PCBN刀具的发展及其切削性能

PCBN刀具主要应用于加工淬硬钢、铸钢、高温合金以及表面喷涂材料等。国外的汽车制造业大量使用PCBN刀具切削铸铁材料,PCBN刀具已经成为国外主要汽车制造厂家各条生产线上使用的新一代刀具。国内市场在数控机床、多功能机床、汽车、军工等领域都受到了广泛应用。

目前,PCBN刀具坯料可以分为两大类:一是整体聚晶刀,它由无数细小的CBN单晶体在高温高压下烧结而成;另一类是以硬质合金为基体,高温高压下在其表面烧结一层CBN微粉制成的复合片。PCBN复合片将PCBN材料的高硬度、高导热性及高热化学稳定性和硬质合金基体的强度与韧性结合在一起,因而具备了较高的耐磨性和较高的抗冲击破损能力。由PCBN刀具坯料经过切割、焊接和刀磨制成的PCBN刀具有良好的切削性能,主要表现在以下几个方面:

(1)CBN的硬度仅次于金刚石,对于可切削黑色金属的刀具材料来说,PCBN刀具的硬度 。PCBN刀具的耐磨性可以达到涂层刀具和陶瓷刀具的5-10倍,因此使用PCBN刀具能够明显减少生产加工中的换刀次数,提高被加工工件的精度与互换性,缩短产品生产周期。 

(2)PCBN刀具在800度时的硬度仍高于硬质合金刀具和陶瓷刀具的常温硬度。在1200度时仍能保持较高的硬度,而且随着温度的升高,其导热系数也随之升高。因此PCBN刀具能够很好地满足硬态切削,高速切削和干切削时的恶劣加工条件对刀具材料的要求。

(3)由于CBN的化学惰性特别大,在1200度-1300度时也不与Fe、Ni、Co等发生反应。所以PCBN刀具在切削加工时的化学磨损相对于其它刀具材料较小,可用于加工各种材料的工件。

(4)CBN与不同材料间的摩察系数为0.1-0.3,而且随着切削速度的提高,PCBN的摩察系数呈减小趋势,从而使切削力减小,较少切削时的刀屑粘结现象,有利于提高加工精度以及表面质量。

高速切削灰铸铁材料PCBN刀具的典型应用场合之一。PCBN刀具高速切削灰铸铁材料时刀具寿命可以达到陶瓷刀具的20-30倍,从而能够带来巨大的经济效益。对于不同牌号的PCBN刀具来说CBN含量越高,PCBN刀具的硬度、耐磨性和导热率就越高。因此,高速切削灰铸铁的PCBN刀具应选用CBN含量较高(80%-90%)牌号的刀坯,制成(如DBC80、CBN30等)。

先进切削技术(硬态切削、高速切削、干切削)的应用不仅可以给企业带来巨大的经济效益,而且也有利于环境保护。PCBN刀具是能够满足先进切削要求的主要刀具材料,也是国内外公认的用于硬态切削,高速切削以及干式切削加工的理想刀具材料。