超硬材料刀具使用注意事项     超硬材料是天然金刚石、人造聚晶金刚石 (PCD) 、化学气相沉积金刚石 (CVD) 、立方氮化硼 (PCBN) 的总称。   注意事项     超硬材料总体硬度很高但内部差异很大、建议使用者使用前充分了解各种材料的机械物理性能，以免不必要的损失和浪费。       超硬材料刀具既硬又脆，任何冲击及碰撞都可能造成损坏。       超硬材料与刀体金属的热膨胀系数不同，切削过程中骤然或断续的冷却会造成刀片的裂纹导致报废。       水基冷却液可导致 CBN 材料强度下降应引起注意。       不具有专用设备和专业技术请不要试图修磨超硬材料刀具，普通方法修磨只会造成刀具的损坏。       装夹牢固是刀具使用的常识，这一点对超硬材料刀具尤其重要。 安全须知     切勿直接用手接触刀刃，以防锋利的刀刃造成伤害。       使用方法有误或切削条件不当会导致刀具破损飞出而造成人身伤害。       高温切屑飞溅会造成烫伤或割伤应加以防范。       装夹过程要小心防止碰伤。       高速切削中产生的火花和高温切屑与易燃物接触容易收起火灾应注意防火。       旋转刀具须调好动平衡，若刀具偏心，振动加剧，会造成破损飞散，引起伤害。       刀具用钝应及时更换，以免切削条件变坏、造成刀具飞出、或工件脱落造成意外。 几点提示     统计显示，刀具费用仅占机械加工行业全部费用的 3%-4% 。       刀具的改善有可能为您的效益提高 10% 或更多。关键是刀具的改进可以提高效率、改进质量。       对您所用的刀具及与之相配合的切削要素进行一次再认识，是您的企业提高效益的最简单、最节省的方法 立方氮化硼材料刀具简介     立方氮化硼 (CBN) 是 70 年代才出现的超硬刀具材料。作为刀具的 CBN 一般作成聚晶复合片。硬度仅次于人造聚晶金刚石。热硬度和热稳定性比金刚石高很多。 CBN 在 1300 度时仍能保持其硬度。这种材料不与铁质金属发生化学作用，因此可用于加工钢和铸铁而越来越成为用途广泛的金属切削刀具的重要材料。     CBN 刀具的耐用度比硬质合金或陶瓷刀具高十几倍到几十倍。切削速度可提高 3-5 倍。加工粗糙度可达到 Ra0.1μm 。可代替磨削进行高精度加工。由于刀具耐用度高，加工零件的尺寸精度可以得到很好的保证。同时，通过提高切削速度，实现以车代磨等方式可以使生产效率成倍提高，大大降低了生产成本。     CBN 刀具主要用来加工淬硬高速钢、淬硬合金钢、淬硬轴承钢、渗碳钢、冷硬铸铁、球墨铸铁等，也常用于加工各种镍基高温合金和各类喷焊材料等难加工材料。     充分利用 CBN 材料红硬性好的特点，在很多种场合下可实行干切削，对于节省冷却润滑液的开支和防止环境污染有很重要的意义。     目前，国外知名的 CBN 材料制造厂家如 GE 公司、 DE-BEERS 、日本住友等都已开发出种类繁多的不同牌号的 CBN 聚晶复合片。针对淬火钢、耐热钢、冷硬铸钢等多种材料的不同特性提供不同性能的 CBN 材料以供选择。     立方氮化硼作为新型的刀具材料已经越来越广泛地应用于机械加工的各个领域、各个行业。对于提高加工效率和质量、降低加工成本发挥了重要作用。随着普及程度的提高，这种刀具将越来越受到人们的重视，从而产生巨大的经济效益。 切削刀具用立方氮化硼刀片     PCBN 切削刀具用立方氮化硼复合片是多晶立方氮化硼层与硬质合金基体在超高压 ─ 高温下烧结而成的复合超硬材料。它具有立方氮化硼的硬度、耐磨性，热稳定性及硬质合金的抗冲击韧性，是高硬度黑色金属及有色金属合金切削加工的理想材料。适用于硬度 HRC45-65 黑色金属材料如：淬火钢、马氏体铸铁、硬化轴承钢、镍铬合金的车、铣、镗、铰孔等加工。 PCBN 应用知识     制造商总是指望提升切削速度，但他们的工作通常因新材料的发展趋势而变得复杂起来。例如工厂刚对加工片状石墨铸铁感到满意的时候，工件材料就被换成高强度球墨铸铁。当这些韧性好的材料替换某种传统金属，通常工厂不得不采取折衷手段来维持软材料加工的速度 -- 要么通过降低切削在何来使得刀具寿命化，要么通过降低刀具寿命来维持软材料的切削速度。    这种进退两难的窘境推动如立方氮化硼（ PCBN ）那样的先进切削刀具材料的持续发展。但是如果工厂要将使用这种不断发展的合成物效益化，懂得何时及如何使用 PCBN 是至关重要的。 用 PCBN 铣削     因为 PCBN 在很高的温度下维持高硬度，在切削区产生的热量使得有效铣削硬且耐磨的工件材料成为可能。但是既然铣削是一种断续切削加工，必须遵循某种规则来保持热量集中在切削区。