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類鑚（Diamond-like Carbon, DLC）薄膜在過去幾年來，由於其特殊的化合性質，如：良好的場發射性、高光學穿透性、高熱傳導性、高化學抗腐蝕性、優異的摩擦性質與良好的生物相容性，使DLC薄膜在電、光、磁、熱、機械和生醫應用領域受到相當大的注目。其中陰極電弧沉積與脈衝式雷射沉積，吸引許多研究學者以及工業應用上的注意，主要乃因為其可以在低溫製程下沉積多種或多層材料，且沉積速率相較於目前工業界常用的濺鍍沉積法快，若能夠克服薄膜品質上的缺點並達到大面積鍍膜的需求，假以時日應有更大的應用空間。
DLC薄膜形成機制
DLC具有與鑽石相似的優異性質，如硬度，彈性模數和化學抗腐蝕性，不過DLC薄膜是一沒有晶界而等向混亂的薄膜。它的生產費用遠較鑽石便宜，這針對許多應用有相當大的優勢。DLC薄膜沉積主要是由於碳離子或部分中性碳原子衝擊基材而累積形成薄膜，DLC之主要的性質是有關於sp3鍵結。DLC薄膜之sp3鍵結給予它許多鑽石本身的機械硬度、化學穩定性以及寬能隙等有利的性質。類鑚碳薄膜的組成不單單只有非結晶碳（Amorphous Carbons, a-C）也有含氫的非結晶碳（Amorphous Hydrogenated Carbon, a-C:H）。圖一為非結晶C-H混合物各種形式組成的三元相圖。由圖一可以大致了解不同鍵結的碳結構，會使得類鑚薄膜性質上產生相當大的差異，這也就是類鑚薄膜令人著迷之處。
圖一、非結晶碳氫混合物之鍵結三元圖
DLC薄膜製作技術
沉積DLC薄膜的方法迄今發展相當地多元化，綜合目前比較普遍的方法如下：
1.離子束沉積法（Ion Beam Deposition Method）
2.濺鍍沉積法（Sputtering Deposition Method）
3.電漿輔助化學氣相沉積法（ PECVD）
4.陰極真空電弧（Cathodic Vacuum Arc, CVA）沉積
5.雷射脈衝高電流電弧沉積技術（Laser Arc Deposition）
DLC薄膜之應用與發展
一般DLC代表性的特徵有：高硬度、優越的耐磨耗性、表面平滑、摩擦係數小、耐腐蝕性優、近紅外光區的透光率佳以及絕緣性良好等。圖二為DLC 薄膜的特性與用途之簡圖。
圖二、DLC薄膜特性與應用
我們知道DLC薄膜具有相當高的硬度與耐磨耗性質。因此，目前工業界大量地將此薄膜特性應用在刀工具以及模具上，提升其使用壽命。圖三乃是類鑚薄膜應用於鑚、銑刀與導軸襯之應用實例。以導軸襯（Guide Bush）為例，切削量3.2mm，轉速8000 rpm下進行切削，結果可知道鍍DLC薄膜的導軸襯可以切削5000個以上的材料，而沒有鍍DLC薄膜的卻只能切削不到50個。近年來DLC薄膜也有應用到手錶之外裝以及高爾夫球球杆頭等工業上的材料與商品。
圖三、類鑚薄膜在加工刀具上之應用
DLC薄膜在生物及醫學方面也有許多研究學者發現其可應用於食物的保存、人造器官的應用。由圖四可以發現當一般的 PET瓶表面鍍DLC後可以有效阻絕氣體分子從瓶內擴散到瓶外以保持內含物的成分，也能避免瓶外的氣體分子擴散至PET瓶內導致變質，這也證實在溫度效應下其抗腐敗的效果愈為突顯。
圖四、DLC鍍膜於PET瓶上，阻絕氣體分子之擴散示意圖
另外，也有部分研究學者在DLC薄膜表面進行氟化作用，發現這樣可增進表面的血液相容性、疏水性與化學穩定性。部份文獻也已報導氟掺雜到DLC薄膜中，一方面會稍微降低其表面能和薄膜硬度，但對於其他DLC薄膜的特性卻可以維持。因此，氟化後的類鑚碳（Fluorinated Diamond-like Carbon, F-DLC）的彈性特徵針對鍍三維醫療裝置有相當大的助益，因此可以被用來作為臨床上冠狀動脈支架、心臟瓣膜、骨科的植入等裝置的鍍層。圖五則為DLC薄膜應用於人工關節上，因增加其本身的潤滑性可以大幅延長使用壽命。
圖五、鍍DLC薄膜的人工關節
由於DLC具有良好的絕緣性且DLC薄膜壓應力大。在微機電應用方面，a-C薄膜的壓力感應性質利用在薄膜感應器（Boss Membrane Sensor）上的a-C應變計電阻器（a-C Strain Gauge Resistor），其被組裝在（001）矽微加工上，如圖六。
圖六、微加工之a-C懸臂樑及具a-C應變計之薄膜感應器
近來，DLC薄膜相當多的優異性質逐漸突顯，也使得其應用性廣泛地延展。不過，大部分的研究與應用都屬於比較實驗性質而小型的，且單一鍍膜材料與鍍膜已經無法滿足目前工業上多元化的應用，因此朝向多層膜、大面積與大尺寸方向的發展勢在必行。這將使得真空腔體的空間侷限獲得突破，並有效的改善多層膜之間的附著力等。因此，DLC薄膜在工業產業以及生物醫學上的應用與發展是相當令人期待的。
作者：陳肇英 / 工研院材化所
出處：工業材料雜誌257期
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2010年7月19日 星期一
單晶鑽石刀具和聚晶鑽石(PCD)比較www.tool-tool.com
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不少使用者低估了單晶及聚晶鑽石的差異，導致在刀具材質選用上出了不少問題。筆者仔細分析原因後，發現這個誤解來自於幾個原因
1. 傳統機械加工業將PCD刀具視為鏡面加工的工具
傳統加工業和光電產業所認為的「鏡面」其實是完全不同等級的﹗因此當傳統加工用的鏡面刀具PCD，要使用在光電產業時，加工出來的結果只能說和狗啃的沒什麼兩樣。這種認知的差異，經常讓不同產業的人「雞同鴨講」﹗
2. 多數使用者不了解PCD(及CBN)都是燒結而成
PCD 和CBN(或稱PCBN)都是由粉末燒結而成，其間的結合劑比例影響密度(耐磨性)；而粉末的大小則決定了刀刃的平整度。無論研磨術技多好﹐顯微鏡下觀察都是鋸齒狀﹗
3. 刀具業務誤導
不專業的刀具銷售員動不動把「鏡面」掛在嘴上，完全誤導使用者對刀具品質的認知。
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PCD 与CBN刀具的制造技术www.tool-tool.com
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超硬刀具材料是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。包括：单晶金刚石、聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金刚石。其中PCD和 PCBN刀具已广泛应用于机械加工的各个行业，极大地促进了高速切削加工及先进制造技术的飞速发展，权威机构甚至用这种刀具的应用比例来衡量一个国家加工技术的先进程度。
1.材料切割
商品的复合片一般为直径50～75mm的大圆片，需要通过切割得到所需要的形状，精确的切割还可以减少磨削量。由于磨削复合片时砂轮损耗极大，减少磨削量对于降低制造成本非常有意义。切割设备一般采用普通电火花线切割机，高精度切割时，采用慢走丝线切割机床。有些立方氮化硼材料(如De Beers的AMB90)由于不导电，还需采用激光切割。
2.抛光
抛光的目的是把刀片的上表面(即刀具的前刀面)抛光成镜面，一般要求达到Ra0.02αμm以下。刀具前刀面抛光后可以减少切屑与前刀面的摩擦与粘结，延长刀具寿命；同时还可以改善刀刃的平整度与锋利性，提高切削加工的精度。
图1 复合片抛光原理图
复合片的抛光使用专门的抛光机，其原理如图1所示。一方面砂轮高速旋转做主运动，同时被抛光的刀片低速转动。一般抛光一块片子的时间为 1.5～2h。为了增加效率，抛光机上有多个保持盘，每个保持盘可夹持多个刀片，从而实现几十片刀片同时抛光。
3.焊接
复合片的衬底是硬质合金，刀片焊接实际上是焊接硬质合金。但需要注意的是，金刚石在高温下会氧化和变质，焊接温度要控制在700℃以下，一般选用银基焊料和与之相适应的焊剂。典型的焊接过程为：表面处理-清洗-焊接-刀具清理。
表面处理采用喷砂或SiC砂纸、金刚石砂轮打磨等方法，清除刀杆和复合片被焊表面由于前期加工所形成的各种残留污物。
清洗剂一般为去离子或无水酒精，采用声波清洗器可获得最好的清洗效果。清洗后的零件应该用干净的镊子夹持，绝不能用手指触摸，以防止二次污染。
最简单的焊接方法是焊枪钎焊，但为了保证钎焊的质量和提高焊接过程的易操作性，多数情况下采用高频感应焊或电阻焊。焊接时先在被焊表面和焊料上涂好焊剂，加热至焊料熔化，断电后用陶瓷棒将刀坯按压在刀杆的适当位置，直到焊料固化。
刀具钎焊好后，用热水清洗残留的多余焊剂，用喷砂或磨削方法清除表面氧化层。
4.刃磨技术
PCD与PCBN有很高的硬度，刃磨极为困难。磨削时，砂轮上的金刚石磨粒与刀具之间的作用实际上是两种硬度、性质相近的物质之间的相互作用，与通常的磨削过程(磨粒硬度远大于工件硬度)具有本质差别，因而其刃磨机理与刃磨工艺有独特的规律。
(1)刃磨设备
PCD与PCBN刀具的刃磨一般采用专门刃磨设备，设备生产厂家有英国COBORN公司，台湾KARMAN公司，瑞士EWAG公司和北京迪安公司。
机床需具备的功能(见图2)包括：直刃磨削和圆弧磨削，圆弧磨削又包括圆锥后刀面和圆柱形后刀面的形成以及圆锥与圆柱后刀面的组合等。为了实现上述功能，刃磨机的运动机构包括：
图2 刃磨机床的功能
①刀架自身回转，配合显微镜或投影仪精确对准回转中心，得到不同的刀尖圆弧半径；
②刀架整体倾斜，得到圆柱后刀面；
③砂轮主轴倾斜，得到圆锥后刀面；
④主轴横向往复摆动，用于磨削直刃，同时起到抛光的作用，消除磨削沟纹，并可均恒砂轮的磨损，防止砂轮局部出现深沟；
⑤刀架高低可调，用于调节刀具与砂轮的相对位置，以适应不同尺寸的刀杆；
⑥恒定磨削压力装置；
⑦分度与回转夹头，用于复杂形状刀具的磨削；
刃磨所用砂轮为金刚石砂轮，但砂轮结合剂有所不同。最常用的有：金属结合剂、陶瓷结合剂和树脂结合剂砂轮。
砂轮随金刚石磨粒的尺寸不同，可分为粗磨，细磨，精磨，超精磨等等。粒度范围为M2～4至M40～60。
(2)冷却润滑液
超硬刀具磨削时的压力非常大，可达到400N，会产生大量的磨削热，所以冷却润滑液的主要作用是冷却。最简单的配方是水加适量的防锈剂。也可采用成品的精磨液。
(3)刃磨工艺
PCD与PCBN刀具的刃磨工艺，具有如下的特点和规律。
①砂轮粒度较大时，磨削率高，表面粗糙度值较大；砂轮粒度较小时，表面粗糙值较小，刀具质量更好；
