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1、PCBN刀具的性能、特点及其应用研究2007年第7期(总第192期)农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERINGNo.72o07(Totally192)PCBN刀具的性能,特点及其应用研究李新宁(潍坊学院,山东潍坊261061)摘要:介绍了PCBN刀具材料的物理性能和切削性能,阐述了PCBN刀具在不同切削领域应用的特点,并对其关键技术进行了探讨.关键词:聚晶立方氮化硼;刀具;切削加工中图分类号:TH142文献标识码:B文章编号:1673—3142(2007)07—0043—03StudyonPerformance,Feat
2、uresandApplicationofPCBNCuttingToolLIXin—ning(WeifangUniversity,Weifang261061,China)Abstract:PhysicalandcuttingperformanceofPCBNtoolmaterialsareintroducedinthispaper,andthefeaturesofthemusedindifferentcuttingfieldsaregiven.Thekeytechnologyisalsodiscussed.KeyWords:PCBN;cuttingtool;cuttingmachini
3、ngO前言PCBN(聚晶立方氮化硼)刀具具有硬度高,韧性好,热稳定性高和化学惰性大等特点,而且可用金刚石砂轮开刃修磨,故在切削加工的各个方面表现出了优异的切削性能,特别适宜于加工各种淬硬钢,冷硬铸铁等难加工材料.经过多年的开发和应用,我们总结出了很多有关PCBN刀具的使用技术和经验,对使用者来说,应充分了解PCBN刀具的性能和使用技术.从而发挥PCBN刀具的切削性能,创造更大的经济效益.1PCBN刀具材料的性能PCBN刀具由于其组成成分不同,刀具的物理性能和切削性能也不同.当然也就有不同的用途,下面就将与使用有关的问题分别介绍如下.1.1PCBN的组成成分对刀具性能的影响(1)结合剂
4、对PCBN刀具性能的影响PCBN是CBN(立方氮化硼)的烧结体,通常有不加粘结剂烧结直接由CBN原子间的结合而成的.也有加入不同的粘结剂,由粘结剂结合烧结而成.前者因CBN含量高.所以硬度高.但较脆;后者除所加粘结剂比例不同外.其种类还有金属粘结剂和陶收稿日期:2007—03—21作者简介:李新宁(1969一),男,山东潍坊人,工程师,潍坊学院机电工程学院教师,主要从事机械设计及其自动化专业的教学和科研工作.瓷粘结剂之分.常用的金属粘结剂有Co,Ni,Ti,Ni—Al等金属;陶瓷粘结剂有TiN,TiN—A1N,A12O3等,也有同时加入金属和陶瓷粘结剂的.一般加陶瓷粘结剂的PCBN刀
5、具具有较高的耐高温磨损能力和较强的抗粘结能力(2)CBN的含量对PCBN刀具性能的影响CBN是目前人工合成的.硬度仅次于金刚石,其晶粒硬度可达HV8000～HV9000,远远高于陶瓷和硬质合金.PCBN复合片的硬度(通常为HV3000～HV5000)主要取决于CBN的含量(如图1所示).,>墨,.一CBN含量(体积%)图1CBN含量与硬度的关系一般CBN含量在40%～95%之间.随着CBN含量的增高.PCBN的硬度增加:而耐磨性与CBN含量之间不是单调关系.不同加工条件下有不同最佳值,如图2所示加工模具钢时.CBN含量为55%左右时,其刀具最耐磨;加工Cr06合金工具钢时.CB
6、N含量越高越耐磨.(3)CBN的晶粒尺寸对PCBN刀具性能的影响?43?2007年第7期农业装备与车辆工程,,gg,√卿越v=90mm/minf=o.]rn/lq/rCBN含量(体积%)图2CBN含量与耐磨性的关系CBN晶粒的大小影响刀具的强度,细晶粒可使晶粒的晶界面积增加,提高烧结强度及抗裂纹扩展能力,从而使PCBN刀具耐磨性增加.当粒径增加1倍时.刀具寿命要降低30%～50%.1.2PCBN复合片'PCBN刀具的制造分为PCBN复合片(PCBN/硬质合金)制造(高温高压烧结体)和把复合片进行切割,焊接,刃磨制成各种刀具.PCBN刀具由于能耐(1200—1300).C的高温.而且在
7、1200.C以上也不与铁系金属产生化学反应.因此,目前PCBN刀具多用于淬硬钢,冷硬铸铁及表面热喷涂材料的切削加工,而加工中等硬度的材料往往体现不出较好的切削性能,如加工中,低硬度的工件时,PCBN刀具寿命还没有硬质合金刀具寿命高.在加工HRC50以上硬度工件时,刀具才发挥出其超硬性能,如加工HRC60左右硬度的工件,其寿命要高于硬质合金刀具寿命lO倍以上.因此,PCBN刀具用于加工高硬度材料才能发挥出其优越的性能.1.3PCBN刀具的结构目前,常见PCB
