各种切削工具材料在开发过程中都存在着一些不正常现象,需要不断地探索和研究。每种材料都有不同的特点,在使用中应根据被加工物料的特点,甚至加工工艺条件,选择合理的加工方法。超硬材料加工对加工刀具是一项考验,如何有效率的加工,同时降低成本的机械加工厂都需要面临的问题。而PCD刀具和CBN刀具解决了超硬材料加工难的问题!
我们都知道钻石是世界上最硬的物质,作为切削工具也是非常理想的材料,因此,它的应用相当广泛。但其与黑色金属具有亲和力,且温度约为700℃时,就会发生石墨化现象,使金刚石磨损加快,因此仅适用于切削有色金属及非金属材料。但已经有人试图打破这一限制,如美国LLNL国家实验室的Cassteven教授,使用富碳性环境,直接切割黑色金属,取得了一定效果;我国哈工大采用液氮喷淋技术;以超低温切削黑色金属。而且同样起到了一些作用,近来有人认为含有一定量硼的金刚石具有切削黑色金属的潜力,总之,在不远的将来,是有可能突破的。
PCD刀具和CBN刀具解决了难加工切削材料的难题。在刀具材料领域,这两个先进概念刀具的加工难题已经是众所周知的。本实用新型的CBN刀具用于连续或间歇切削淬硬黑色金属,并切削加工焊接金属和复合金属。PCD刀具主要用于铣削有色金属、复合材料、塑料和极难加工的超合金。
选用合适的刀具材料取决于对下列因素的综合考虑:金属的硬度或材料类型;切削加工的性质(持续切削,轻负荷或重负荷不间断切削)和采用的加工工艺(例如单点车削或铣削)。正确使用刀具技术可使其它加工工艺(例如钻削、铰削和切刀)受益。
立方氮化硼(CBN或PCBN)是一种硬度仅次于金刚石的人工合成材料,具有很好的高温稳定性(在加工硬化黑色金属和超合金材料时产生较高温度)。CBN刀片作为一种新型刀具,广泛用于硬质材料(如铸铁)的车削,具有较高韧性的CBN刀具和特殊刀柄,因此CBN刀片还可用于铣削加工。硬车削可以代替磨削,得益于机床技术的进步,特别是数控车削中心的刚性和功率的提高。
根据切削加工的观点,在用PCD或CBN刀头作切削刃的刀具中,大约95%的刀具采用了硬质合金。影响刀具性能的因素有很多,比如PCD、CBN、硬质合金、硬质合金以及PCD与硬质合金的界面性能。它为我们提供了一次很大的机会来开发金刚石工具,即硬质合金,金刚石技术,以及控制金刚石和硬质合金之间界面技术。
超硬性材料涂层的切削工具出现较陶瓷涂层早,但仍然存在很多问题有待解决,尤其是粘接强度的下降,直接影响着刀具的使用寿命。对于陶瓷涂层也会出现这样的问题,例如在涂前对切削刀具进行清洁处理;又如切削工具的刃磨,不允许有刀刃退火,不允许留下毛刺,也有使用多层方法解决,但在超硬层方面需要新的发展。