PCBN刀具是人造立方氮化硼刀具,在高溫的時(shí)候還能保持高硬度的特性,主要做加工鐵件之用。立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride)是20世紀(jì)50年代首先由美國(guó)通用電氣(GE)公司利用人工方法在高溫高壓條件下合成的,其硬度僅次于金剛石而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它材料,因此它與金剛石統(tǒng)稱為超硬材料。
由于CBN晶體與金剛石晶體都屬閃鋅礦型,且晶格常數(shù)相近,化學(xué)鍵類型相同,因而CBN具有接近金剛石的硬度和抗壓強(qiáng)度,又因?yàn)槠涫怯蒒、B原子所組成,因此具有比金剛石更高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性。PCBN刀具材料主要性能如下:
1,具有很高的硬度和耐磨性
CBN單晶的顯微硬度為HV8000~9000,是目前已知的第二高硬度的物質(zhì),PCBN復(fù)合片的硬度一般為HV3000~5000。因此用于加工高硬度材料時(shí)具有比硬質(zhì)合金及陶瓷更高的耐磨性,能減少大型零件加工中的尺寸偏差或尺寸分散性,尤其適用于自動(dòng)化程度高的設(shè)備中,可以減少換刀調(diào)刀輔助時(shí)間,使其效能得到充分發(fā)揮。
2,具有很高的熱穩(wěn)定性和高溫硬度
CBN的耐熱性可達(dá)1400~1500℃,在800℃時(shí)的硬度為Al2O3/TiC陶瓷的常溫硬度,因此,當(dāng)切削溫度較高時(shí),會(huì)使被加工材料軟化,與刀具間硬度差增大,有利于切削加工進(jìn)行,而對(duì)刀具壽命影響不大。
3,具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性
CBN具有很高的抗氧化能力,在1000℃時(shí)也不產(chǎn)生氧化現(xiàn)象,與鐵系材料在1200~1300℃時(shí)也不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),但在1000℃左右時(shí)會(huì)與水產(chǎn)生水解作用,造成大量CBN被磨耗,因此用PCBN刀具濕式切削時(shí)需注意選擇切削液種類。一般情況下,濕切對(duì)PCBN刀具壽命無(wú)明顯提高,所以使用PCBN刀具時(shí)往往采用干切方式。
4,具有良好的導(dǎo)熱性
CBN材料的導(dǎo)熱系數(shù)低于金剛石但大大高于硬質(zhì)合金,并且隨著切削溫度的提高,PCBN刀具的導(dǎo)熱系數(shù)不斷增大,因此可使刀尖處熱量很快傳出,有利于工件加工精度的提高。
5,具有較低的摩擦系數(shù)
CBN與不同材料的摩擦系數(shù)在0.1~0.3之間,大大低于硬質(zhì)合金的摩擦系數(shù)(0.4~0.6),而且隨摩擦速度及正壓力的增大而略有減小。因此低的摩擦系數(shù)及優(yōu)良的抗粘結(jié)能力,使CBN刀具切削時(shí)不易形成滯留層或積屑瘤,有利于加工表面質(zhì)量的提高。