②刀具刃磨宜选用较低的磨削速度，砂轮速度较高时，磨除率低，且易使机床产生振动，影响加工精度和表面质量；
③磨削压力较大时，磨削率高，但表面粗糙度值也较大。粗磨时，宜选用较大的工作压力，而精磨时，需把磨削压力调整到最小；
④刃磨过程中，不时地用细油石修整砂轮，可以提高磨削效率，减少振动，防止刀具表面由于过分挤压而烧伤；
⑤对于刀刃质量要求较高的刀具，最后还需进行研磨处理。最简单的研磨方法是采用单晶金刚石的研磨工艺，把粒度为3～6μm或更细的金刚石微粉与橄榄油混合后涂敷在铸铁盘上，研磨刀具的刀面，可以大大提高刀具刃口质量；
⑥PCBN刀具一般需要0.3～0.8mm的刃口钝圆，以增加刀刃强度和减少崩刃，改善刀具的抗冲击能力。负倒棱可以采用专用夹具在刃磨机床上得到，钝圆可以用金刚石油石手工完成。
5.检验
对于PCD与PCBN刀具，在采用上述设备和工艺的条件下，刀具几何角度、尺寸和表面粗糙度要求，一般都能精确保证。检测主要是观察刀刃的质量。可以采用放大倍数为30～50倍的工具显微镜。普通刀具的刀刃锯齿度可控制在0.02mm之内，对于精度更高的刀具，刀刃锯齿度应小于1～μm。
图3、图4所示分别为普通磨削和经过研磨后得到的刀具刃口。
图3 磨削得到的刀刃质量
图4 研磨得到的刀刃质量
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、航空機械鉸刀、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
Bewise Inc. www.tool-tool.com
ようこそＢｅｗｉｓｅ Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな
情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。
弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、
豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。
弊社は各領域に供給できる内容は：
（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ
（２）Carbide Cutting tools設計
（３）鎢鋼エンド・ミル設計
（４）航空エンド・ミル設計
（５）超高硬度エンド・ミル
（６）ダイヤモンド・エンド・ミル
（７）医療用品エンド・ミル設計
（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計
弊社の製品の供給調達機能は：
（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計
（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給
（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給
（４）オートメーション整備調達
（５）スポット対応～流れ生産対応
弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。
Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.
BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.
BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
超硬刀具材料是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。包括：单晶金刚石、聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金刚石。其中PCD和 PCBN刀具已广泛应用于机械加工的各个行业，极大地促进了高速切削加工及先进制造技术的飞速发展，权威机构甚至用这种刀具的应用比例来衡量一个国家加工技术的先进程度。
1.材料切割
商品的复合片一般为直径50～75mm的大圆片，需要通过切割得到所需要的形状，精确的切割还可以减少磨削量。由于磨削复合片时砂轮损耗极大，减少磨削量对于降低制造成本非常有意义。切割设备一般采用普通电火花线切割机，高精度切割时，采用慢走丝线切割机床。有些立方氮化硼材料(如De Beers的AMB90)由于不导电，还需采用激光切割。
2.抛光
抛光的目的是把刀片的上表面(即刀具的前刀面)抛光成镜面，一般要求达到Ra0.02αμm以下。刀具前刀面抛光后可以减少切屑与前刀面的摩擦与粘结，延长刀具寿命；同时还可以改善刀刃的平整度与锋利性，提高切削加工的精度。
图1 复合片抛光原理图
复合片的抛光使用专门的抛光机，其原理如图1所示。一方面砂轮高速旋转做主运动，同时被抛光的刀片低速转动。一般抛光一块片子的时间为 1.5～2h。为了增加效率，抛光机上有多个保持盘，每个保持盘可夹持多个刀片，从而实现几十片刀片同时抛光。
3.焊接
复合片的衬底是硬质合金，刀片焊接实际上是焊接硬质合金。但需要注意的是，金刚石在高温下会氧化和变质，焊接温度要控制在700℃以下，一般选用银基焊料和与之相适应的焊剂。典型的焊接过程为：表面处理-清洗-焊接-刀具清理。
表面处理采用喷砂或SiC砂纸、金刚石砂轮打磨等方法，清除刀杆和复合片被焊表面由于前期加工所形成的各种残留污物。
清洗剂一般为去离子或无水酒精，采用声波清洗器可获得最好的清洗效果。清洗后的零件应该用干净的镊子夹持，绝不能用手指触摸，以防止二次污染。
最简单的焊接方法是焊枪钎焊，但为了保证钎焊的质量和提高焊接过程的易操作性，多数情况下采用高频感应焊或电阻焊。焊接时先在被焊表面和焊料上涂好焊剂，加热至焊料熔化，断电后用陶瓷棒将刀坯按压在刀杆的适当位置，直到焊料固化。
刀具钎焊好后，用热水清洗残留的多余焊剂，用喷砂或磨削方法清除表面氧化层。
4.刃磨技术
PCD与PCBN有很高的硬度，刃磨极为困难。磨削时，砂轮上的金刚石磨粒与刀具之间的作用实际上是两种硬度、性质相近的物质之间的相互作用，与通常的磨削过程(磨粒硬度远大于工件硬度)具有本质差别，因而其刃磨机理与刃磨工艺有独特的规律。
(1)刃磨设备
PCD与PCBN刀具的刃磨一般采用专门刃磨设备，设备生产厂家有英国COBORN公司，台湾KARMAN公司，瑞士EWAG公司和北京迪安公司。
机床需具备的功能(见图2)包括：直刃磨削和圆弧磨削，圆弧磨削又包括圆锥后刀面和圆柱形后刀面的形成以及圆锥与圆柱后刀面的组合等。为了实现上述功能，刃磨机的运动机构包括：
图2 刃磨机床的功能
①刀架自身回转，配合显微镜或投影仪精确对准回转中心，得到不同的刀尖圆弧半径；
②刀架整体倾斜，得到圆柱后刀面；
③砂轮主轴倾斜，得到圆锥后刀面；
④主轴横向往复摆动，用于磨削直刃，同时起到抛光的作用，消除磨削沟纹，并可均恒砂轮的磨损，防止砂轮局部出现深沟；
⑤刀架高低可调，用于调节刀具与砂轮的相对位置，以适应不同尺寸的刀杆；
⑥恒定磨削压力装置；
⑦分度与回转夹头，用于复杂形状刀具的磨削；
刃磨所用砂轮为金刚石砂轮，但砂轮结合剂有所不同。最常用的有：金属结合剂、陶瓷结合剂和树脂结合剂砂轮。
砂轮随金刚石磨粒的尺寸不同，可分为粗磨，细磨，精磨，超精磨等等。粒度范围为M2～4至M40～60。
(2)冷却润滑液
超硬刀具磨削时的压力非常大，可达到400N，会产生大量的磨削热，所以冷却润滑液的主要作用是冷却。最简单的配方是水加适量的防锈剂。也可采用成品的精磨液。
(3)刃磨工艺
PCD与PCBN刀具的刃磨工艺，具有如下的特点和规律。
①砂轮粒度较大时，磨削率高，表面粗糙度值较大；砂轮粒度较小时，表面粗糙值较小，刀具质量更好；
②刀具刃磨宜选用较低的磨削速度，砂轮速度较高时，磨除率低，且易使机床产生振动，影响加工精度和表面质量；
③磨削压力较大时，磨削率高，但表面粗糙度值也较大。粗磨时，宜选用较大的工作压力，而精磨时，需把磨削压力调整到最小；
④刃磨过程中，不时地用细油石修整砂轮，可以提高磨削效率，减少振动，防止刀具表面由于过分挤压而烧伤；
⑤对于刀刃质量要求较高的刀具，最后还需进行研磨处理。最简单的研磨方法是采用单晶金刚石的研磨工艺，把粒度为3～6μm或更细的金刚石微粉与橄榄油混合后涂敷在铸铁盘上，研磨刀具的刀面，可以大大提高刀具刃口质量；
⑥PCBN刀具一般需要0.3～0.8mm的刃口钝圆，以增加刀刃强度和减少崩刃，改善刀具的抗冲击能力。负倒棱可以采用专用夹具在刃磨机床上得到，钝圆可以用金刚石油石手工完成。
5.检验
对于PCD与PCBN刀具，在采用上述设备和工艺的条件下，刀具几何角度、尺寸和表面粗糙度要求，一般都能精确保证。检测主要是观察刀刃的质量。可以采用放大倍数为30～50倍的工具显微镜。普通刀具的刀刃锯齿度可控制在0.02mm之内，对于精度更高的刀具，刀刃锯齿度应小于1～μm。
图3、图4所示分别为普通磨削和经过研磨后得到的刀具刃口。
图3 磨削得到的刀刃质量
图4 研磨得到的刀刃质量
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用 PCD和CBN刀具高速干铣削www.tool-tool.com
34wS3
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即使对于日常使用的简单物品(如牙刷或洗澡用具)设计人员也越来越多地采用难加工的具有任意曲面的三维模具。因而，刀具和模具制造业就不得不面临着对用于钢模电火花加工所必需的电极的设计和制造木断提高的要求。人们经常不用电火花加工的方法而直接通过高速硬铣来加工复杂的三维模具。除了合适的机床和加工工艺外决定性的首先是刀具在硬铣和加工石墨电极时的技术和经济效果。
CAD- CAM一体化设计
Quattroform股份有限公司，在Ettenheim/Baden的精密模具制造厂专门致力于具有复杂的三维几何形状的零件的注塑模的加工。这个企业设计和制造特别是用于多色和多组分注塑的注塑模。设计人员通过软盘或远距离数据传输(ISDN)得到要求的图纸和数据。由此他们从 CAD-AM系统上得到所需注塑模的总图和单个零件图。他们以并行工程的形式也越来越多地与用户紧密地合作进行设计和方案制订，以便优化零件性能、钢模加工和注塑过程。
