PCBN刀具技术的最新进展 -(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表时间:2007-07-03 人气:1

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东芝公司采用Wiper技术研制出4种新型PCBN刀片BX310、BX330型刀片适于连续或断续切削硬度为50～60HRC的淬硬钢。这种刀片由中等CBN颗粒与耐热陶瓷粘结剂烧结而成，可提高刀具的表面质量，增强刀具的抗磨损性能；BX930、BX950型刀片适于高速精加工耐热合金钢、铸铁、铁系物质。这种刀片是由高含量的CBN颗粒与Co及碳化物烧结而成，增强了刀具横向抗断裂的性能。

3.2 PCBN刀片的断屑槽设计

对整体PCBN刀片进行断屑槽设计是切削刀具设计的新发展。断屑槽可增加切削刃前角并改善切屑在刀片上的流出，降低切削力和切削区温度，从而延长刀具使用寿命。较低的切削力还可提高刀具的精度并且优化切屑的流出，使表面粗糙度更好。

Seco公司开发的Secomax CBN300刀片如是在CBN30基础上用粗颗粒粉末和新工艺烧结成的，具有很高的抗冲击性能，通过使用特殊技术，将经济性好的多切削刃整体PCBN刀片和切削刃剪切角增大的优点结合起来，制造出带断屑槽的切削刃，使PCBN刀具能从传统的车削淬硬钢和冷硬铸铁等硬材料、以车代磨等加工领域跨入铣削加工的应用领域。该刀具已在上海通用汽车公司新建的一条发动机柔性生产线上使用，取得了良好效果。用其铣削发动机缸体平面，切削速度高达2000m/min，刀具寿命为一般PCBN刀具的4倍。PCBN的断屑槽对精加工珠光体灰铸铁来说是一种理想的刀片，尤其是镗孔加工。用这种刀片进行汽车发动机缸体镗孔加工的试验显示，刀具寿命比同等的负前角刀片增加50%。

日本京瓷（Kyocera）公司于2004年4月开发出适于加工淬硬钢的三维槽型BB型PCBN刀片。BB型刀片采用新型三维槽型设计，在整个加工过程中可通过一次装夹完成零件各部分的加工而不需要更换刀具，在切削过程中可对不同硬度的淬硬钢进行有效的断屑控制，从而提高加工效率，获得更好的加工表面质量。

3.3 PCBN刀片涂层

刀具表面涂层是提高刀具寿命、提高被加工零件的精度和表面质量、降低切削成本的有效手段。

涂层PCBN刀片在车削硬材料时表现出很大的优势。Seco已经开发出Secomax CBN100 PVD涂层刀片。这些新涂层的设计用于保证涂层和PCBN基体结合面之间具有极佳的黏着性能。它由总厚度2～4μm的Ti(C,N) (Ti,Al)N TiN组成，适用于珠光体灰铸铁和硬钢、硬铸铁的粗精加工。在Secomax CBN100刀片与Secomax CBN100 PVD涂层刀片硬车62HRC的轴承钢精加工试验对比中发现，当切削速度达到130m/min时，刀具寿命从不涂层刀片的24min增加到涂层刀片的33min；在更高的速度下也观察到相似的增加。在工业发达国家，涂层刀具已占所用全部刀具的80%以上，预计近年超硬涂层工具的市场将达到每年20亿美元，并且应用领域主要集中在汽车工业，而我国这一比例尚不及20%。因此推广涂层刀具的应用、开发新的涂层刀具材料具有重大意义。

另一种研究趋势是将CBN薄膜作为刀具的耐磨涂层，可以成倍乃至几十倍地提高刀具的使用寿命。由于形成CBN涂层时总是伴随着很大的内应力，因此CBN涂层极易从基体上脱落。目前最大的难题是要解决CBN涂层与硬质合金基体之间的结合力。较为有效的方法是在基体与涂层之间增加过渡层，如氮化钛、氮化硅、富硼梯度层等。工业发达国家在此方面进行了大量投资，以充分开发CBN材料的潜在优势，要制备实用的CBN刀具涂层已为时不远。

3.4 新型Self-Lock（安全锁）结构刀片

Sandvik Coromant公司推出的具有新型Self-Lock（安全锁）结构的CB7015系列刀片主要是针对淬硬钢零件加工时的高质量表面以及高生产率加工而开发的。Self Lock（安全锁）多角技术采用机械锁定PCBN刀片并使其远离高温切削区域，因此提供了优于常规刀尖结构的强度和安全性。在连续和轻微断续条件下的精加工可以采用高速切削；在切削台阶、退刀槽和其它仿形切削时，较大的PCBN切削刃提供了更好的切削性能。

4．结语

PCBN刀具在节省资源、减少环境污染、降低制造成本方面具有明显优势，PCBN刀具的设计和使用为不同的制造行业提供了提高生产率的新动力。在工业发达国家，PCBN刀具已取得广泛应用，虽然上海大众汽车有限公司、长春一汽集团公司和东风汽车集团公司已在生产中广泛使用PCBN刀具，但我国PCBN刀具的制造和使用还处于发展阶段，因此应加强PCBN刀具制造技术和应用技术的研究，加强PCBN刀具的宣传和推广，引导用户正确合理使用PCBN刀具，使难加工材料的切削加工技术步入新阶段。

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