切削速度以60~70m/min為宜樱哼。

　　由于有金屬軟化效應(yīng)哀九，所以立方氮化硼刀具最適用于硬態(tài)材料的高速切削、干式切削等先進(jìn)切削加工工藝唇礁，如加工60HRC以上硬度的工件勾栗，其壽命要高出硬質(zhì)合金刀具10倍以上。

4.防止水解作用的方法

　　盡管立方氮化硼刀具能承受1300～1400℃的切削溫度盏筐，但應(yīng)注意幌侧，CBN在高溫(1000℃左右)下，會(huì)同水蒸氣及空氣中的氧起反應(yīng)规学，生成氨和硼酸(BN+3H2O→H3BO3+ NH3)整栏，這種化學(xué)反應(yīng)稱為水解作用，會(huì)加速刀具的磨損橡周。因此在濕式切削時(shí)碗昭，忌用水溶液作切削液，須用帶極壓添加劑的水溶液或極壓切削油以減弱水解作用膊向。

　　還應(yīng)指出体笨，由于CBN刀具的熱穩(wěn)定性高，切削液對(duì)刀具壽命和加工表面粗糙度的影響不大糙娃，加之高速切削硬質(zhì)材料時(shí)金屬有軟化效應(yīng)烧啊，所以有條件時(shí)可采用高速干式切削，并且干式切削還有利于環(huán)境保護(hù)和操作工人健康憎抡，降低生產(chǎn)成本端杂。

5.選用合適的機(jī)床設(shè)備

　　使用立方氮化硼刀具的機(jī)床必須剛度高、功率大性湿、轉(zhuǎn)速高纬傲，才能充分發(fā)揮它的性能，取得良好經(jīng)濟(jì)效益肤频。此外叹括，機(jī)床精度也要好，裝夾工件的夾具和夾緊裝置宵荒，必須可靠性強(qiáng)汁雷，以免加工時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，使刀具破損骇扇。

　　必須指出，目前生產(chǎn)中不少機(jī)床設(shè)備還不能滿足立方氮化硼刀具的加工要求面粮，所以立方氮化硼刀具的潛力未能得到充分發(fā)揮少孝，今后隨著數(shù)控機(jī)床(NC)和加工中心(MC)等高效設(shè)備應(yīng)用的增多继低，必將進(jìn)一步推動(dòng)立方氮化硼刀具的使用。

6.刀具使用前的刃磨與檢驗(yàn)

　　立方氮化硼刀具使用前稍走，需將前袁翁、后刀面進(jìn)行研磨，以減小切削過程中的摩擦现辰，同時(shí)也可提高切削刃的直線度盔雷，防止刀具的非正常磨損。另外托捆，在使用前要用50倍以上的放大鏡檢查切削刃的刃口品質(zhì)篱汤，以控制刃口的鋸齒邊，不然會(huì)影響刀具使用壽命和加工品質(zhì)媒卑。

7.PCBN刀具的非常規(guī)使用

　　人們通常認(rèn)為铃越，PCBN刀具不適于切削低碳鋼類的工件，因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生長切屑经馍，擦傷刀具前刀面并產(chǎn)生很高的熱量切锈，進(jìn)而加快刀具的熱化學(xué)磨損。然而這種情況只有在高溫時(shí)才會(huì)發(fā)生父绿，PCBN刀具的硬度在600℃左右時(shí)才會(huì)降至與室溫時(shí)的硬質(zhì)合金相當(dāng)尿旅，在切削溫度不高時(shí)，PCBN刀具是不會(huì)產(chǎn)生熱磨損的畅廷。

　　因此捕阅，只要選用合適的切削用量，PCBN刀具同樣可以切削低碳鋼狠持，并且比使用涂層硬質(zhì)合金刀具和金屬陶瓷刀具有更高的使用壽命疟位。

立方氮化硼刀具發(fā)展新趨勢

　　立方氮化硼刀具是一種先進(jìn)的切削刀具，應(yīng)用前景廣闊喘垂。首先在精加工和半精加工時(shí)甜刻，在某些情況下甚至粗加工工序中，用其加工淬硬鋼正勒、冷硬鑄鐵得院、35HRC以上的鈷基和鎳基高溫合金及其它難加工材料也是有效的。例如章贞，俄羅斯的T-10(PCBN)刀片具有較好的抗沖擊性能祥绞，它既可用于精加工和半精加工，也可用于背吃刀量達(dá)6mm的粗加工鸭限。目前世界上立方氮化硼的年耗量大約以10％～15％的速度增長蜕径。

　　人造立方氮化硼超硬刀具材料，目前單晶的向粗顆粒、高強(qiáng)度兜喻、多功能方向發(fā)展梦染。日本無機(jī)材料所生產(chǎn)的單晶CBN直徑達(dá)3mm。De Beers公司生產(chǎn)的PCBN產(chǎn)品硫缓，最大直徑達(dá)101.6mm抄刁，然后用激光切割成所需要的任何形狀，可加工70HRC的高硬度材料恭隧。

　　立方氮化硼刀具材料的價(jià)格較貴祈哆，為了擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，國外已研制出比價(jià)格相對(duì)較低的立方氮化硼涂層刀具啃极。它是采用化學(xué)氣相沉積法(CVD)在通用型鎢鈷(K)類硬質(zhì)合金基體上(原則上可涂覆在任何基體上)涂覆一薄層立方氮化硼的超硬材料帆速。英國還研制出了一種在PCBN刀片上用CVD法涂覆一層鎳、銅苗圃、鈦谣泄、鉻、鉭惫饲、鈷的混合物褂圣，以及TiN或TiC的防護(hù)涂層，其耐磨性可比普通PCBN刀片高3倍裤础。Lellond公司開發(fā)出了一種由陶瓷與CBN的超硬復(fù)合材料懊悯，它兼有上述兩種材料優(yōu)點(diǎn)，是高速加工高硬耐磨鑄鐵的理想材料梦皮。

　　立方氮化硼刀具的廣泛使用取決于高速炭分、高剛性、高抗振性的金屬切削機(jī)床剑肯，以及高強(qiáng)度新品種的刀片牌號(hào)捧毛，并應(yīng)根據(jù)具體加工條件選取合適的切削用量，使其與被加工材料相“匹配”让网。當(dāng)前發(fā)展立方氮化硼刀具呀忧，一方面要設(shè)法提高刀片品質(zhì)，降低刀片成本溃睹；另一方面要進(jìn)一步研制出晶粒更細(xì)的材料而账，以提高其致密度，減少刃口鋸齒邊因篇，使其能刃磨得更為鋒利泞辐，同時(shí)要解決提高立方氮化硼刀具的刃磨效率和質(zhì)量問題。( 

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)竞滓，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享咐吼，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)要茴，也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布搔献、編輯整理上傳息队，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)灼址。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片件银、文字如涉及作品版權(quán)問題肤轿，請(qǐng)第一時(shí)間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容郊片，以保證您的權(quán)益度籍！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。