CNC程序通过网络到达车间内的数控系统。需要时，机床操作者可以从服务器中调出程序把它输入机床数控系统的存储器内。如果操作者在机床上对程序进行了优化，那么他便将新的程序通过网络再送回服务器或者工艺和NC编程部门。由此确保始终提供NC程序的现行版本，并可以为所有参与编程和工艺制订的员工使用。
用CBN硬铣
对于洗澡用具来说，Ettenheim的设计人员和模具制造者开发了钢制模具。它几乎完全是硬加工而成的。只有铣刀无法到达的、带有小的过渡圆角的部分还用电火花加工。铣削后只需略作手工抛光，以便产生铮亮的表面。这里硬铣首先具有精度高的优点。
为了确保在注塑时或轻金属压铸时模具在分型面处保持密封，在加工以后这一部位的精度必须高于 0.01mm。在尺寸较小的注塑模中精度必须保持在5µm至3µm范围内。这只有用硬铣才能达到。
这种方法还有这样的优点，即在铣削时直接形成硬的、封闭表面。取消了为去除因电火花加工后形成的所谓软化层所进行的昂贵的、大多是手工的后续加工。
用带有立方氮化硼 (CBN)刀片的铣刀精加工钢模。图2中所示的铣刀加工碎硬的铸钢时，能在切削速度为600m/min，单齿进给量高达0.2mm的条件下精加工。因此，模具制造
者推荐可用比普通刀具高的切削速度和单齿进给量进行加工。经验表明这样将达到更长的使用寿命和更好的表面质量。因为CBN刀片易崩裂，必须尽可能选择连续的。不中断的切削的铣削方案。在精铣和硬铣大表面三维形面时，一般是很容易实现的。
图 1硬铣过的淋浴器喷嘴柄钢模
图 2 用于模具和工具制造的带PCD和CBN镀层的铣刀
图3 Mikron公司用于硬铣石墨及铜电极加工的HSM700高速切削铣床
Lahr公司的CBN刀具可以提供直径3mm至 32mm的环面和球头铣刀。直径12mm以下的圆柱形刀柄由硬质合金制成。这在高速铣削时特别合适，因为一方面硬质合金吸振性好，另一方面在撞刀时刀具脆性断裂，减小刀具碎片四处飞射的危险。
小直径环面铣刀特别适合于铣削窄而深的沟槽和小的圆角。对于高的表面质量和安全的铣削来说，起决定性作用的是短的悬伸长度和装夹在精细平衡过的刀杆内(HSK-E)。铣刀安装在液压拉紧或热收缩夹头内。这在径向跳动精度很高的情况下能可靠地传递大的扭矩。
用聚晶金刚石铣削石墨零件
Ettenheim的模具制造厂利用相同尺寸的带有聚晶金刚石(PCD)刀片的刀具铣削石墨电极。用硬质合金刀具铣削石墨时，在短时间内或者在较短的切削行程以后，刀刃就已经严重磨损。因此，在铣削一批20件石墨电极时必须较早地并要经常地更换铣刀。另外，由于刀具切削刃的磨损会导致超过0.01mm的形状误差和几何误差。
因此，许多工艺专家用 PCD铣刀在瑞士 Mikron Nidau公司生产的高速切削铣床上铣削石墨电极。采用PCD铣刀的主要原因是聚晶金刚石刀具在铣削石墨时有很高的耐磨性。因此，现在可以不用换刀就能一次加工20件牙刷电极。其中由于刀刃磨损所引起的形状和几何误差保持在小于0.01mm的范围内。
与硬质合金刀具相比，PCD铣刀可以达到10倍的使用寿命。与目前常用的实体硬质合金的铣刀相比减少5至7次换刀。加工时间只有目前的三分之一至四分之一。可以在700m/min的切削速度和0.2mm至0.25mm单齿进给量的情况下精铣石墨电极。高速切削铣床精铣一个电极需要约25 分钟。
机床具备一个带PC的数控系统。10M字节的贮存容量可以贮存很多任意曲面的NC程序。只有1ms的语句更换时间使得有可能在很高的进给速度时铣削。通过计算机操作系统，数控系统可以通过企业内部网络与其他计算机直接交换数据。标准化的工件安装和在交换工作台上的多工件夹紧有利于缩短辅助时间和准备时间。
尽管PCD刀具费用较高，Ettenheim的模具制造厂用这种刀具加工还是比较经济。可以取消硬质合金刀具的刃磨和与此有关的场地费用。PCD刀刃非常锋利，也就是说没有刀棱圆角。这使得精加工可以达到所要求的小于0.01mm的尺寸和几何形状精度，而不需要费用高昂的后续手工加工，通过采用PCD和 CBN刀具加工时间总共可以降低到目前的三分之一至四分之一。
本文作者:孙季初(编译)
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、航空機械鉸刀、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
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Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
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弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、
豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。
弊社は各領域に供給できる内容は：
（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ
（２）Carbide Cutting tools設計
（３）鎢鋼エンド・ミル設計
（４）航空エンド・ミル設計
（５）超高硬度エンド・ミル
（６）ダイヤモンド・エンド・ミル
（７）医療用品エンド・ミル設計
（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計
弊社の製品の供給調達機能は：
（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計
（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給
（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給
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（５）スポット対応～流れ生産対応
弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。
Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.
BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.
BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.
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即使对于日常使用的简单物品(如牙刷或洗澡用具)设计人员也越来越多地采用难加工的具有任意曲面的三维模具。因而，刀具和模具制造业就不得不面临着对用于钢模电火花加工所必需的电极的设计和制造木断提高的要求。人们经常不用电火花加工的方法而直接通过高速硬铣来加工复杂的三维模具。除了合适的机床和加工工艺外决定性的首先是刀具在硬铣和加工石墨电极时的技术和经济效果。
CAD- CAM一体化设计
Quattroform股份有限公司，在Ettenheim/Baden的精密模具制造厂专门致力于具有复杂的三维几何形状的零件的注塑模的加工。这个企业设计和制造特别是用于多色和多组分注塑的注塑模。设计人员通过软盘或远距离数据传输(ISDN)得到要求的图纸和数据。由此他们从 CAD-AM系统上得到所需注塑模的总图和单个零件图。他们以并行工程的形式也越来越多地与用户紧密地合作进行设计和方案制订，以便优化零件性能、钢模加工和注塑过程。
CNC程序通过网络到达车间内的数控系统。需要时，机床操作者可以从服务器中调出程序把它输入机床数控系统的存储器内。如果操作者在机床上对程序进行了优化，那么他便将新的程序通过网络再送回服务器或者工艺和NC编程部门。由此确保始终提供NC程序的现行版本，并可以为所有参与编程和工艺制订的员工使用。
用CBN硬铣
对于洗澡用具来说，Ettenheim的设计人员和模具制造者开发了钢制模具。它几乎完全是硬加工而成的。只有铣刀无法到达的、带有小的过渡圆角的部分还用电火花加工。铣削后只需略作手工抛光，以便产生铮亮的表面。这里硬铣首先具有精度高的优点。
为了确保在注塑时或轻金属压铸时模具在分型面处保持密封，在加工以后这一部位的精度必须高于 0.01mm。在尺寸较小的注塑模中精度必须保持在5µm至3µm范围内。这只有用硬铣才能达到。
这种方法还有这样的优点，即在铣削时直接形成硬的、封闭表面。取消了为去除因电火花加工后形成的所谓软化层所进行的昂贵的、大多是手工的后续加工。
用带有立方氮化硼 (CBN)刀片的铣刀精加工钢模。图2中所示的铣刀加工碎硬的铸钢时，能在切削速度为600m/min，单齿进给量高达0.2mm的条件下精加工。因此，模具制造
者推荐可用比普通刀具高的切削速度和单齿进给量进行加工。经验表明这样将达到更长的使用寿命和更好的表面质量。因为CBN刀片易崩裂，必须尽可能选择连续的。不中断的切削的铣削方案。在精铣和硬铣大表面三维形面时，一般是很容易实现的。
图 1硬铣过的淋浴器喷嘴柄钢模
图 2 用于模具和工具制造的带PCD和CBN镀层的铣刀
图3 Mikron公司用于硬铣石墨及铜电极加工的HSM700高速切削铣床
Lahr公司的CBN刀具可以提供直径3mm至 32mm的环面和球头铣刀。直径12mm以下的圆柱形刀柄由硬质合金制成。这在高速铣削时特别合适，因为一方面硬质合金吸振性好，另一方面在撞刀时刀具脆性断裂，减小刀具碎片四处飞射的危险。
小直径环面铣刀特别适合于铣削窄而深的沟槽和小的圆角。对于高的表面质量和安全的铣削来说，起决定性作用的是短的悬伸长度和装夹在精细平衡过的刀杆内(HSK-E)。铣刀安装在液压拉紧或热收缩夹头内。这在径向跳动精度很高的情况下能可靠地传递大的扭矩。
用聚晶金刚石铣削石墨零件
Ettenheim的模具制造厂利用相同尺寸的带有聚晶金刚石(PCD)刀片的刀具铣削石墨电极。用硬质合金刀具铣削石墨时，在短时间内或者在较短的切削行程以后，刀刃就已经严重磨损。因此，在铣削一批20件石墨电极时必须较早地并要经常地更换铣刀。另外，由于刀具切削刃的磨损会导致超过0.01mm的形状误差和几何误差。
因此，许多工艺专家用 PCD铣刀在瑞士 Mikron Nidau公司生产的高速切削铣床上铣削石墨电极。采用PCD铣刀的主要原因是聚晶金刚石刀具在铣削石墨时有很高的耐磨性。因此，现在可以不用换刀就能一次加工20件牙刷电极。其中由于刀刃磨损所引起的形状和几何误差保持在小于0.01mm的范围内。
