特殊牌号PCBN刀具的发展（一）

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　　工件材料和制造过程的发展推动了刀具的发展。聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具的发展就是一个很好的例子。今天的PCBN比起早期的那些坚硬但缺乏足够韧性的牌号，能满足更加广泛的应用要求。先进的制造方法使工具厂能够根据特殊工件材料或特殊的加工过程(如淬硬钢的间断车削等)，有针对性地开发出新的PCBN牌号。由于PCBN刀具具有广泛适用的性能，从而推动了它的发展。据统计，在过去的五年中，其用量翻了一倍。

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　　成分按使用条件而定

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　　最早合成立方氮化硼是在1950年末，是从六方氮化硼经过高温、高压过程而制造的。当时，只知道比CBN更硬的材料是金刚石。

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　　PCBN是用聚晶立方氮化硼粉末掺入金属的或陶瓷的结合剂，如铝、氧化铝、碳化钛或氮化钛，经过烧结而合成的，再制成金属切削刀具。CBN的含量与晶粒大小都会影响PCBN的性能。一般来说，CBN粉末浓度越高，刀具耐磨性和抗压强度就越高，颗粒尺寸减小，刃口质量改善。

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　　De Beers工业金刚石生产的PCBN牌号中CBN含量占体积的45%～90%，粗晶粒刀具的颗粒尺寸为8μm的粉末，细晶粒刀具为亚微细颗粒粉末。切削刃的稳定性和质量会因颗粒减小而有所改善。

　　CBN具有良好的导热性，所以增加CBN的含量，可使刀具从切削区传出的热量增加。所以PCBN刀具特别适合于淬硬车削加工。应用于重负荷粗加工时，切削生成的热量能软化工件表层，使得它较容易加工。CBN含量较高的PCBN刀具，具有很好的韧性和耐磨性，很适合这种恶劣的加工条件。但这种牌号一般不推荐用于精加工。因切深很浅时，不会产生足以软化工作表面的热量。

　　另一方面，CBN含量低的PCBN刀具导热系数较小，可使大量的切削热留在工件中，这些热量软化了刀尖处的工件材料，减少了切除金属所需的能量(De Beers称为“自生热切削”)。因此，CBN含量较低的PCBN刀具，推荐用于精加工淬硬的黑色金属材料。

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　　至于PCBN刀具所采用的粘结剂的成分，一般要根据切削时的温度和具体情况而定。例如，铝粘结剂能使刀具耐高温，但它会增加刀具的脆性，使其不适合于间断切削。相反，采用TiN粘结剂能使刀具具有间断切削所必须的抗压强度。

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　　De Beers公司新开发的一种低含量(体积的45%)牌号DBN45，专门用于间断切削。它是由亚微细颗粒粉末制成，既保持了刃口质量，同时它的TiN粘结剂又提供了抗压强度。De Beers推出这个牌号是为了解决淬硬钢的精加工的需要。用该牌号精加工硬度为60HRC的D3工具钢时，可采用120m/min的切削速度、1mm/r的进给量、2mm的切削深度。

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　　PCBN的发展正在出现两大趋势：一是以提高生产率为目的，针对很窄范围的工件材料研制的特殊牌号，其缺点是增加了刀具和制造费用，又使本已复杂的生产过程增加了新的变量；另一个是研制适应范围更广的牌号，使它能适应的材料更多，应用更广泛。这样的刀具对工具厂来讲，简化了制造过程。对使用者来说，由于选择了这种最好的PCBN刀具，使用则更加方便。

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