聚晶立方氮化硼（PCBN）作為利用人工方法合成的硬度僅次于金剛石的新型刀具材料，是目前高效率、高速度、高精度切削鐵系金屬新一代刀具材料之一。在制造行業(yè)，機(jī)械零件的性能在近一二十年有了大幅度的提高，盡管刀具材料也在不斷發(fā)展，可還是出現(xiàn)了刀具材料和被加工材料之間不相適應(yīng)的狀況。隨著現(xiàn)代切削技術(shù)的發(fā)展，高速度、高精度、高效率、干式加工方式已經(jīng)?成為新型切削技術(shù)的需求。新型的PCBN刀具，已成為綠色切削、現(xiàn)代切削不可缺少一部分。
PCBN刀具在中國(guó)已經(jīng)發(fā)展了近30多年，其刀片設(shè)計(jì)的初衷，主要應(yīng)用于精加工和超精加工，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，因而使用的數(shù)量和占用比例始終有限。這其中的原因主要是刀片的韌性受到加工條件的約束，以及刀片的應(yīng)用范圍和刀片的品種、昂貴的價(jià)格等。隨著刀片制造技術(shù)的發(fā)展，河南富耐克超硬材料有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“富耐克”）的PCBN刀具取得了重要進(jìn)步，其刀片的物理性能、生產(chǎn)成本等都發(fā)生了重要的變化，無(wú)論從價(jià)格上還是從品質(zhì)上也都發(fā)生了革命性變化。
據(jù)富耐克總工程師張?zhí)徒榻B，富耐克自1988年成功合成中國(guó)第一顆高品級(jí)立方氮化硼CBN磨料以來(lái)，通過(guò)精湛的技術(shù)和先進(jìn)的裝備，對(duì)產(chǎn)品不斷的改進(jìn)和研發(fā)，建立起了專(zhuān)業(yè)化、大規(guī)模生產(chǎn)的資源平臺(tái)，產(chǎn)品種類(lèi)齊全，涵蓋了CBN單晶、微粉、鍍覆、樹(shù)脂金剛石等全系列超硬磨料及性能卓越的CBN超硬刀具。2003年，富耐克開(kāi)發(fā)出高性能、經(jīng)?濟(jì)性、多品種的立方氮化硼刀片?！半S著技術(shù)的發(fā)展，如今，新型PCBN刀具不僅能廣泛的應(yīng)用于精加工、半精加工和超精加工，也可用于粗加工，不僅適合于輕載切削，也適合于重載切削、斷續(xù)切削、不穩(wěn)定切削?！睆?zhí)徒榻B說(shuō)。
CBN或成為未來(lái)刀具新材料重要方向
據(jù)張?zhí)徒榻B，目前使用的刀具材料種類(lèi)繁多，主要有金剛石、立方氮化硼、陶瓷、金屬陶瓷、硬質(zhì)合金和高速鋼等。不同刀具材料具有不同的性能，并有其特定的應(yīng)用范圍。其中，金剛石材料包括天然金剛石、人工合成單晶金剛石、聚晶金剛石和金剛石涂層等，天然金剛石是最昂貴的刀具材料，由于天然金剛石可以刃磨成最鋒利的切削刃，主要應(yīng)用在超精密加工領(lǐng)域。聚晶金剛石是以鈷作為粘結(jié)劑，在高溫高壓下由金剛石微粉壓制而成的。聚晶金剛石刀具具有優(yōu)異的耐磨性，可用來(lái)切削有色金屬和非金屬材料，精加工難加工材料。
“立方氮化硼(CBN)與聚晶金剛石一樣，也是在高溫高壓下人工合成的，其多晶結(jié)構(gòu)和性能也與金剛石類(lèi)似，具有很高的硬度，很好的導(dǎo)熱性，很小的熱膨脹，較小的密度，較低的斷裂韌性。此外，立方氮化硼還具有卓越的化學(xué)和熱穩(wěn)定性，同鐵族元素幾乎不發(fā)生反應(yīng)，這一點(diǎn)要優(yōu)于金剛石?！睆?zhí)驼J(rèn)為，立方氮化硼比聚晶金剛石的刀具更適合加工黑色金屬。
“聚晶立方氮化硼(PCBN)是由CBN微粉與少量結(jié)合劑燒結(jié)而成的多晶體，PCBN自1973年研制成功以來(lái)，經(jīng)?過(guò)眾多材料專(zhuān)家及刀具專(zhuān)家的努力，PCBN材料及其刀具已完全進(jìn)入實(shí)用階段，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家PCBN刀具已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、重型機(jī)械等機(jī)械加工行業(yè)。”張?zhí)徒榻B說(shuō)，聚晶立方氮化硼(PCBN)特別適合于加工鑄鐵、耐熱合金和硬度超過(guò)HRC45的黑色金屬(如發(fā)動(dòng)機(jī)箱體、齒輪、軸、軸承等汽車(chē)零部件)?！癙CBN刀具適合于高速干切削，可以用2000m/min以上的速度高速加工灰鑄鐵。PCBN刀具在高速硬切削方面的應(yīng)用也比較廣泛，尤其是精加工汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上的合金鋼零件，如HRC60～65之間的齒輪、軸、軸承，而這些零部件過(guò)去是靠磨削來(lái)保證尺寸精度和表面質(zhì)量的?！?/p>
“眾所周知，硬質(zhì)合金刀片主要成分為碳化鎢，而鎢是一種稀缺資源，盡管我國(guó)是富鎢的國(guó)家，但照目前這種開(kāi)發(fā)和使用程度，碳化鎢資源會(huì)迅速減少，有專(zhuān)家預(yù)測(cè)，未來(lái)60年后，也許將會(huì)枯竭。那么新一代PCBN刀具將會(huì)在未來(lái)切削領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用?！睆?zhí)皖A(yù)測(cè)，未來(lái)新型刀具材料的發(fā)展，立方氮化硼材料將會(huì)在黑色金屬切削領(lǐng)域確立更重要作用。
張?zhí)驼J(rèn)為，未來(lái)將重點(diǎn)發(fā)展新刀具、綠色切削刀具，金剛石、立方氮化硼、陶瓷三大刀具類(lèi)將會(huì)占領(lǐng)更大的刀具市場(chǎng)。“金剛石刀具不耐高溫，適合加工鋁合金、石材等，但不太適合加工黑色金屬。和陶瓷刀具相比，立方氮化硼具有更好地抗沖擊性，而陶瓷雖然很硬但也很脆，適應(yīng)能力較差。因此，立方氮化硼應(yīng)該是未來(lái)新刀具材料最好的選擇。”