与硬质合金刀具相比，PCD铣刀可以达到10倍的使用寿命。与目前常用的实体硬质合金的铣刀相比减少5至7次换刀。加工时间只有目前的三分之一至四分之一。可以在700m/min的切削速度和0.2mm至0.25mm单齿进给量的情况下精铣石墨电极。高速切削铣床精铣一个电极需要约25 分钟。
机床具备一个带PC的数控系统。10M字节的贮存容量可以贮存很多任意曲面的NC程序。只有1ms的语句更换时间使得有可能在很高的进给速度时铣削。通过计算机操作系统，数控系统可以通过企业内部网络与其他计算机直接交换数据。标准化的工件安装和在交换工作台上的多工件夹紧有利于缩短辅助时间和准备时间。
尽管PCD刀具费用较高，Ettenheim的模具制造厂用这种刀具加工还是比较经济。可以取消硬质合金刀具的刃磨和与此有关的场地费用。PCD刀刃非常锋利，也就是说没有刀棱圆角。这使得精加工可以达到所要求的小于0.01mm的尺寸和几何形状精度，而不需要费用高昂的后续手工加工，通过采用PCD和 CBN刀具加工时间总共可以降低到目前的三分之一至四分之一。
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CBN 刀具在汽车变速器制造中的应用www.tool-tool.com
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目前，PCBN刀具的应用相当普遍，而CBN成形磨削由于设备、刀具的经济性，普及面不广。如何提高生产效率、降低制造成本，以具有竞争力的价格向客户提供高质量的产品，通过不断的努力，杭齿实现了满足产品零件精度要求的 CBN成形磨削工业应用，在设备投资、CBN磨轮制造成本和刀具使用寿命等方面均具有较好的经济性。
CBN是立方氮化硼英文名称(CubicBoronNitride)的缩写，它是硬度仅次于金刚石的一种人工合成无机晶体材料，广泛地用于机械加工工业。各工业发达国家都把CBN作为达到高效率、节约能源、超精密和操作自动化加工等目的的重要材料加以发展。
专家研究表明：当温度达到700℃左右时，金刚石的硬度会有较明显的下降趋势，而 CBN材料仍能保持相当的硬度。这说明CBN的热稳定性(红硬性)明显优于金刚石。由于铁系金属高温时对碳元素有着很强的亲和作用，因此，由纯碳元素组成的金刚石不宜用作加工铁系金属的刀具材料。而CBN由硼、氮两种元素组成，高温时不容易和铁系金属发生化学反应，CBN刀具的出现使得对淬火钢的切削成为了可能。
我公司从1996年开始批量生产重型汽车变速器，涉及的部分典型零件经过渗碳淬火，表面硬度为HRC58～63。为了达到零件设计要求，迫切需要应用 CBN刀具来解决传统工艺方法中遇到的加工难题。
在工作实践中，我公司对CBN刀具的应用主要体现在两方面：一是采用PCBN刀具车削淬硬钢实现“以车代磨”工艺；二是采用自制CBN磨轮实现CBN成形磨削的工业应用。
应用PCBN刀具实现“以车代磨”
PCBN是聚晶立方氮化硼英文名称 (PolycrystallineCubicBoronNitride)的缩写。由PCBN刀具坯料经过切割、焊接和刃磨制成的PCBN刀具具有良好的切削性能，主要表现在以下几个方面：
高硬度和耐磨性
CBN的硬度仅次于金刚石，对于可切削黑色金属的刀具材料来说，PCBN刀具的硬度最高。PCBN刀具的耐磨性可以达到涂层刀具和陶瓷刀具的5～10倍，因此，使用PCBN刀具能够明显减少生产加工中的换刀次数，提高被加工工件的精度与互换性，缩短产品生产周期。
良好的导热性和热稳定性
PCBN刀具在800℃时的硬度仍高于硬质合金刀具和陶瓷刀具的常温硬度，在 1200℃时仍能保持较高的硬度，而且随着温度的升高，其导热系数也随之升高。因此，PCBN刀具能够很好地满足硬态切削、高速切削和干切削时的恶劣加工条件对刀具材料的要求。
高的化学稳定性
由于CBN的化学惰性特别大，在1200～1300℃时也不会与Fe、Ni、Co 等元素发生化学反应，所以PCBN刀具在切削加工时的化学磨损相对于其它刀具材料较小，可用于加工各种材料的工件。
较低的摩擦系数
CBN与不同材料间的摩擦系数为0.1～0.3，而且随着切削速度的提高，PCBN的摩擦系数呈减小趋势，从而使切削力减小，减少切削时的刀屑粘结现象，有利于提高加工精度以及表面质量。
我公司重型汽车变速器中的二轴部件因功能、结构的需要，二轴的多档花键沉割槽、各挡圈槽侧面轴向尺寸精度高，公差范围为 plusmn;0.03～±0.10mm，且均有较苛刻的端面跳动和表面粗糙度要求。零件采用 20CrMnTiHA3材料，渗碳淬火，表面硬度为HRC58～63。由于材料稳定性、热处理技术水平等方面原因，零件在热后往往有较大的变形量。为了达到设计要求，传统工艺方法往往通过磨削来实现零件热后的精加工工序。该轴形状较复杂，普通磨削设备难以满足加工要求，必须引进专用磨床。但此类设备在国内外较少生产，而且价格高昂，适用性方面也不理想。
经技术资料检索、设备调研和经济技术分析，我们认为硬切削工艺的综合经济指标优于磨削工艺。于是，最终决定采用PCBN刀具硬切削(如图2所示)，实现 “以车代磨”。
由于硬切削要求加工机床的刚性好、基础稳定、工作轴运动精度高，我们选用了长城机床厂的CK7820数控车床。
硬切削的切削力较大，切削温度较高，为保证加工精度、表面质量及刀具寿命，通过多次切削试验，我们选择了合适的PCBN刀具和冷却润滑液，确定了合适的切削参数，积累了实用的加工经验。
“以车代磨”工艺在我公司重型汽车变速器批量生产中的应用，解决了传统工艺难以实现的加工难题，生产效益显著。另外，“以车代磨”工艺产生的切屑可回收处理，不象传统磨削工艺产生的特殊垃圾难以处理。因此，新工艺的应用对保护环境也是十分有利的。
CBN成形磨削工业应用
CBN砂轮可以高效高质量地高速磨削金属工件，在德国乃至欧洲的磨床上已得到了广泛的应用。应用CBN砂轮的磨削速度已接近于声速，从而大大提高了生产效率。由于CBN砂轮的损耗非常小，其成型磨削的精度极易保证。但是，CBN砂轮的制作技术却制约着高速磨削技术的发展。因此，如何高精度地制作CBN砂轮成为了高速磨削技术的关键。
我公司近年来引进的HOFFLERHELIX400、 Gleason®245TWGThreadedWheelGrinder等高端数控磨床均能很好地实现CBN砂轮成形磨削工艺，但由于综合成本高昂，同类设备的总体数量又不多，难以形成经济的规模加工能力。
我公司自1996年开始批量生产重型汽车变速器时，其中的中间轴由于结构限制，一端齿宽125mm的直齿无法使用普通磨齿设备磨削。为此，我们分析了该零件的精度要求和现有设备的可用性，提出了一种比较经济的CBN砂轮成形磨削工艺 (如图3、4所示)。首先，我们利用公司内部现有的高精度CNC车床、CNC磨床突破了CBN砂轮基体的加工难题。然后，工艺部门的工程师通过技术文献检索和技术试验，较好地掌握了CBN镀覆技术(TheElectroplatingProcess)。此外，CBN砂轮的重镀与翻新技术 (TheReplatingandRefurbishment)在保持砂轮重复使用精度的条件下，也保证了砂轮基体的高利用率，降低刀具制造成本。第三，我们通过改造M8612A花键轴磨床作为专用磨床，节省了高昂的设备投资。第四，通过工艺实验，选用适当的矿物油作为冷却润滑液，并确定了合适的切削参数。
通过上述工作，我们实现了满足产品零件精度要求的CBN成形磨削工业应用。在设备投资、CBN磨轮制造成本和刀具使用寿命等方面，我们现有的工艺均具有较好的经济性。
结论
PCBN刀具应用目前是相当普遍的，CBN成形磨削由于设备、刀具的经济性，普及面不广。我公司的CBN成形磨削虽然是因陋就简的“土办法”，却具有较好的经济性。国外进口CBN磨轮、CNC设备的优越性当然是无法回避的，所以我在本文中的叙述更多地强调了“满足产品零件精度要求”的“实用”型工业应用。
尽管我们在实践中取得了进步，但实际生产中仍然存在许多不足，主要表现在以下四方面。
合理使用PCBN刀具，准确判断PCBN刀具的耐用度是关键。
有关文献要求在PCBN刀具后刀面磨损标准达0.3～0.5mm(精车时取小值) 时，进行定期重磨为好。但是重磨需要一定的设备和技巧，最好是能引进多功能工具磨床。由于条件所限，我公司目前仍在普通工具磨床上刃磨，就设备、人员技术素质而言，难以保证刀具的重磨质量；
PCBN刀具焊接技术仍需提高，目前仍有10％～30％的刀具损坏是由焊接质量不好所引起；
CBN磨轮使用寿命仍有待于提高，其中CBN镀覆技术的切实提高是关键；
CBN磨轮基体的制造精度仍不能令人十分满意。
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Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
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弊社は各領域に供給できる内容は：
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（２）Carbide Cutting tools設計
（３）鎢鋼エンド・ミル設計
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（５）超高硬度エンド・ミル
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弊社の製品の供給調達機能は：
（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計
（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給
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弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。
Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.
BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.
BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.
