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异形刀片材料的研究制造现状及发展

编辑:安徽鼎丰机械制造有限公司时间:2018-05-11

    从1957年美国GE公司研制出立方氮化硼(CBN)单晶粉末、70年代研制成功PCBN刀具至今,经过30多年的发展,PCBN刀具已逐步趋于成熟。目前PCBN刀具多由PCBN刀片与刀杆或可转位刀片焊接而成,近年来整体式PCBN异形刀片种类也越来也多。PCBN刀片是0.5mm左右的PCBN层直接烧结在硬质合金基体上形成的复合整体。这种材料既具有PCBN的高硬度、高热稳定性和高的化学稳定性,同时又具有硬质合金强度好、可焊性好的优点,使PCBN刀具不仅可切削各种硬度的工件,而且也易于生产。PCBN异形刀片质量的好坏直接影响着刀具切削性能。

    PCBN异形刀片的制作方法主要有两种:一种是一次聚合法,即直接用六方氮化硼(HBN)一次聚合成高密度的烧结体;另一种是二次聚合法,先合成高密度立方氮化硼(CBN),然后再以其为原料经高温高压烧结成聚晶立方氮化硼。目前较为普遍的是加入粘结剂的二次聚合法:

    随着现代切削技术正向着高速度、高精度、高效率的方向发展,与此同时,切削技术对异形刀片性能的要求也越来越高。聚晶立方氮化硼(Polycrystalline Cubic Boron Nitride,PCBN)作为利用人工方法合成的硬度仅次于天然金刚石的新型刀具材料,是目前高速切削铁系金属最合适的刀具材料。 

    聚晶立方氮化硼(PCBN)于上世纪由美国GE公司首先研制成功,由于PCBN材料具有高的硬度和耐磨性、很高的热稳定性和高温硬度、优良的化学稳定性以及较好的导热性和较低的摩擦系数,因此pcbn异形刀片自问世之初就受到美国、德国、英国、日本等工业发达国家的重视。经过30多年的发展,国外对PCBN刀具的研究已基本进入成熟阶段,产品也向多样化、系列化方向发展。我国也有不少单位和学者从事PCBN刀具的开发和研究,但与国外相比,无论在PCBN材料的合成还是刀具切削性能的研究方面都有所滞后。

    PCBN异形刀片,在工业发达国家工具使用总量中所占比重越来越大。美国GE公司认为,在工业化国家,PCBN异形刀片材料将有6.2亿美元的市场。我国机床工具行业的“十五”规划重点是发展数控机床及其配套部件,2005年国内PCBN刀片需求量已达到66.2万片(折合为30mm的片)。根据市场调查和科学预测,我国PCBN刀具消费总值到2010年可达到5.4亿元。