PCBN刀片的研究制造现状及发展（三）

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　　(3)CBN晶粒含量

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　　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，Elementsix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，Elementsix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。

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　　(4)粘结剂

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　　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。

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　　目前，常用到的粘结剂按其物理化学性质可分为金属粘结剂(如Ni、Co、Ti、Ti-Al等)和陶瓷粘结剂(如TiN、TiC、TiCN、Al2O3等)；按作用可分为催化剂(如，Al、AlN、AlB2、Si等)和溶解剂(如Ti、Ni、Co、TiN、TiC、TiCN等)。粘结剂种类和含量都对PCBN刀片的性能有不同的影响。碳化物、氮化物、碳氮化物可以提高PCBN刀片的抗化学磨损能力和抗冲击能力，但含量过高会降低刀具硬度，使刀具寿命缩短；钴是最常用的粘结剂，可以提高CBN烧结时的烧结度；Ti陶瓷粘结剂可以提高PCBN刀片的韧性；铝及铝的化合物可与CBN颗粒及其它粘结剂发生反应，使CBN颗粒粘结得更加牢固，提高刀具耐磨性；Si和Al、AlN、AlB2的混合物是HBN向CBN转化的有效催化剂，在陶瓷粘结剂里加入少量的Al、Si还可以增强CBN间的粘结，形成连续的陶瓷相[12]；以铝化镍作为粘结剂的PCBN复合片导电性好，适于采用低成本电火花进行切割。

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　　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)。

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　　3PCBN刀片的市场现状

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　　目前国内外PCBN刀片的制造厂商参差不齐，PCBN刀片质量上有很大的差异，但总体来说国内的PCBN刀片较国外产品无论从质量上、规格上还是品种上都有一定的差距。

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　　随着研究制造的日益深入，国外PCBN刀片现已形成系列化，从而带来了应用的专业化；另一方面PCBN复合片的尺寸也大型化，目前可供货规格有57mm、74mm、101.6mm等。大复合片不仅单位面积成本降低，利用率提高，而且更能满足用户制造各种规格刀片的要求。另外，整体式刀片的推出(如，山高公司CBN100、CBN30、CBN300等)，克服了由于焊接式PCBN刀片尺寸小引起的切削深度限制和由于加工过程中焊接点失效引起的PCBN失效风险；PCBN刀片材料也向多元形式发展，涂层PCBN刀片已经研制成功，并应用于工业生产(如住友公司BNC80、BNC150、BNC200；山高公司CBN50C、CBN400C等)。

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　　虽然我国对PCBN材料的研究与制造开始也较早，但是由于以前国内制造业习惯采用硬质合金和普通的磨料磨具加工铁系金属，因此限制了对PCBN刀具的应用和开发。目前，国内能够制造PCBN刀片的厂家虽然数量较多，但是整体实力较差，产品种类少，质量也相对较差。因此，在汽车工业等重点用户进行难加工材料的切削方面，我国PCBN刀片大部分还是依赖进口。

　　4PCBN刀片的发展趋势

　　由于PCBN刀具在加工铁系金属方面具有无与伦比的优越性，其适于高速切削技术、“以车代磨”技术，不仅可以节约成本而且大大提高了生产效率，必将使得PCBN刀具在国内得以广泛推广。同时，刀具制造商从单纯刀具供应商的地位上升至成为用户企业提高生产效率和产品质量、降低制造成本的重要伙伴的身份转变，使得PCBN刀片材料向着多元化、系列化的方向发展以适应不同材料的切削加工。目前，PCBN复合材料、涂层技术、PCBN纳米技术已成为未来PCBN刀片材料发展主要方向。

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