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目前，PCBN刀具的应用相当普遍，而CBN成形磨削由于设备、刀具的经济性，普及面不广。如何提高生产效率、降低制造成本，以具有竞争力的价格向客户提供高质量的产品，通过不断的努力，杭齿实现了满足产品零件精度要求的 CBN成形磨削工业应用，在设备投资、CBN磨轮制造成本和刀具使用寿命等方面均具有较好的经济性。
CBN是立方氮化硼英文名称(CubicBoronNitride)的缩写，它是硬度仅次于金刚石的一种人工合成无机晶体材料，广泛地用于机械加工工业。各工业发达国家都把CBN作为达到高效率、节约能源、超精密和操作自动化加工等目的的重要材料加以发展。
专家研究表明：当温度达到700℃左右时，金刚石的硬度会有较明显的下降趋势，而 CBN材料仍能保持相当的硬度。这说明CBN的热稳定性(红硬性)明显优于金刚石。由于铁系金属高温时对碳元素有着很强的亲和作用，因此，由纯碳元素组成的金刚石不宜用作加工铁系金属的刀具材料。而CBN由硼、氮两种元素组成，高温时不容易和铁系金属发生化学反应，CBN刀具的出现使得对淬火钢的切削成为了可能。
我公司从1996年开始批量生产重型汽车变速器，涉及的部分典型零件经过渗碳淬火，表面硬度为HRC58～63。为了达到零件设计要求，迫切需要应用 CBN刀具来解决传统工艺方法中遇到的加工难题。
在工作实践中，我公司对CBN刀具的应用主要体现在两方面：一是采用PCBN刀具车削淬硬钢实现“以车代磨”工艺；二是采用自制CBN磨轮实现CBN成形磨削的工业应用。
应用PCBN刀具实现“以车代磨”
PCBN是聚晶立方氮化硼英文名称 (PolycrystallineCubicBoronNitride)的缩写。由PCBN刀具坯料经过切割、焊接和刃磨制成的PCBN刀具具有良好的切削性能，主要表现在以下几个方面：
高硬度和耐磨性
CBN的硬度仅次于金刚石，对于可切削黑色金属的刀具材料来说，PCBN刀具的硬度最高。PCBN刀具的耐磨性可以达到涂层刀具和陶瓷刀具的5～10倍，因此，使用PCBN刀具能够明显减少生产加工中的换刀次数，提高被加工工件的精度与互换性，缩短产品生产周期。
良好的导热性和热稳定性
PCBN刀具在800℃时的硬度仍高于硬质合金刀具和陶瓷刀具的常温硬度，在 1200℃时仍能保持较高的硬度，而且随着温度的升高，其导热系数也随之升高。因此，PCBN刀具能够很好地满足硬态切削、高速切削和干切削时的恶劣加工条件对刀具材料的要求。
高的化学稳定性
由于CBN的化学惰性特别大，在1200～1300℃时也不会与Fe、Ni、Co 等元素发生化学反应，所以PCBN刀具在切削加工时的化学磨损相对于其它刀具材料较小，可用于加工各种材料的工件。
较低的摩擦系数
CBN与不同材料间的摩擦系数为0.1～0.3，而且随着切削速度的提高，PCBN的摩擦系数呈减小趋势，从而使切削力减小，减少切削时的刀屑粘结现象，有利于提高加工精度以及表面质量。
我公司重型汽车变速器中的二轴部件因功能、结构的需要，二轴的多档花键沉割槽、各挡圈槽侧面轴向尺寸精度高，公差范围为 plusmn;0.03～±0.10mm，且均有较苛刻的端面跳动和表面粗糙度要求。零件采用 20CrMnTiHA3材料，渗碳淬火，表面硬度为HRC58～63。由于材料稳定性、热处理技术水平等方面原因，零件在热后往往有较大的变形量。为了达到设计要求，传统工艺方法往往通过磨削来实现零件热后的精加工工序。该轴形状较复杂，普通磨削设备难以满足加工要求，必须引进专用磨床。但此类设备在国内外较少生产，而且价格高昂，适用性方面也不理想。
经技术资料检索、设备调研和经济技术分析，我们认为硬切削工艺的综合经济指标优于磨削工艺。于是，最终决定采用PCBN刀具硬切削(如图2所示)，实现 “以车代磨”。
由于硬切削要求加工机床的刚性好、基础稳定、工作轴运动精度高，我们选用了长城机床厂的CK7820数控车床。
硬切削的切削力较大，切削温度较高，为保证加工精度、表面质量及刀具寿命，通过多次切削试验，我们选择了合适的PCBN刀具和冷却润滑液，确定了合适的切削参数，积累了实用的加工经验。
“以车代磨”工艺在我公司重型汽车变速器批量生产中的应用，解决了传统工艺难以实现的加工难题，生产效益显著。另外，“以车代磨”工艺产生的切屑可回收处理，不象传统磨削工艺产生的特殊垃圾难以处理。因此，新工艺的应用对保护环境也是十分有利的。
CBN成形磨削工业应用
CBN砂轮可以高效高质量地高速磨削金属工件，在德国乃至欧洲的磨床上已得到了广泛的应用。应用CBN砂轮的磨削速度已接近于声速，从而大大提高了生产效率。由于CBN砂轮的损耗非常小，其成型磨削的精度极易保证。但是，CBN砂轮的制作技术却制约着高速磨削技术的发展。因此，如何高精度地制作CBN砂轮成为了高速磨削技术的关键。
我公司近年来引进的HOFFLERHELIX400、 Gleason®245TWGThreadedWheelGrinder等高端数控磨床均能很好地实现CBN砂轮成形磨削工艺，但由于综合成本高昂，同类设备的总体数量又不多，难以形成经济的规模加工能力。
我公司自1996年开始批量生产重型汽车变速器时，其中的中间轴由于结构限制，一端齿宽125mm的直齿无法使用普通磨齿设备磨削。为此，我们分析了该零件的精度要求和现有设备的可用性，提出了一种比较经济的CBN砂轮成形磨削工艺 (如图3、4所示)。首先，我们利用公司内部现有的高精度CNC车床、CNC磨床突破了CBN砂轮基体的加工难题。然后，工艺部门的工程师通过技术文献检索和技术试验，较好地掌握了CBN镀覆技术(TheElectroplatingProcess)。此外，CBN砂轮的重镀与翻新技术 (TheReplatingandRefurbishment)在保持砂轮重复使用精度的条件下，也保证了砂轮基体的高利用率，降低刀具制造成本。第三，我们通过改造M8612A花键轴磨床作为专用磨床，节省了高昂的设备投资。第四，通过工艺实验，选用适当的矿物油作为冷却润滑液，并确定了合适的切削参数。
通过上述工作，我们实现了满足产品零件精度要求的CBN成形磨削工业应用。在设备投资、CBN磨轮制造成本和刀具使用寿命等方面，我们现有的工艺均具有较好的经济性。
结论
PCBN刀具应用目前是相当普遍的，CBN成形磨削由于设备、刀具的经济性，普及面不广。我公司的CBN成形磨削虽然是因陋就简的“土办法”，却具有较好的经济性。国外进口CBN磨轮、CNC设备的优越性当然是无法回避的，所以我在本文中的叙述更多地强调了“满足产品零件精度要求”的“实用”型工业应用。
尽管我们在实践中取得了进步，但实际生产中仍然存在许多不足，主要表现在以下四方面。
合理使用PCBN刀具，准确判断PCBN刀具的耐用度是关键。
有关文献要求在PCBN刀具后刀面磨损标准达0.3～0.5mm(精车时取小值) 时，进行定期重磨为好。但是重磨需要一定的设备和技巧，最好是能引进多功能工具磨床。由于条件所限，我公司目前仍在普通工具磨床上刃磨，就设备、人员技术素质而言，难以保证刀具的重磨质量；
PCBN刀具焊接技术仍需提高，目前仍有10％～30％的刀具损坏是由焊接质量不好所引起；
CBN磨轮使用寿命仍有待于提高，其中CBN镀覆技术的切实提高是关键；
CBN磨轮基体的制造精度仍不能令人十分满意。
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CBN 刀具材料在数控机床上及不同应用领域的应用www.tool-tool.com
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CNC加工知识：CBN刀具材料在数控机床上及不同应用领域的应用。 本文对PCBN刀具用于高速与超高速切削、硬态干式切削、在数控机床上加工淬火钢加工以及不同应用领域对PCBN刀具材料的要求均有描述。指出，为达到我国未来工业经济的高速发展，超硬刀具的成功应用是一个关键因素。 1.引言 单晶立方氮化硼的颗粒很小，目前人工合成的单晶立方氮化硼的最大粒径为 3mm左右。鉴于培育立方氮化硼大单晶在技术上存在难度，所以，苏联、美国、英国、日本和中国相继研制出聚晶立方氮化硼[1]。
聚晶立方氮化硼可以分为整体PCBN烧结块和带硬合金基体的PCBN复合片。整体PCBN烧结块是由CBN颗粒在高压高温下烧结而成的;PCBN复合片是由 CBN层与硬质合金基体在高压高温下烧结而成的。多晶体的结构使聚晶立方氮化硼具有各向同性，克服了单晶存在解理面的缺陷，同时，PCBN具有硬质合金基体的抗冲击韧性[2]。这些优点使聚晶立方氮化硼的应用广泛，特别是作为刀具材料在切削加工方面发挥了极大作用，被广泛应用于汽车、机床、航空航天、仪器仪表等制造领域。PCBN刀具可以实现以车代磨，并且刀具寿命比硬质合金刀具提高几十倍到几百倍。随着科技的进步和技术水平的提高，它的应用领域将会不断扩大。PCBN刀具的1/2用于汽车制造业，约20%用于重型设备(如轧辊等)的加工[3]。
2.CNC加工各识，PCBN刀具的应用
2.1常用刀具的综合性能及PCBN刀具的应用范围
图1大致说明了几种刀具材料的硬度、耐磨性和韧性、强度的关系，可见理想的刀具材料应位于该图右上角，即应既具有极高的耐磨性，有利于延长刀具耐用度，同时又具有好的断裂韧性，使得其能够承受大的切削力。
PCBN刀具按加工方式分，车削占 60%，镗削占32.5%，端铣占7.5%。按加工材料分，淬火钢占65%，铸铁占28%，耐热钢占7%。按替代原加工分，50%替代磨削，30%替代硬质合金刀具，10%替代金属陶瓷刀具，5%替代陶瓷刀具。
PCBN刀具按加工方式分，车削占60%，镗削占32.5%，端铣占 7.5%。按加工材料分，淬火钢占65%，铸铁占28%，耐热钢占7%。按替代原加工分，50%替代磨削，30%替代硬质合金刀具，10%替代金属陶瓷刀具，5%替代陶瓷刀具，5%替代磨加工。
PCBN已广泛用于数控机床、多用途机床、自动化、专用高速机床、柔性生产单元或柔性生产系统为基础的自动化生产线，用于各种高硬度材料(如冷热作工具钢、高速钢、轴承钢、粉末冶金钢、粉末冶炼金属、马氏体不锈钢、高强度钢、高锰钢、白口铸铁、奥氏体软铁等)的切削加工[4]。
2.2 不同应用领域对 PCBN刀具材料的要求（CNC加工）
