嘉禾刀具PCBN異形刀片的研制

從1957年美國(guó)GE公司研制出立方氮化硼（CBN）單晶粉末、70年代研制成功PCBN刀具至今，經(jīng)過30多年的發(fā)展，PCBN刀具已逐步趨于成熟。目前PCBN刀具多由PCBN刀片與刀桿或可轉(zhuǎn)位刀片焊接而成，近年來整體式PCBN刀片種類也越來也多。PCBN刀片是0.5mm左右的PCBN層直接燒結(jié)在硬質(zhì)合金基體上形成的復(fù)合整體。這種材料既具有PCBN的高硬度、高熱穩(wěn)定性和高的化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)又具有硬質(zhì)合金強(qiáng)度好、可焊性好的優(yōu)點(diǎn)，使PCBN刀具不僅可切削各種硬度的工件，而且也易于生產(chǎn)。PCBN刀片質(zhì)量的好壞直接影響著刀具切削性能。 2.1 PCBN刀片的燒結(jié) PCBN刀片的制作方法主要有兩種：一種是一次聚合法，即直接用六方氮化硼（HBN）一次聚合成高密度的燒結(jié)體；另一種是二次聚合法，先合成高密度立方氮化硼（CBN），然后再以其為原料經(jīng)高溫高壓燒結(jié)成聚晶立方氮化硼。目前較為普遍的是加入粘結(jié)劑的二次聚合法：

（1）加入金屬粘結(jié)劑的CBN燒結(jié) 金屬粘結(jié)劑種類很多，主要有Ni、Co、Ti、Ti-Al等。在燒結(jié)溫度下，金屬粘結(jié)劑成為液相，液相的出現(xiàn)對(duì)CBN燒結(jié)有一定的促進(jìn)作用，燒結(jié)可以在稍低的溫度和壓力下進(jìn)行。另外，由于CBN不溶于金屬粘結(jié)劑，不會(huì)發(fā)生可以促進(jìn)收縮和晶體長(zhǎng)大的溶解析出過程。在燒結(jié)過程中硬質(zhì)合金中的鈷呈液態(tài)滲入CBN晶界中，將硬質(zhì)合金與CBN燒結(jié)體緊密粘結(jié)在一起。采用金屬粘結(jié)劑的PCBN刀具的硬度較純CBN燒結(jié)的刀具硬度低，但是韌性好。英國(guó)Element six 公司的AMB90、美國(guó)GE公司的BZN6000以及日本三菱生產(chǎn)的MB710等牌號(hào)都是由金屬粘結(jié)劑燒結(jié)而成。

（2）加入陶瓷粘結(jié)劑的CBN燒結(jié) 陶瓷粘結(jié)劑主要有TiN、TiC、Al2O3等。由于燒結(jié)過程中易產(chǎn)生裂紋，因此多在陶瓷粘結(jié)劑中加入鐵族元素（鐵、鈷、鎳） 以及Mo或Mo2C等增加陶瓷離子間的強(qiáng)度，起到流體傳壓介質(zhì)的作用，有利于形成內(nèi)部無變形的燒結(jié)體，鉬等還可以改進(jìn)陶瓷粒子和鐵元素之間的潤(rùn)濕性。陶瓷粘結(jié)劑PCBN中粘結(jié)劑的含量一般較高，韌性較金屬粘結(jié)劑刀具差，但其抗高溫性能更好。這類產(chǎn)品有英國(guó)Element six公司的DBA80、DBC50，美國(guó)GE公司的BZN7000S、BZN8200，日本住友的NBX300、NBX3200等。

（3）純CBN燒結(jié) 在CBN聚晶體中也可以不加粘結(jié)劑直接燒結(jié)而成聚晶立方氮化硼。CBN在燒結(jié)時(shí)發(fā)生再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大過程， 燒結(jié)后的CBN多晶體的晶粒已不是原來的CBN單晶體顆粒。這種PCBN刀具耐磨性好，壽命長(zhǎng)，但較脆且溫度條件苛刻，難以制成高韌性及大尺寸的刀片。