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影响PCBN刀具加工效果的因素有哪些?
更新时间:2019-02-14 14:04:03  来源:www.rz-diamond.com  点击次数:453次

原材料的选择:

PCBN刀片的质量受到多种因素的影响,其中烧结过程中各种工艺参数的改变,对PCBN刀片的质量影响最大。粘结剂/催化剂材料、基体材料等组成材料,以及颗粒表面清洁度、颗粒度等都决定了PCBN刀片的性能。

基体的选择

由于碳化钨硬质合金具有较高的硬度,较好的导热性和韧性,因此多采用含有Co的碳化钨硬质合金作为PCBN刀片基体。Co作为一种溶剂和粘结剂可以显著提高CBN的烧结度,增强PCBN的强度[3],但是碳化钨硬质合金中Co的含量不能过高,否则将影响PCBN刀片的耐磨性,缩短刀具的使用寿命。

⑵CBN晶粒的清洁度与颗粒度

CBN晶粒的表面清洁度将直接影响着PCBN的烧结质量,因此在烧结前都要对CBN晶粒进行严格地处理,以去掉晶粒表面的水分及氧化物等杂质。采用的方法主要是在真空或氢气、氨气等还原性气体下加热1~2个小时。否则过多的杂质会影响CBN-CBN颗粒间及CBN与粘结剂间的粘结,使得PCBN刀片强度减小,耐磨性能降低。

CBN颗粒的大小不但对PCBN刀具的切削表面质量有影响而且对PCBN烧结时粘结剂的烧结能力起到一定的作用。一般来说,CBN颗粒度越小,PCBN刀具切削表面质量越好,刀具抗冲击能力和耐磨性越好,因此,在加工淬硬钢并且要求高的表面质量(即实现PCBN刀具的以车代磨)时,所采用PCBN刀具中的CBN颗粒应取较小值。但另一方面,由于PCBN刀片的烧结是通过毛细现象即各种粘结剂元素渗透到CBN颗粒之间实现的,如果CBN颗粒太小,CBN颗粒间的间隙就会减小,从而使得粘结剂元素的渗透量减小。因此,烧结时CBN颗粒又应选得大一些。综合考虑以上两种因素,CBN烧结时应多选择混合粒度,并根据所选粘结剂粘结能力的不同而确定不同的粒度范围。

⑶CBN晶粒含量

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。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。

粘结剂

CBN烧结所需的粘结剂: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;易于达到熔点温度或在此温度下具有好的塑性;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。

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NiCoTiTi-Al等)和陶瓷粘结剂(如TiNTiCTiCNAl2O3等);按作用可分为催化剂(如,AlAlNAlB2Si等)和溶解剂(如TiNiCoTiNTiCTiCN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;SiAlAlNAlB2的混合物是HBNCBN转化的有效催化剂,在陶瓷粘结剂里加入少量的AlSi还可以增强CBN间的粘结,形成连续的陶瓷相;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。

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)。

磨加工质量

除了原材料质量和可靠规范的胚体合成工艺外,PCBN刀片磨加工的工艺和精度直接决定切削时的微观性能,所以采用周边磨床,刀具成本虽然提高不少,但是产品质量和耐用度都会上一个档次。

检验手段

检验手段:除了尺寸精度和表面质量外,生产立方氮化硼刀具过程中,最容易产生废品的是电镜检测下的微观缺陷。刃口处肉眼看不到的微观缺陷是刀具使用过程报废的导火索,容易造成使用时出现崩刃造成扎刀问题。

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