在機械加工制造領域,切削加工技術已經進入以高速銑削、CNC多功能切削、微細形狀/超精切削等為代表的變革創新時期。與此同時,切削刀具的變革創新也有了新的進展?,F階段的刀具材料以涂層硬質合金為主導,最高切削速度范圍300~600m/min??梢灶A測,今后切削高速化的發展會更加迅猛,當1000m/min以上的超高速切削時代到來時,PCBN將是最強有力的刀具材料,具有極大的優勢。
(1)與金剛石的對比優勢
CBN(立方氮化硼)的常溫硬度僅次于金剛石,而它的熱傳導性和對鐵系金屬的熱化學穩定性則優于金剛石。金剛石刀具僅適用于有色金屬及其合金的切削加工,而PCBN刀具也適用于黑色金屬及其合金的切削加工。
(2)與硬質合金的對比優勢
PCBN(聚晶立方氮化硼)的高溫化學穩定性和紅硬性優于硬質合金,是高速切削高硬材料的最佳刀具材料。PCBN刀具的切削特性隨CBN的含量、粒度以及結合劑種類的不同而變化。最近開發成功了無結合劑的單相PCBN,在切削高速化和提高刀具壽命方面可望獲得更顯著的效果。PCBN中CBN含量越高,耐磨性就越高,但韌性有所降低,特別是用于如立銑等斷續切削加工時,在切削刃形狀、切削條件(尤其是切深量)等方面應采取特殊對策,以確保切削刃的強度,充分發揮PCBN刀具的優勢。例如,采用PCBN和硬質合金球頭立銑刀高速銑削自硬鋼時,由切削速度和刀具壽命的比較可知,PCBN刀具具有超群的壽命特性。用PCBN立銑刀高速銑削HRC60以上的高硬鋼時,可實現超過2000m/min的超高速高精度切削。雖然尚未確認其后刀面發生快速磨損的切削速度,但由于PCBN刀具的高溫硬度優異,因此可用于干式切削。在切削速度極限范圍以內,可以發現切削速度越高,PCBN刀具壽命越長的現象,這是硬質合金等其它刀具所不具有的獨特性能。PCBN刀具在鑄鐵的切削加工中也顯示出很高的刀具壽命,在從較低切削速度直至高速切削的速度范圍內,均能獲得良好的加工效果。在汽車零件(如發動機缸體等)的鏜孔加工中,PCBN刀具顯示出高精度、高效率和長壽命的特點。由高速銑削灰口鑄鐵的刀具磨損特性實例可知,500~2000m/min是有利于發揮刀具壽命特性的切削速度范圍。
如今,切削加工正朝著微細化、精密化的方向快速發展,尤其在精加工刀具和長壽命刀具方面,PCBN刀具的技術動向令人關注。此外,用PCBN車刀實現高硬度鋼的高效率、高精度車削已得到人們再次認可,可以說PCBN刀具無論現在還是將來都是大有希望的刀具。
富耐克超硬材料股份有限公司是國家高新技術企業、國家超硬材料產業基地骨干企業、超硬磨料立方氮化硼(CBN)國家標準的制訂單位,專注于高端CBN磨料和CBN切削刀具的研發、生產、銷售。公司擁有占地12萬平方米的國家超硬材料產業園,CBN刀具年產能1000萬片、CBN磨料年產能8億克拉,生產規模和研發實力中國第一,并位居全球前列。2013年富耐克再度沖擊超硬刀具技術,顛覆傳統研發生產創新系列PCBN超硬刀具,升級后的PCBN超硬車刀產品,具有更好的抗沖擊性與耐磨性,可用于斷續切削及銑削,在剎車盤、變速箱、曲軸等汽車零部件行業的粗加工與半精加工中,效果非常顯著。針對軸承鋼、高速鋼等淬火鋼工件的連續切削,在風電、機床、齒輪等行業也得到廣泛應用。