图2勾画出了不同应用领域对PCBN刀具材料的要求。硬质钢的加工对PCBN性能要求的范围最广，这是因为硬质钢成分多样和加工材料量大。
图2是不同的应用领域对PCBN强度、抗磨损性和抗化学摩擦性的要求[5]
2.3与应用领域相对应的PCBN材料的组成
2.4.PCBN刀具的高速与超高速切削
现代切削加工技术的发展趋势是切削加工的高速、超高速发展。高速、超高速加工技术是指采用超硬材料的刀具，通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。超高速加工的切削速度范围因不同的工件材料、不同的切削方式而异。目前，一般认为，超高速切削各种材料的切削速度范围为:铝合金巳超1600m/min，铸铁1500m/min，超耐热镍合金达 300m/min，钛合金达150~1000m/min，纤维增强塑料为 200~9000m/min。各种切削工艺的切削范围:车削为7007000m/min，铣削为300~6000m/min，钻削为200~1100m /min，磨削为250m/s以上。因此，对刀具适用性和使用寿命提出了更高的需求，而PCBN刀具是迄今世界上最能满足这一要求的首选刀具。
高速切削是一个相对的概念，通常认为，高速加工时切削速度要比常规切削高5~10倍以上。高速切削时随切削速度的提高，切削力降低，切削温度的增加逐渐缓慢，可以提高生产效率和加工质量，降低制造成本，加快产品的开发周期。一般来说，切削力降低15%~30%以上，表面质量提高1~2级，切削速度和进给速度提高15%~20%，可降低制造成本10%~15%[6]。
高速切削现已广泛用于航天航空、汽车和摩托车、模具、机床等工业中的钢、铸铁、有色金属及其合金、高温耐热合金以及碳纤维增强塑料等材料的加工，其中以铝合金和铸铁的高速加工最为普遍。而高速切削是指刀具切削刃相对于零件表面的切削运动(或移动)速度超过普通切削5~10倍，主要体现在刀具快进、快切、快退三个环节上。
2.5 PCBN刀具的硬态干式切削
人们普遍认为PCBN刀具硬态干式切削，一方面可以充分发挥刀具优秀的切削性能和金属软化作用，另一方面加工过程中省去了切削液的使用(通常切削液占加工总成本的16%~20%左右)，为企业带来巨大的经济效益，而且有利于环境保护和工人身体健康，是一种较为理想的加工方法。
然而在干切削带来众多优点的同时，也应看到，干切削加工时的恶劣环境，使工件与刀具都承受着高机械载荷和高热载荷，工件表面质量必然会受到切削温度的影响，因此要想使干切削技术完全被人们所接受，为了降低表层和亚表层缺陷，获得更好的加工表面质量，适当的冷却润滑是必要的[7]。
Kennametal推出了一种新型的、高耐磨性的、有涂覆膜的PCBN，其型号为KB9610。高速加工硬材料时，其切削速度至少能提高 20%，因此可获得高的生产率。
KB9610的硬质合金基体上的PCBN含有低浓度的CBN，PCBN上涂有多层铝合金层，这种产品完全可以防止化学磨蚀并且耐高温，KB9610主要用于连续精加工和半精加工淬火材料(HRC>45)、硬的涂层和冷硬铸铁，吃刀量可达0.5mm[8]。
2.6 PCBN刀具用于淬火钢加工
用 PCBN刀具实施硬度切削工艺可改变传统切削—淬火—磨削的制造工序，能有效地提高生产效率和降低能量消耗[9]。虽然PCBN刀具在淬硬钢的切削加工中具有很多优势，但国内没有推广使用这种新型超硬刀具材料，最重要的原因是工厂缺乏对PCBN刀具切削性能和使用技术的了解。
PCBN 刀具切削淬硬钢时切削力的特征及其变化规律是衡量PCBN刀具切削性能的重要指标之一。冯吉福，吕智等指出，PCBN刀具切削淬硬高速钢时切削力与切削深度呈线性上升的关系;主切削力和轴向力和进给量也呈线性上升关系;主切削力和轴向力随切削速度增大而降低;切削深度减小时切削形态从锯齿形切屑向带状切屑过渡的趋势[10]。
2.7 高速切削钛合金
钛合金由于高的强度/重量比和较高的抗腐蚀能力，被应用于航空业。但钛合金的切削速度低、导热系数低以及很容易跟刀具材料发生化学反应等难加工性已成为生产中的辣手问题。实际生产中加工钛合金的切削速度多在 50m/min 以下，因此，钛合金的高速切削加工是当前亟待解决的生产难题，也是当今研究的热点问题。采用PCBN刀具对钛合金TC4进行高速切削的试验表明，PCBN 刀具加工钛合金TC4与硬质合金刀具相比，有着切削力高、表面粗糙度低和刀具寿命长等特点，并且在高速、低进给量、低背吃刀量的条件下，有更长约刀具寿命和更好的工件加工表面粗糙度。因此，PCBN刀具更适合用作钛合金的精加工[11，12]。
3.结语
上世纪制造技术的进步可据两个趋势做出终肯的总结:一是所达到的精度呈指数级增产，二是每隔10年生产率增长2倍。后一趋势主要是由更硬、熔点更高的切割工具的使用产生的。在过去的25年中，PCBN的应用在很大程度上大与这一趋势相关联。
高效切削已经成为现代制造的主流，而聚晶立方氮化硼刀具在其中扮演着不可缺少的角色。目前，我国刀具制造业还停留在传统的发展模式上，无法满足现代制造业对高效刀具的需求。
超硬材料刀具发展是现代制造业发展的重要基础。美、德、日等世界制造业的国家无一例外都是刀具工业先进的国家。超硬材料刀具不但推动制造技术发展进步的重要动力，还是提高产品质量、降低加工成本的重要手段。
今天先进的数控机床已经成为现代制造业的主要装备，它与同步发起来的先进超硬材料刀具一起共同推动了加工技术的进步，使制造技术进入了现代制造的新时代。
由于我国机床工具行业对现代金属切削刀具与传统刀具的差别缺乏足够的认识，长期以来重主机、轻工具，在发展战略上超硬材料刀具与数控机床的发展严重脱节，使我国超硬材料刀具技术的发展和行业水平与现代制造业的要求相差甚远。
超硬刀具的应用程度将取决于技术和经济两方面的考虑。然而有一点是显而显见的，即朝着具有更高生产率、更高切削速度和更低成本的方向发展。随着更耐磨和更难加工工件材料的增多，各类超硬刀具的应用将持续大量增加。亳无疑问，为达到我未来工业经济的高速发展，超硬刀具的成功应用是一个关键因素。
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、航空機械鉸刀、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
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ようこそＢｅｗｉｓｅ Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな
情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。
弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、
豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。
弊社は各領域に供給できる内容は：
（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ
（２）Carbide Cutting tools設計
（３）鎢鋼エンド・ミル設計
（４）航空エンド・ミル設計
（５）超高硬度エンド・ミル
（６）ダイヤモンド・エンド・ミル
（７）医療用品エンド・ミル設計
（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計
弊社の製品の供給調達機能は：
（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計
（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給
（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給
（４）オートメーション整備調達
（５）スポット対応～流れ生産対応
弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。
Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.
BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.
BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.
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CNC加工知识：CBN刀具材料在数控机床上及不同应用领域的应用。 本文对PCBN刀具用于高速与超高速切削、硬态干式切削、在数控机床上加工淬火钢加工以及不同应用领域对PCBN刀具材料的要求均有描述。指出，为达到我国未来工业经济的高速发展，超硬刀具的成功应用是一个关键因素。 1.引言 单晶立方氮化硼的颗粒很小，目前人工合成的单晶立方氮化硼的最大粒径为 3mm左右。鉴于培育立方氮化硼大单晶在技术上存在难度，所以，苏联、美国、英国、日本和中国相继研制出聚晶立方氮化硼[1]。
聚晶立方氮化硼可以分为整体PCBN烧结块和带硬合金基体的PCBN复合片。整体PCBN烧结块是由CBN颗粒在高压高温下烧结而成的;PCBN复合片是由 CBN层与硬质合金基体在高压高温下烧结而成的。多晶体的结构使聚晶立方氮化硼具有各向同性，克服了单晶存在解理面的缺陷，同时，PCBN具有硬质合金基体的抗冲击韧性[2]。这些优点使聚晶立方氮化硼的应用广泛，特别是作为刀具材料在切削加工方面发挥了极大作用，被广泛应用于汽车、机床、航空航天、仪器仪表等制造领域。PCBN刀具可以实现以车代磨，并且刀具寿命比硬质合金刀具提高几十倍到几百倍。随着科技的进步和技术水平的提高，它的应用领域将会不断扩大。PCBN刀具的1/2用于汽车制造业，约20%用于重型设备(如轧辊等)的加工[3]。
2.CNC加工各识，PCBN刀具的应用
2.1常用刀具的综合性能及PCBN刀具的应用范围
图1大致说明了几种刀具材料的硬度、耐磨性和韧性、强度的关系，可见理想的刀具材料应位于该图右上角，即应既具有极高的耐磨性，有利于延长刀具耐用度，同时又具有好的断裂韧性，使得其能够承受大的切削力。
