立方氮化硼刀具的种类与使用.doc

立方氮化硼刀具的种类与使用立方氮化硼刀具过去主要用于精加工,近十几年来通过改进生产工艺,控制原料纯度和晶粒尺寸,采用复合材料和热压工艺等,其脆性有了重大改进,韧性提高, 使用可靠性大大改善,已可作为常规刀具在生产中应用,对提高工效、保证产品质量起重要作用。立方氮化硼刀具材料的性能特点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 BN的同素异构体之一,结构与金刚石相似,是用超高温超高压技术人工合成的超硬材料。其硬度仅次于金刚石( 显微硬度可达 8000 ~ 9000HV) ,且热稳定性高(达1250 ~1350 ℃),对铁族元素化学惰性大,抗黏结能力强,用金刚石砂轮即可磨削开刃,故适于加工 35HRC 以上的硬质材料,如各种淬硬钢(碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、轴承钢、模具钢等)、冷硬铸铁、钴基和镍基高温合金、硬质合金、表面喷涂(焊)材料等高硬及耐磨材料,也可用于钛合金、纯镍、纯钨及其它材料的加工。它是以车、铣代替磨削的最佳刀具之一。用立方氮化硼刀具加工淬硬钢的表面粗糙度为 μm,精度可达 IT7IT6 。上海通用汽车公司在一条发动机柔性生产线上,用山高刀具(上海)公司生产的立方氮化硼 CBN300 刀片面铣刀铣削发动机缸体平面(铸件),切削速度高达1600m/min ,进给速度为 5000mm/min 。立方氮化硼刀具也有使用上的局限,如其脆性较大,强度和韧性较差,不适用于冲击负荷下的间断表面加工。此外,用它加工软的铁族元素材料时,因易于产生长切屑,擦伤刀具前刀面并形成积屑瘤,会导致切削力的波动而损坏刀具。为了提高氮化硼刀具的抗冲击性能,目前已研制出以类石墨的六方氮化硼(g-BN 或h-BN) 为原料,用爆炸法合成出的一种新型 WBN 材料(WBN 是属铅锌矿结构的 BN) 。它具有很高的韧性和烧结活性,极易转变为 CBN ,并易于和 CBN 共同烧结成强度和硬度接近 CBN 水准的聚晶体。 WBN 及CBN 的两相烧结体是用 WBN 的韧性去弥补 CBN 的脆性,其抗冲击强度较单纯的 CBN 烧结体提高 60% ,断裂韧度提高 倍,抗挠曲强度提高 1 倍左右,抗压强度与硬质合金相当,热稳定性为 1100~1200 ℃。可用来加工间断表面的工件,例如齿轮的齿面、堆焊表面或有沟槽的工件。目前,WBN 及CBN 的两相烧结体刀具已在美国、日本和俄罗斯等国家的汽车行业中广泛应用,如用於加工连杆、挺柱体、汽缸套、刹车制动轮、曲轴、飞轮、各种泵壳类零件的车、镗和铣削等工序中。 :整体聚晶立方氮化硼(PCBN) 刀具、聚晶立方氮化硼和硬质合金的复合刀片() 和电镀立方氮化硼刀具。其中,前两类刀具使用最多。 PCBN 是在高温、高压下,将许多 CBN 单晶粉聚晶成的多晶体材料,是 CBN 单晶粉的烧结体。是在强度和韧性较好的硬质合金基体上,烧结或压制一层 ~1mm 厚的 PCBN 而成的一种复合刀片,它解决了立方氮化硼刀片的抗弯强度低和镶焊困难等问题。可用焊或机夹方式制作刀具。例如美国 GE( 通用电器)公司生产的 BZN 刀片、俄罗斯的 Toma-10 刀片、日本住友电工公司的 BN 刀片,以及我国生产的 LDP-J-