最明显的就是当用 PCBN 铣刀进行铣削时不应该加冷却液。更敏感的规则之一是同调节切削速度相关。     在铣削过程中，铣刀每转一圈其切削刃至少有 50% 的时间不切削。为了补偿 PCBN 的不切削时间，和连续切削的车削相比其速度应该增加 50% 。如果工厂按照连续车削推荐的较低的切削速度用 PCBN 进行铣削，热量将会从切削区消散并因此侵蚀 PCBN 的效益。 可是这个规则存在一个例外 -- 它就是在铣削灰铸铁时。 材料相对较软可是耐磨，而因此在切削区存在的热量就不太重要了。其结果时，铣削推荐的切削速度同连续车削的相似。     PCBN 铣削切屑形成是当加工硬钢和硬铸铁时要考虑的另外一个重要因素。使用一种允许切削载荷缓慢上升的技术是重要的，而这种技术之一是逆铣或叫做向上铣削。其理由再一次赫在切削区生成的热量相关。     当刀片次开始切削时，它是冷的而且因此产生不充分的切削作用。随着刀片的进一步切入，热量产生并且切削作用变得更充分。当切削区还没有上升到一个充分的工作温度时逆铣技术可使得切削载荷小。一旦到了那个温度，切削载荷增加，而其结果是产生充分的切削作用，使刀具寿命化。     这和 PCBN 铣削使用顺铣或向下铣削完全相反，顺铣将降低刀具寿命。当切削区低于有效的工作温度时，顺铣在刚开始切入时产生的切削载荷。     另外一个关于 PCBN 的重要建议是使用经倒角和珩磨的刀片结合最强的几何形状（尽可能用圆刀片）以增加刀具寿命。如果加工特别困难，将铣刀偏置来减小刀片接触角到小于 20° 也是有好处的。 用 PCBN 车削     PCBN 刀片通常在硬材料和软而耐磨材料的车削加工里替代磨削和陶瓷刀片。和磨削相比，现在的 PCBN 刀片费用更负担得起并且 PCBN 在工艺柔性更大、切出率更快、切屑控制更容易的前提下提供相等的精度。当用 PCBN 替代陶瓷时，用户还将注意到 PCBN 优异的刃口韧性、刀具寿命增加和其他优点。     现在涂层 PCBN 刀片在车削硬材料时表现出更大的进步。有关涂层 PCBN 刀片最初的研发工作是为了让其切削刃磨损容易分辨。本性上， PCBN 在颜色上是暗灰色、黑色或棕色，这使得用肉眼难以分辨切削刃的磨损并增加用早已磨损得切削刃加工或在充分使用完之前丢弃刀片的可能性。     涂层 PCBN 刀片改变了颜色，通常是金黄色，这使得磨损得切削刃容易分辨。新工艺的研发让刀具制造商将耐用持久的涂层用于 PCBN ，它不仅显示磨损得切削刃而且还让一些车削应用提高刀具寿命。     这些新涂层被设计用于保证涂层和 PCBN 基体结合面之间的黏着性能。山高已经为 Secomax PCBN 刀片眼发了一种像 这样的 PVD 涂层。它由总厚度 2 到 4μm 的 Ti(C,N)+(Ti,Al)N+TiN 组成，适用于加工珠光体灰铸铁和硬钢、硬铸铁的粗精加工。在一次试验里，在硬车 HRC62 的轴承钢精加工里 Secomax CBN100 刀片对峙 Secomax CBN100 PVD 涂层刀片。在切削速度 130m /min 时刀具寿命从不涂层刀片的 24min 跳到涂层刀片的 33min ，在更高的速度下观察到相似的增加。 用 PCBN 精加工     添加断屑槽到整体 PCBN 刀片是切削刀具舞台上的新发展。这些有断屑槽的刀片增加了切削刃前角并改善切屑在刀片上的流出，降低切削力并因此减少传递能量的水平。其结果是温度水平和切削区的载荷更低、对切削刃的化学冲击减少，从而刀具寿命延长。较低的切削力还提高刀具的精度并且优化切屑的流出，使得表面粗糙度更好。     PCBN 的断屑槽对精加工珠光体灰铸铁来说是一种理想的刀片，尤其是在镗孔加工时。珠光体灰铸铁相对较软；不管怎样，它也是耐磨的。这两种特性都作用于刀具材料的切削刃上，但是有断屑槽的 PCBN 刀片由于其极好的耐磨性和硬度故而能承受得起。     因为 PCBN 的制造方法，在合成材料时内置断屑槽既不实际也不经济。山高通过使用一种特殊研发的技术来给它的 CBN300 刀片制造出一个带断屑槽的切削刃，解决了这个问题。这种刀片的配置把经济性好的多切削刃整体 PCBN 刀片和切削刃剪切角增大的优点结合起来。用带断屑槽的 Secomax CBN300 刀片进行汽车发动机缸体镗孔加工的试验显示刀具寿命比同等的负前角刀片增加 50% 。 刀具材料的分类    工具钢 碳素工具钢 合金工具钢 高速工具钢 普通高速钢 高性能高速钢 硬质合金 按晶粒大小区分 普通硬质合金 细颗粒硬质合金 微颗粒硬质合金 按主要成分区分 钨基硬质合金 钛基硬质合金 陶瓷 氧化物陶瓷 氮化物陶瓷 超硬材料 立方氮化硼 金刚石