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浅谈PCBN刀具材料主要性能

发布时间:2019-07-16

  由于CBN晶体与金刚石晶体都属闪锌矿型,且晶格常数相近,化学键类型相同,因而CBN具有接近金刚石的硬度和抗压强度,又因为其是由N、B原子所组成,因此具有比金刚石更高的热稳定性和化学惰性。PCBN以它优越的切削性能应用于切削加工的各个领域,尤其在高硬度材料、难加工材料的切削加工中更是独树一帜。PCBN刀具材料主要性能如下:

  (1)具有很高的硬度和耐磨性。CBN单晶的显微硬度为HV8000~9000,是目前已知的第二高硬度的物质,PCBN复合片的硬度一般为HV3000~5000。因此用于加工高硬度材料时具有比硬质合金及陶瓷更高的耐磨性,能减少大型零件加工中的尺寸偏差或尺寸分散性,尤其适用于自动化程度高的设备中,可以减少换刀调刀辅助时间,使其效能得到充分发挥。

  (2)具有很高的热稳定性和高温硬度。CBN的耐热性可达1400~1500℃,在800℃时的硬度为Al2O3/TiC陶瓷的常温硬度,因此,当切削温度较高时,会使被加工材料软化,与刀具间硬度差增大,有利于切削加工进行,而对刀具寿命影响不大。

  (3)具有较高的化学稳定性。CBN具有很高的抗氧化能力,在1000℃时也不产生氧化现象,与铁系材料在1200~1300℃时也不发生化学反应,但在1000℃左右时会与水产生水解作用,造成大量CBN被磨耗,因此用PCBN刀具湿式切削时需注意选择切削液种类。一般情况下,湿切对PCBN刀具寿命无明显提高,所以使用PCBN刀具时往往采用干切方式。

  (4)具有良好的导热性。CBN材料的导热系数低于金刚石但大大高于硬质合金,并且随着切削温度的提高,PCBN刀具的导热系数不断增大,因此可使刀尖处热量很快传出,有利于工件加工精度的提高。

  (5)具有较低的摩擦系数。CBN与不同材料的摩擦系数在0.1~0.3之间,大大低于硬质合金的摩擦系数(0.4~0.6),而且随摩擦速度及正压力的增大而略有减小。因此低的摩擦系数及优良的抗粘结能力,使CBN刀具切削时不易形成滞留层或积屑瘤,有利于加工表面质量的提高。

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