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聚晶立方氮化硼應用發展趨勢

關鍵詞 聚晶立方氮化硼 , 發展潛力|2009-08-19 00:00:00|來源 中國工業金剛石網
摘要 自七十年代中葉PCBN刀具在若干難加工材料的切削實踐中獲得成功以來,世界先進工業國家均投入大量的人力物力對其不斷地進行著試驗研究,當前,各國為PCBN的使用開辟的新領域有:①用于精...
  自七十年代中葉PCBN刀具在若干難加工材料的切削實踐中獲得成功以來,世界先進工業國家均投入大量的人力物力對其不斷地進行著試驗研究,當前,各國為PCBN的使用開辟的新領域有:
  ①用于精密加工
  目前,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15~20μm、進給量為0.608μm/r轉的條件下,切削加工表面光潔度可達Rmax=0.0254μm。在一般精密數控車床上切削不銹鋼,可獲得Rmax=0.2μm以內的表面粗糙度。
  ②用于鑄鐵的高速銑削
  在日本、英國和德國均有應用實例,并已顯示出較大的優越性,主要有:切削速度高,使用壽命長而穩定,與陶瓷刀具相比,提高使用壽命20~30倍,切削時工件尺寸精度穩定,可減少尺寸調整次數,加工表面光潔度良好,可縮短珩磨等下道工序的加工時間。
  ③用于旋轉刀具
  PCBN旋轉刀具如日本住友公司的Sumiboron絞刀及用于模具和工具修整及精加工的立銑刀和鏜刀。因為PCBN為厚度1.6mm的聚合體,在使用時,必須用焊料將硬質合金基體焊接在刀體上,可用于PCBN鉆頭和螺旋齒立銑刀。
  ④精加工淬硬齒輪
  去除螺旋傘齒輪淬火變形量是相當困難的一種加工。目前普遍采用一對齒輪配合研磨或者用手工逐齒進行修正,不僅耗時長,而且齒距精度不夠理想。采用PCBN刀具加工模數為7的淬硬螺旋傘齒輪,能獲得研磨和手工修磨無法得到的齒距精度,合傳動噪音可降低2~8分貝。最近采用PCBN刀具加工模數為4的小型齒輪也取得了良好的效果。
  ⑤切削陶瓷
  陶瓷是繼金屬材料之后的新一代機械工程材料,但陶瓷的加工問題一直困擾著金屬切削界。目前普遍采用的金剛石砂輪磨削工藝還存在著加工效率低、加工成本高等缺點。日本的研究的人員采用PCBN刀具、等離子焰加熱切削陶瓷,取得了良好的效果,加工效率提高3~10倍,工件表面粗糙度可達Ra0.6~0.15μm。
  PCBN刀具的高耐磨性使之特別適用于自動化、控制化生產,而這些生產方式是當今世界機械加工業發展的趨勢,因而CBN刀具的應用是必然的,發展潛力巨大。
  (1)市場需求潛力大。
  (2)機床等工作條件的更新推動了PCBN刀具應用增長。
  (3)PCBN刀具的特性促進使用增長。隨著切削速度向高和超高速方向發展以及高速切削工藝的成熟,會促進PCBN刀具的使用增長。
  (4)從成本分析。但從表面價格看,PCBN刀具比其他刀具似乎貴,但從減少機床占用、生產效率提高、免回火硬加工等綜合分析,成本是降低的。且隨著進一步科研研究,PCBN刀具的制造成本降低,性能更新,會使用戶更加受益。
  中國在超硬材料金剛石與CBN合成制備方面,已成為世界生產大國,大批量出口。CBN磨料制備,河南已成為了主要基地,鄭州高新區富耐克以及南陽中南光學儀器廠,均大批量生產并出口。但國內難加工材料主要依靠進口美國GE、日本住友、昭和電工的刀具和磨具。韓國在此領域研究速度很快,河南省在CBN磨料生產、研究方面具有領先地位,開展CBN制品研究,解決其關鍵技術及產業化生產已迫在眉睫。應盡快占領國內市場,形成主要生產基地。
  總之,刀具材料一直在不斷地更新發展,遠無止境。我國也有很多科研部門正在加緊新型PCBN復合片和PCBN聚合體的研制,與國外的PCBN刀具性能差別也正在縮小,相信不久的將來一定會帶來我國PCBN刀具應用的大發展。
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