聚晶立方氮化硼(PCBN)复合片切割概述聚晶立方氮化硼(PCBN)复合片是由CBN聚晶颗粒和WC硬质合金基体在高温高压条件下通过粘结剂形成的新型刀具材料。具有稳定性高、摩擦系数小、导热性好等优点,已成为制造刀具、钻头等耐磨工具的理想材料。聚晶立方氮化硼(PCBN)材料具有耐高温、高硬度等特点,是干车削硬质材料的最佳选择,在黑色金属加工领域
立方氮化硼(cubic boron nitride,CBN)的硬度仅次于金刚石,具有硬度高、热稳定性和化学稳定性好,高温下对铁族元素呈化学惰性的特点,是加工铁族材料时的理想材料。立方氮化硼磨具是以CBN为磨料,借助于结合剂和其他辅助材料,在一定条件下制成的具有一定的形状和性能的用于磨削、研磨和抛光等加工用途的系列工具,如砂轮、磨头、切割片、磨盘、油石等。其中CBN砂轮磨具最为普遍。按照结合剂划分,CBN砂轮有金属结合剂CBN砂轮、树脂结合剂CBN砂轮、陶瓷结合剂CBN砂轮三类。与其他结合剂相比,陶瓷结合剂虽然存在脆性大、生产周期长等缺点,但是由于具有耐热性好、形状保持性好、气孔多且可调、易修整等优点,其在CBN砂轮体系中所占比例逐年升高,成为CBN磨具中最大的家族。
PCD刀具材料硬度高、导热性好、摩擦系数小,使得切削力降低、刀具磨损缓慢、切削过程更为稳定,有利于降低表面粗糙度。高速车削时工件表面可达到镜面效果,是目前车削铝合金理想的刀具材料。在使用过程中应关注工件表面粗糙度和刃口磨损情况。对铝合金工件表面粗糙度影响因素如表1所示。PCD刀具加工铝合金刃口的磨损形式与传统刀具有所不同,主要表现为粘结磨损、扩散磨损和聚晶层破损,其特点如表2所示。
陶瓷CBN磨具具有热稳定性好、耐磨性好等优点,不易与铁族元素产生化学反应、适应于加工硬而韧性高的钢件,汽车行业是陶瓷CBN砂轮应用的主要领域,特别是作为发动机的关键零件凸轮轴和曲轴的加工方面,凸轮轴和曲轴的加工质量的好坏直接影响着发动机的动力特性;但由于加工余量大且难磨,对磨削精度的要求很高,加工难度比较大,普通刚玉磨料砂轮的性能很难适应高效加工的要求,普通刚玉的耐用度和使用寿命低,需频繁修整或更换,造成的刚玉磨削废料较大,对环境造成很大程度的污染;CBN的硬度是刚玉的2倍多,CBN砂轮满足高速、高效、高精、低研磨成本、高性能磨具,同时降低了环境污染问题。
淬硬钢是典型的耐磨和难加工材料,这类材料经过淬火或低温回火去应力后硬度高达HRC45~HRC65,具有较高的机械强度和抗疲劳磨损能力,因此淬硬钢广泛应用于各种对硬度和耐磨性要求较高的场合,如齿轮、轴承等。PCBN刀具在切削加工淬硬钢时,通常采用干式切削加工,其工作温度通常可达1000℃以上,而硬质合金、陶瓷刀具甚至金刚石刀具在如此高温下,导热系数升高,其性能会急剧的下降,影响切削的顺利进行。通常在切削温度较高时,尤其是切削淬硬材料,高温能够软化坚硬的表面层,使切削顺利进行,这时就需要PCBN刀具展现其热稳定性及高温下的优异性能,来满足切削条件的要求。
现代切削速度的不断提高和先进的集成制造速度的不断发展对现代刀具的性能提出了更高的要求,因此开发出高热稳定性和高耐磨性的超硬刀具是当今的发展趋势,聚晶立方氮化硼(polycrystalline cubic boron nitride,PCBN)超硬刀具的高强度、高耐磨性、高导热性、良好的高温力学稳定性以及高温化学稳定性等优异性能,使PCBN超硬刀具成为国内外各工业国家的研究重点。
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