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浅谈影响PCBN刀片质量的因素

日期:2018-05-02 16:47 人气:
PCBN刀片图1
 
我们在使用PCBN刀片时通常会受很多因素影响其性能,尤其是对PCBN刀片影响大的就是燃烧时工艺参数的改变。接下来我们专业人员就来和大家详细讲解下影响PCBN刀片质量的因素。
 
(1)基体的选择
由于碳化钨硬质合金具有较高的硬度,较好的导热性和韧性,因此多采用含有Co的碳化钨硬质合金作为PCBN刀片基体。Co作为一种溶剂和粘结剂可以显著提高CBN的烧结度,增强PCBN的强度[3],但是碳化钨硬质合金中Co的含量不能过高,否则将影响PCBN刀片的耐磨性,缩短刀具的使用寿命。
 
(2)CBN晶粒的清洁度与颗粒度
CBN晶粒的表面清洁度将直接影响着PCBN的烧结质量,因此在烧结前都要对CBN晶粒进行严格地处理,以去掉晶粒表面的水分及氧化物等杂质。采用的方法主要是在真空或氢气、氨气等还原性气体下加热1~2个小时。否则过多的杂质会影响CBN-CBN颗粒间及CBN与粘结剂间的粘结,使得PCBN刀片强度减小,耐磨性能降低。
CBN颗粒的大小不但对PCBN刀具的切削表面质量有影响而且对PCBN烧结时粘结剂的烧结能力起到一定的作用。一般来说,CBN颗粒度越小,PCBN刀具切削表面质量越好,刀具抗冲击能力和耐磨性越好,因此,在加工淬硬钢并且要求高的表面质量(即实现PCBN刀具的“以车代磨”)时,所采用PCBN刀具中的CBN颗粒应取较小值。但另一方面,由于PCBN刀片的烧结是通过“毛细现象”即各种粘结剂元素渗透到CBN颗粒之间实现的,如果CBN颗粒太小,CBN颗粒间的间隙就会减小,从而使得粘结剂元素的渗透量减小。因此,烧结时CBN颗粒又应选得大一些。综合考虑以上两种因素,CBN烧结时应多选择混合粒度,并根据所选粘结剂粘结能力的不同而确定不同的粒度范围。
PCBN刀片图2
 
(3)CBN晶粒含量
CBN含量对PCBN刀具的硬度、导热性有较大的影响。CBN含量越高,刀具的硬度越高,导热性越好。高含量PCBN刀具(一般CBN含量为80%~90%)是以CBN之间的直接结合为主,具有高硬度和高导热性。这类PCBN刀具适合加工高硬度合金和组织中含有高硬质点的材料,如冷硬铸铁、耐热合金等。目前此类刀具刀片主要有GE公司的BZN6000,Element six公司的AMB90、住友电工公司的BN100、BN600等。低含量PCBN刀片多为陶瓷粘结剂,耐热性好,易于加工淬硬钢(合金钢、轴承钢、模具钢、碳钢等),利用切削区内热滞留高温形成的金属软化效应进行切削。GE公司的BZN8100、BZN8200,Element six公司的DBC50,住友电工公司的NB300、NB220以及山高公司的CBN10、CBN100、CBN150等均属于此类。
 
(4)粘结剂
CBN烧结所需的粘结剂:①物理化学性能越接近CBN越好,这样不会过多的削弱烧结后PCBN刀具的切削性能;②易于达到熔点温度或在此温度下具有好的塑性;③相对于CBN具有足够的化学活性,具有使六方氮化硼(HBN)向CBN转化的催化性。
 
由于粘结剂的不同,现在PCBN刀片趋于两种特性:一种是具有高的耐磨性(高含量CBN,催化粘结剂),另一种是具有好的抗冲击性(低含量CBN,陶瓷粘结剂)。