超硬材料網

　　超硬材料刀具目前主要有單晶金剛石刀具，聚晶金剛石（PCD）刀具，化學氣相沉積（CVD）的金剛石刀具，聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具等。它不僅是加工高硬度材料的理想刀具，而且用超硬材料刀具替代普通刀具進行切削，可以實現鑄、鍛毛坯件的高速、高效加工和／或一次性完成粗、精加工。超硬材料刀具是完全適用于高速、精密和自動化加工的。尤其是在以車代磨、以銑代磨方面，它適用于成形、仿形及定尺寸的精密磨削，并使磨削質量顯著提高、磨削效率得到數倍乃至數十倍的提高。它不但能防止工件表面燒傷、微裂紋、缺口、變質層過深等缺陷，而且能提高工效、降低消耗和磨削成本。它具有高效、低耗、適應性強、制造周期短等優點。目前已在汽車、摩托車、航空、礦山、電子、玻璃等行業機械加工中得到廣泛應用。
　　
　　
　　
　　1、在機械加工中的的應用
　　
　　
　　1.1 在車削加工中的的應用
　　
　　
　　1.1.1 車削鋼件
　　
　　
　　加工淬硬鋼時，超硬材料刀具能以車代磨。由于切削的深度比磨削高十幾倍，可提高效率4倍以上，加工成本下降到原來的1／5。
　　
　　
　　用PCBN刀具精車硬度高于45HRC的淬硬鋼效果最好，切削速度一般為80～120M／MIN。高硬度工件切削速度宜取低值，如硬度為70HRC的工件，切削速度宜選60～80M／MIN。精車的切削深度在0.1～0.3MM，進給量在0.05～0.025MM／R，加工表面粗糙度為RA0.3～0.6μM，尺寸精度可達0.013MM。若采用剛性好的標準數控車床，且PCBN刀具的剛性好、刃口鋒利，則精車表面粗糙度可達RA0.3μM，尺寸精度0.01MM，可達到數控磨床加工的水平。
　　
　　
　　某廠原采用磨削工藝加工小齒輪，一班僅能加工100個；現采用PCBN刀具車削，切削參數采用：V＝60～120MM／MIN，F≤0.12MM／R，AP≤0.1MM，一班能加工400個小齒輪。此外，分攤到每個齒輪的加工成本也有所下降。
　　
　　
　　如用PCBN刀具加工滲碳淬火的20CRMNTI汽車變速箱同步器套撥叉（HRC58～62），切削速度V＝150MM／MIN，進給量？＝0.1MM／R，AP＝0.2～0.3MM，刀具切削行程達到9.58KM。以車代磨后，效率提高4倍以上，加工成本降低為原來磨削工藝的1／3～1／2。
　　
　　
　　荷蘭HEMBRUG公司在MIKROTURNCNC系列超精車床上采用PCBN刀具精車淬硬EN21軸承鋼（HRC62）、美國國家標準工藝研究院Y。KEVINCHOU和CHRISJ。EVANS采用SUMITOMOBN系列PCBN刀具加工AISIM50鋼（HRC62～64）、英國DEBEERS工業金剛石公司M。A。FLEMING在DELTATURN40車床上采用AMBORITEDBN45刀具車削EN31軸承鋼等，都實現了納米切削。
　　
　　
　　超硬材料刀具加工鋼件的例子還有使用長城機床廠的CK7820數控車床加工重型汽車變速器中的二軸的20CRMNTIHA3多檔花鍵沉割槽（HRC58～63）、使用1A616機床加工礦山機械的45號鋼Φ48H6傳動軸（HRC42～45）、在可無級變速的CA6140車床上使用PCBN刀具精密車削GCR15淬硬軸承鋼工件（分別為30HRC、40HRC、50HRC、60HRC和64HRC）等。
　　
　　
　　將經過特殊磨削的PCBN刀具用于超精密車床上，在切削深度為15～20？M、進給量為0.608？M／R轉的條件下，切削加工表面光潔度可達RMAX＝0.0254？M。在一般精密數控車床上切削不銹鋼，可獲得RMAX＝0.2？M以內的表面粗糙度。
　　
　　
　　1.1.2 車削鑄鐵件
　　
　　
　　加工硬鑄鐵時，只要硬度達到中等硬度水平（HRC45），采用超硬材料刀具刀具就會取得良好的加工效果，非常適合于大批量生產線上高速加工，在汽車行業得到廣泛應用。
　　
　　
　　發動機缸蓋上的排氣閥座，采用銅、鉬高鉻合金鑄鐵（HRC44）材料，其加工方法一般有銑、車兩種工藝，大多在自動線上，與拉鉸導管孔一道加工，V＝71.6M／MIN，？＝26.5MM／MIN，AP＝1.0MM，采用PCBN整體刀片加工，平均耐用度為1，200個閥座，加工表面粗糙度RA0.4μM，錐面擺差≤0.05MM，刀具壽命高，質量穩定。
　　
　　
　　在汽車發動機生產線上，灰鑄鐵缸體的缸孔精加工要求缸孔加工尺寸精度高、表面粗糙度小、穩定性好；由于生產線加工節拍快，要求切削速度高（通常V≥500M／MIN），刀具壽命長（加工孔數≥1000），且倒角、止口、粗精鏜等多個工位的刀片壽命均應滿足耐用度要求。采用PCBN刀具即可實現發動機缸孔的高速切削及高穩定性加工；其典型切削參數為：V＝500M／MIN，F＝0.2～0.4MM／R，AP＝0.2～0.7MM；加工表面粗糙度RA≤1.6μM，刀具壽命》1，000件。
　　
　　
　　采用PCBN刀具加工含硼鑄鐵缸套，切削參數：V＝200M／MIN，F＝0.1MM／R，AP＝0.2～1MM，加工表面粗糙度RA≤1.6μM，精度IT6，兩次刃磨之間，刀具壽命》100件，可實現“以車代磨”。由于采用干式切削，避免了切削液及砂輪灰塵對環境的污染，切屑也可回收再利用，符合清潔化生產要求。
　　
　　
　　用PCBN刀具車削灰鑄鐵剎車盤，切削速度一般700～2，000M／MIN，如上海通用汽車公司采用SECO刀具公司PCBN300型刀片，切削速度可以達到2，000M／MIN。
　　
　　
　　1.1.3 車削合金工件
　　
　　
　　采用PCD刀具車削鋁合金輪轂，切削速度可為V＝500～1000M／MIN，？推薦0.05～0.5MM／R，AP一般為0.5MM～3MM。
　　
　　
　　PCBN刀具車削高鈷鉻鉬耐蝕耐熱合金，切削速度達160M／MIN，