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              你必須了解的聚晶立方氮化硼(PCBN)

              關鍵詞 聚晶立方氮化硼|2022-07-01 09:50:18|來源 中國超硬材料網
              摘要 ?聚晶立方氮化硼(簡稱PCBN)是以硬質合金為基底,上面鋪放一層立方氮化硼(CBN)單晶細粉(0.5~1.6mm厚)加粘結劑經高溫(1400~2600℃)、高壓(7~9Gpa)下壓...

              聚晶立方氮化硼(簡稱PCBN)是以硬質合金為基底,上面鋪放一層立方氮化硼(CBN)單晶細粉(0.5~1.6mm厚)加粘結劑經高溫(1400~2600℃)、高壓(7~9Gpa)下壓制而成的聚晶刀具材料。

                     由于單晶CBN的粒徑小,而且單晶CBN存在易劈裂的“解理面”,不能直接用于制造切削刀具。因此工業上切削刀具用的大多數是聚晶立方氮化硼(PCBN)。

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                     一、聚晶立方氮化硼的特性

                     1、立方氮化硼具有高硬度和優良的耐磨性

                     CBN是人工合成的,其硬度僅次于金剛石,晶粒硬度可達HV8000~ HV9000,遠遠高于陶瓷和硬質合金。PCBN復合片的硬度(通常為HV3000 ~HV5000 )主要取決于CBN的含量,一般CBN含量在40% -95%之間。隨著CBN含量的增加,PCBN 的硬度增加。而耐磨性與CBN含量之間不是單調關系,不同加工條件下有不同最佳值,加工模具重鋼時,CBN 含量大約為55%時,其刀具最耐磨。

                     2、立方氮化硼有很高的熱穩定性

                     立方氮化硼的耐熱溫度高達1400 ~1500℃,比金剛石的耐熱溫度(700-800℃)幾乎高一倍。立方氮化硼在1370℃以上才由立方晶體轉變為六方晶體而開始軟化,用它制作刀具可以高速切削高溫合金,其切削速度比硬質合金刀具高3-5倍。

                     3、立方氮化硼有極強的化學穩定性

                     立方氮化硼是化學惰性特別大的物質,在中性還原氣體介質中,對酸堿都是穩定的,與碳在2000℃時才起反應,與鐵族材料在1200~ 1300℃時也不起反應。立方氮化硼與各種材料的粘結和擴散作用比硬質合金小得多,可以用來切削金剛石不能切削的鋼鐵材料。

                     4、立方氮化硼有優良的的導熱性能

                     立方氮化硼的導熱系數為79.54w/m.k,僅次于金剛石(146.5w/m.k) 。并且隨著溫度的提高,立方氮化硼的導熱系數逐漸增大,有利于切削區的溫度控制和刀減少刀具的擴散磨損。

                     5、立方氮化硼有較低的摩擦系數

                     PCBN與不同材料的摩擦系數為0.1~0.3,較低的摩擦系數使切削力減小,切削溫度降低,不易產生積屑,有利于提高加工材料的表面質量。

                     6、立方氮化硼刀具可重磨

                     PCBN刀具的聚晶切削刃采用先進的鑲嵌工藝,鑲嵌牢固??刹捎昧6?80-240目的人造金剛石樹脂砂輪在普通工具磨床上刃磨,方便用戶,降低刀具成本。

                     二、聚晶立方氮化硼刀具的分類

                     聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具按其成分和制造方法可分為整體聚晶立方氮化硼燒結體(簡稱PCBN燒結體)和聚晶立方氮化硼復合片(簡稱PCBN復合刀片)及電鍍立方氮化硼刀具,以PCBN復合刀片應用最為廣泛。

                     三、聚晶立方氮化硼刀具的應用

                     PCBN是由無數細小無序排列的CBN單晶組成的,無解理面,宏觀上無方向性,這會使劈裂的影響大大減少,而且會隨著切削刀具的磨損連續地露出新鮮的晶體。PCBN與PCD、PCD刀具材料有著相似的結構與性質,但耐磨性比PCD、PDC要差。由于PCBN具有良好的抗化學腐蝕性,且在1200℃的高溫下,表現出很好的熱穩定性,因此刀具尖端的相對高溫不會對它產生任何不利的影響,相反它還能在切削硬質鐵合金時起到加速切削的作用。

                     隨著切削技術的不斷發展,立方氮化硼刀具廣泛應用于高硬度難加工材料的加工。

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                     (1)立方氮化硼刀具可以車代磨,硬車削高硬度難加工材料   

                     由于立方氮化硼刀具具有較高的硬度和耐磨性,紅硬性。所以采用整體聚晶立方氮化硼刀具可以車代磨硬車削高硬度難加工材料。

                     (2)適用于高速及超高速切削加工     

                     PCBN刀具最適合于鑄鐵、淬硬鋼等材料的高速切削加工。由PCBN刀具切削鑄鐵及淬硬鋼時刀具后刀面磨損與切削距離的關系可以看出:當切削速度超過一定限度后, 切削速度越高,PCBN刀具后刀面磨損速度反而越小, 即高速切削下刀具的壽命反而高,這一特點尤其適合現代高速切削加工。    

                     (3)干式切削    

                     立方氮化硼刀具加工工件時采用干式切削,減少環境污染。采用涂層刀具或陶瓷刀具都需要濕式切削,鐵屑不容易清理。采用立方氮化硼刀具,不僅可大余量切削高硬度鑄鐵,不添加切削液,不僅可保證現場衛生,而且鐵屑方面回收利用。

                     (4)適應于自動化加工及難加工材料加工

                     PCBN刀具有很高的硬度和耐磨性,能在高切削速度下長時間加工出高精度零件,大大減少換刀次數和刀具磨損補償停機所花費的時間。因此,PCBN刀具很適合于數控機床及自動化程度較高的加工設備,并且能使設備的高效能得到充分發揮。

                     四、聚晶立方氮化硼刀具的壽命

                     PCBN刀具的壽命為陶瓷刀具的3-5倍、硬質合金刀具的5-15倍。高耐磨性和長壽命大大提高了工件的加工精度,減少了換刀和磨刀的次數,提高了工效。

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                     近年來,隨著CNC(計算機數控)加工技術的迅猛發展以及數控機床的普遍使用,可實現高效率、高穩定性、長壽命加工的PCBN刀具的應用也日益普及,同時還引入了許多先進的切削加工概念,如高速切削、硬態加工、以車代磨、干式切削等。PCBN刀具材料已成為現代切削加工中不可缺少的重要刀具材料。

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