PCBN刀具按加工方式分，车削占 60%，镗削占32.5%，端铣占7.5%。按加工材料分，淬火钢占65%，铸铁占28%，耐热钢占7%。按替代原加工分，50%替代磨削，30%替代硬质合金刀具，10%替代金属陶瓷刀具，5%替代陶瓷刀具。
PCBN刀具按加工方式分，车削占60%，镗削占32.5%，端铣占 7.5%。按加工材料分，淬火钢占65%，铸铁占28%，耐热钢占7%。按替代原加工分，50%替代磨削，30%替代硬质合金刀具，10%替代金属陶瓷刀具，5%替代陶瓷刀具，5%替代磨加工。
PCBN已广泛用于数控机床、多用途机床、自动化、专用高速机床、柔性生产单元或柔性生产系统为基础的自动化生产线，用于各种高硬度材料(如冷热作工具钢、高速钢、轴承钢、粉末冶金钢、粉末冶炼金属、马氏体不锈钢、高强度钢、高锰钢、白口铸铁、奥氏体软铁等)的切削加工[4]。
2.2 不同应用领域对 PCBN刀具材料的要求（CNC加工）
图2勾画出了不同应用领域对PCBN刀具材料的要求。硬质钢的加工对PCBN性能要求的范围最广，这是因为硬质钢成分多样和加工材料量大。
图2是不同的应用领域对PCBN强度、抗磨损性和抗化学摩擦性的要求[5]
2.3与应用领域相对应的PCBN材料的组成
2.4.PCBN刀具的高速与超高速切削
现代切削加工技术的发展趋势是切削加工的高速、超高速发展。高速、超高速加工技术是指采用超硬材料的刀具，通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。超高速加工的切削速度范围因不同的工件材料、不同的切削方式而异。目前，一般认为，超高速切削各种材料的切削速度范围为:铝合金巳超1600m/min，铸铁1500m/min，超耐热镍合金达 300m/min，钛合金达150~1000m/min，纤维增强塑料为 200~9000m/min。各种切削工艺的切削范围:车削为7007000m/min，铣削为300~6000m/min，钻削为200~1100m /min，磨削为250m/s以上。因此，对刀具适用性和使用寿命提出了更高的需求，而PCBN刀具是迄今世界上最能满足这一要求的首选刀具。
高速切削是一个相对的概念，通常认为，高速加工时切削速度要比常规切削高5~10倍以上。高速切削时随切削速度的提高，切削力降低，切削温度的增加逐渐缓慢，可以提高生产效率和加工质量，降低制造成本，加快产品的开发周期。一般来说，切削力降低15%~30%以上，表面质量提高1~2级，切削速度和进给速度提高15%~20%，可降低制造成本10%~15%[6]。
高速切削现已广泛用于航天航空、汽车和摩托车、模具、机床等工业中的钢、铸铁、有色金属及其合金、高温耐热合金以及碳纤维增强塑料等材料的加工，其中以铝合金和铸铁的高速加工最为普遍。而高速切削是指刀具切削刃相对于零件表面的切削运动(或移动)速度超过普通切削5~10倍，主要体现在刀具快进、快切、快退三个环节上。
2.5 PCBN刀具的硬态干式切削
人们普遍认为PCBN刀具硬态干式切削，一方面可以充分发挥刀具优秀的切削性能和金属软化作用，另一方面加工过程中省去了切削液的使用(通常切削液占加工总成本的16%~20%左右)，为企业带来巨大的经济效益，而且有利于环境保护和工人身体健康，是一种较为理想的加工方法。
然而在干切削带来众多优点的同时，也应看到，干切削加工时的恶劣环境，使工件与刀具都承受着高机械载荷和高热载荷，工件表面质量必然会受到切削温度的影响，因此要想使干切削技术完全被人们所接受，为了降低表层和亚表层缺陷，获得更好的加工表面质量，适当的冷却润滑是必要的[7]。
Kennametal推出了一种新型的、高耐磨性的、有涂覆膜的PCBN，其型号为KB9610。高速加工硬材料时，其切削速度至少能提高 20%，因此可获得高的生产率。
KB9610的硬质合金基体上的PCBN含有低浓度的CBN，PCBN上涂有多层铝合金层，这种产品完全可以防止化学磨蚀并且耐高温，KB9610主要用于连续精加工和半精加工淬火材料(HRC>45)、硬的涂层和冷硬铸铁，吃刀量可达0.5mm[8]。
2.6 PCBN刀具用于淬火钢加工
用 PCBN刀具实施硬度切削工艺可改变传统切削—淬火—磨削的制造工序，能有效地提高生产效率和降低能量消耗[9]。虽然PCBN刀具在淬硬钢的切削加工中具有很多优势，但国内没有推广使用这种新型超硬刀具材料，最重要的原因是工厂缺乏对PCBN刀具切削性能和使用技术的了解。
PCBN 刀具切削淬硬钢时切削力的特征及其变化规律是衡量PCBN刀具切削性能的重要指标之一。冯吉福，吕智等指出，PCBN刀具切削淬硬高速钢时切削力与切削深度呈线性上升的关系;主切削力和轴向力和进给量也呈线性上升关系;主切削力和轴向力随切削速度增大而降低;切削深度减小时切削形态从锯齿形切屑向带状切屑过渡的趋势[10]。
2.7 高速切削钛合金
钛合金由于高的强度/重量比和较高的抗腐蚀能力，被应用于航空业。但钛合金的切削速度低、导热系数低以及很容易跟刀具材料发生化学反应等难加工性已成为生产中的辣手问题。实际生产中加工钛合金的切削速度多在 50m/min 以下，因此，钛合金的高速切削加工是当前亟待解决的生产难题，也是当今研究的热点问题。采用PCBN刀具对钛合金TC4进行高速切削的试验表明，PCBN 刀具加工钛合金TC4与硬质合金刀具相比，有着切削力高、表面粗糙度低和刀具寿命长等特点，并且在高速、低进给量、低背吃刀量的条件下，有更长约刀具寿命和更好的工件加工表面粗糙度。因此，PCBN刀具更适合用作钛合金的精加工[11，12]。
3.结语
上世纪制造技术的进步可据两个趋势做出终肯的总结:一是所达到的精度呈指数级增产，二是每隔10年生产率增长2倍。后一趋势主要是由更硬、熔点更高的切割工具的使用产生的。在过去的25年中，PCBN的应用在很大程度上大与这一趋势相关联。
高效切削已经成为现代制造的主流，而聚晶立方氮化硼刀具在其中扮演着不可缺少的角色。目前，我国刀具制造业还停留在传统的发展模式上，无法满足现代制造业对高效刀具的需求。
超硬材料刀具发展是现代制造业发展的重要基础。美、德、日等世界制造业的国家无一例外都是刀具工业先进的国家。超硬材料刀具不但推动制造技术发展进步的重要动力，还是提高产品质量、降低加工成本的重要手段。
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超硬刀具的应用程度将取决于技术和经济两方面的考虑。然而有一点是显而显见的，即朝着具有更高生产率、更高切削速度和更低成本的方向发展。随着更耐磨和更难加工工件材料的增多，各类超硬刀具的应用将持续大量增加。亳无疑问，为达到我未来工业经济的高速发展，超硬刀具的成功应用是一个关键因素。
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聚晶金刚石刀具www.tool-tool.com
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聚晶金刚石（PCD）刀具概述 金刚石作为一种超硬刀具材料应用于切削加工已有数百年历史。在刀具发展历程中，从十九世纪末到二十世纪中期，刀具材料以高速钢为主要代表；1927年德国首先研制出硬质合金刀具材料并获得广泛应用；二十世纪五十年代，瑞典和美国分别合成出人造金刚石，切削刀具从此步入以超硬材料为代表的时期。二十世纪七十年代，人们利用高压合成技术合成了聚晶金刚石（PCD），解决了天然金刚石数量稀少、价格昂贵的问题，使金刚石刀具的应用范围扩展到航空、航天、汽车、电子、石材等多个领域。
PCD 刀具的性能特点
金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。金刚石刀具的上述特性是由金刚石晶体状态决定的。在金刚石晶体中，碳原子的四个价电子按四面体结构成键，每个碳原子与四个相邻原子形成共价键，进而组成金刚石结构，该结构的结合力和方向性很强，从而使金刚石具有极高硬度。由于聚晶金刚石（PCD）的结构是取向不一的细晶粒金刚石烧结体，虽然加入了结合剂，其硬度及耐磨性仍低于单晶金刚石。但由于 PCD烧结体表现为各向同性，因此不易沿单一解理面裂开。
PCD刀具材料的主要性能指标
①PCD 的硬度可达8000HV，为硬质合金的80～120倍； ②PCD的导热系数为700W/mK，为硬质合金的1.5～9倍，甚至高于PCBN和铜，因此PCD刀具热量传递迅速； ③PCD的摩擦系数一般仅为0.1～0.3（硬质合金的摩擦系数为0.4～1），因此PCD刀具可显著减小切削力； ④PCD的热膨胀系数仅为0.9×10^-6～1.18×10^-6，仅相当于硬质合金的1/5，因此PCD刀具热变形小，加工精度高； ⑤PCD刀具与有色金属和非金属材料间的亲和力很小，在加工过程中切屑不易粘结在刀尖上形成积屑瘤。
PCD刀具的应用
工业发达国家对PCD刀具的研究开展较早，其应用已比较成熟。自1953年在瑞典首次合成人造金刚石以来，对PCD刀具切削性能的研究获得了大量成果，PCD刀具的应用范围及使用量迅速扩大。目前，国际上著名的人造金刚石复合片生产商主要有英国DeBeers公司、美国GE公司、日本住友电工株式会社等。据报道，1995年一季度仅日本的PCD刀具产量即达10.7万把。PCD刀具的应用范围已由初期的车削加工向钻削、铣削加工扩展。由日本一家组织进行的关于超硬刀具的调查表明：人们选用PCD刀具的主要考虑因素是基于PCD刀具加工后的表面精度、尺寸精度及刀具寿命等优势。金刚石复合片合成技术也得到了较大发展，DeBeers公司已推出了直径74mm、层厚0.3mm的聚晶金刚石复合片。 国内PCD刀具市场随着刀具技术水平的发展也不断扩大。目前中国第一汽车集团已有一百多个PCD车刀使用点，许多人造板企业也采用PCD刀具进行木制品加工。PCD刀具的应用也进一步推动了对其设计与制造技术的研究。国内的清华大学、大连理工大学、华中理工大学、吉林工业大学、哈尔滨工业大学等均在积极开展这方面的研究。国内从事PCD刀具研发、生产的有上海舒伯哈特、郑州新亚、南京蓝帜、深圳润祥、成都工具研究所等几十家单位。目前，PCD刀具的加工范围已从传统的金属切削加工扩展到石材加工、木材加工、金属基复合材料、玻璃、工程陶瓷等材料的加工。通过对近年来PCD刀具应用的分析可见，PCD刀具主要应用于以下两方面：①难加工有色金属材料的加工：用普通刀具加工难加工有色金属材料时，往往产生刀具易磨损、加工效率低等缺陷，而PCD刀具则可表现出良好的加工性能。如用PCD刀具可有效加工新型发动机活塞材料——过共晶硅铝合金（对该材料加工机理的研究已取得突破）。②难加工非金属材料的加工：PCD刀具非常适合对石材、硬质碳、碳纤维增强塑料（CFRP）、人造板材等难加工非金属材料的加工。如华中理工大学1990年实现了用PCD刀具加工玻璃；目前强化复合地板及其它木基板材（如MDF）的应用日趋广泛，用PCD刀具加工这些材料可有效避免刀具易磨损等缺陷。
PCD 刀具的制造技术
PCD刀具的制造过程
PCD刀具的制造过程主要包括两个阶段：①PCD复合片的制造：PCD 复合片是由天然或人工合成的金刚石粉末与结合剂（其中含钴、镍等金属）按一定比例在高温（1000～2000℃）、高压（5～10万个大气压）下烧结而成。在烧结过程中，由于结合剂的加入，使金刚石晶体间形成以TiC、SiC、Fe、 Co、Ni等为主要成分的结合桥，金刚石晶体以共价键形式镶嵌于结合桥的骨架中。通常将复合片制成固定直径和厚度的圆盘，还需对烧结成的复合片进行研磨抛光及其它相应的物理、化学处理。②PCD刀片的加工：PCD刀片的加工主要包括复合片的切割、刀片的焊接、刀片刃磨等步骤。
PCD 复合片的切割工艺
由于PCD复合片具有很高的硬度及耐磨性，因此必须采用特殊的加工工艺。目前，加工PCD复合片主要采用电火花线切割、激光加工、超声波加工、高压水射流等几种工艺方法，其工艺特点的比较见表1。 表1 PCD复合片切割工艺的比较 工艺方法－工艺特点 电火花加工－高度集中的脉冲放电能量、强大的放电爆炸力使PCD材料中的金属融化，部分金刚石石墨化和氧化，部分金刚石脱落，工艺性好、效率高 超声波加工－加工效率低，金刚石微粉消耗大，粉尘污染大 激光加工－非接触加工，效率高、加工变形小、工艺性差 在上述加工方法中，电火花加工效果较佳。PCD中结合桥的存在使电火花加工复合片成为可能。在有工作液的条件下，利用脉冲电压使靠近电极金属处的工作液形成放电通道，并在局部产生放电火花，瞬间高温可使聚晶金刚石熔化、脱落，从而形成所要求的三角形、长方形或正方形的刀头毛坯。电火花加工PCD复合片的效率及表面质量受到切削速度、PCD粒度、层厚和电极质量等因素的影响，其中切削速度的合理选择十分关键，实验表明，增大切削速度会降低加工表面质量，而切削速度过低则会产生“拱丝”现象，并降低切割效率。增加PCD刀片厚度也会降低切割速度。
PCD刀片的焊接工艺
PCD 复合片与刀体的结合方式除采用机械夹固和粘接方法外，大多是通过钎焊方式将PCD复合片压制在硬质合金基体上。焊接方法主要有激光焊接、真空扩散焊接、真空钎焊、高频感应钎焊等。目前，投资少、成本低的高频感应加热钎焊在PCD刀片焊接中得到广泛应用。在刀片焊接过程中，焊接温度、焊剂和焊接合金的选择将直接影响焊后刀具的性能。在焊接过程中，焊接温度的控制十分重要，如焊接温度过低，则焊接强度不够；如焊接温度过高，PCD容易石墨化，并可能导致 “过烧”，影响PCD复合片与硬质合金基体的结合。在实际加工过程中，可根据保温时间和PCD变红的深浅程度来控制焊接温度（一般应低于700℃）。国外的高频焊接多采用自动焊接工艺，焊接效率高、质量好，可实现连续生产；国内则多采用手工焊接，生产效率较低，质量也不够理想。
PCD 刀片的刃磨工艺
PCD的高硬度使其材料去除率极低（甚至只有硬质合金去除率的万分之一）。目前，PCD刀具刃磨工艺主要采用树脂结合剂金刚石砂轮进行磨削。由于砂轮磨料与PCD之间的磨削是两种硬度相近的材料间的相互作用，因此其磨削规律比较复杂。对于高粒度、低转速砂轮，采用水溶性冷却液可提高PCD的磨削效率和磨削精度。砂轮结合剂的选择应视磨床类型和加工条件而定。由于电火花磨削（EDG）技术几乎不受被磨削工件硬度的影响，因此采用 EDG技术磨削PCD具有较大优势。某些复杂形状PCD刀具（如木工刀具）的磨削也对这种灵活的磨削工艺具有巨大需求。随着电火花磨削技术的不断发展，EDG技术将成为PCD磨削的一个主要发展方向。
PCD刀具的设计原则
合理选择PCD 粒度
PCD粒度的选择与刀具加工条件有关，如设计用于精加工或超精加工的刀具时，应选用强度高、韧性好、抗冲击性能好、细晶粒的PCD。粗晶粒 PCD刀具则可用于一般的粗加工。PCD材料的粒度对于刀具的磨损和破损性能影响显著。研究表明：PCD粒度号越大，刀具的抗磨损性能越强。采用 DeBeers 公司SYNDITE 002和SYNDITE025两种PCD材料的刀具加工SiC基复合材料时的刀具磨损试验结果表明，粒度为2μm的SYNDITE002PCD材料较易磨损。
合理选择PCD刀片厚度
通常情况下，PCD复合片的层厚约为0.3～1.0mm，加上硬质合金层后的总厚度约为 2～8mm。较薄的PCD层厚有利于刀片的电火花加工。 DeBeers公司推出的0.3mm厚PCD复合片可降低磨削力，提高电火花的切割速度。PCD复合片与刀体材料焊接时，硬质合金层的厚度不能太小，以避免因两种材料结合面间的应力差而引起分层。
刀具几何参数与结构设计
PCD刀具的几何参数取决于工件状况、刀具材料与结构等具体加工条件。由于PCD刀具常用于工件的精加工，切削厚度较小（有时甚至等于刀具的刃口半径），属于微量切削，因此其后角及后刀面对加工质量有明显影响，较小的后角、较高的后刀面质量对于提高PCD刀具的加工质量可起到重要作用。 PCD复合片与刀杆的连接方式包括机械夹固、焊接、可转位等多种方式，其特点与应用范围见表2。 表2 PCD复合片与刀杆连接方式的特点与应用 连接方式－特点－应用范围 机械夹固－由标准刀体及可做成各种集合角度的可换刀片组成，具有快换和便于重磨的优点－中小型机床 整体焊接－结构紧凑、制作方便，可制成小尺寸刀具－专用刀具或难于机夹的刀具，用于小型机床 机夹焊接－刀片焊接于刀头上，可使用标准刀杆，便于刃磨及调整刀头位置－自动机床、数控机床 可转位－结构紧凑，夹紧可靠，不需重磨和焊接，可节省辅助时间，提高刀具寿命－普通通用机床
PCD刀具的切削参数与失效机理
PCD刀具切削参数对切削性能的影响
切削速度
PCD刀具可在极高的主轴转速下进行切削加工，但切削速度的变化对加工质量的影响不容忽视。虽然高速切削可提高加工效率，但在高速切削状态下，切削温度和切削力的增加可使刀尖发生破损，并使机床产生振动。加工不同工件材料时，PCD刀具的合理切削速度也有所不同，如铣削Al2O3强化地板的合理切削速度为 110～120m/min；车削SiC颗粒增强铝基复合材料及氧化硅基工程陶瓷的合理切削速度为30～40m/min。
进给量
如 PCD刀具的进给量过大，将使工件上残余几何面积增加，导致表面粗糙度增大；如进给量过小，则会使切削温度上升，切削寿命降低。
切削深度
增加PCD刀具的切削深度会使切削力增大、切削热升高，从而加剧刀具磨损，影响刀具寿命。此外，切削深度的增加容易引起PCD刀具崩刃。 不同粒度等级的PCD刀具在不同的加工条件下加工不同工件材料时，表现出的切削性能也不尽相同，因此应根据具体加工条件确定PCD刀具的实际切削参数。
PCD刀具的失效机理
刀具的磨损形式主要有磨料磨损、粘结磨损（冷焊磨损）、扩散磨损、氧化磨损、热电磨损等。 PCD刀具的失效形式与传统刀具有所不同，主要表现为聚晶层破损、粘结磨损和扩散磨损。研究表明，采用PCD刀具加工金属基复合材料时，其失效形式主要为粘结磨损和由金刚石晶粒缺陷引起的微观晶间裂纹。在加工高硬度、高脆性材料时，PCD刀具的粘结磨损并不明显；相反，在加工低脆性材料（如碳纤维增强材料）时，刀具的磨损增大，此时粘接磨损起主导作用。
结语
PCD刀具因其良好的加工质量和加工经济性在非金属材料、有色金属及其合金材料、金属基复合材料等切削加工领域显示出其它刀具难以比拟的优势。随着PCD刀具的理论研究日益深入及其应用技术的进一步推广，PCD刀具在超硬刀具领域的地位将日益重要，其应用范围也将进一步拓展。
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聚晶金刚石（PCD）刀具概述 金刚石作为一种超硬刀具材料应用于切削加工已有数百年历史。在刀具发展历程中，从十九世纪末到二十世纪中期，刀具材料以高速钢为主要代表；1927年德国首先研制出硬质合金刀具材料并获得广泛应用；二十世纪五十年代，瑞典和美国分别合成出人造金刚石，切削刀具从此步入以超硬材料为代表的时期。二十世纪七十年代，人们利用高压合成技术合成了聚晶金刚石（PCD），解决了天然金刚石数量稀少、价格昂贵的问题，使金刚石刀具的应用范围扩展到航空、航天、汽车、电子、石材等多个领域。
PCD 刀具的性能特点
金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。金刚石刀具的上述特性是由金刚石晶体状态决定的。在金刚石晶体中，碳原子的四个价电子按四面体结构成键，每个碳原子与四个相邻原子形成共价键，进而组成金刚石结构，该结构的结合力和方向性很强，从而使金刚石具有极高硬度。由于聚晶金刚石（PCD）的结构是取向不一的细晶粒金刚石烧结体，虽然加入了结合剂，其硬度及耐磨性仍低于单晶金刚石。但由于 PCD烧结体表现为各向同性，因此不易沿单一解理面裂开。
PCD刀具材料的主要性能指标
①PCD 的硬度可达8000HV，为硬质合金的80～120倍； ②PCD的导热系数为700W/mK，为硬质合金的1.5～9倍，甚至高于PCBN和铜，因此PCD刀具热量传递迅速； ③PCD的摩擦系数一般仅为0.1～0.3（硬质合金的摩擦系数为0.4～1），因此PCD刀具可显著减小切削力； ④PCD的热膨胀系数仅为0.9×10^-6～1.18×10^-6，仅相当于硬质合金的1/5，因此PCD刀具热变形小，加工精度高； ⑤PCD刀具与有色金属和非金属材料间的亲和力很小，在加工过程中切屑不易粘结在刀尖上形成积屑瘤。
PCD刀具的应用
工业发达国家对PCD刀具的研究开展较早，其应用已比较成熟。自1953年在瑞典首次合成人造金刚石以来，对PCD刀具切削性能的研究获得了大量成果，PCD刀具的应用范围及使用量迅速扩大。目前，国际上著名的人造金刚石复合片生产商主要有英国DeBeers公司、美国GE公司、日本住友电工株式会社等。据报道，1995年一季度仅日本的PCD刀具产量即达10.7万把。PCD刀具的应用范围已由初期的车削加工向钻削、铣削加工扩展。由日本一家组织进行的关于超硬刀具的调查表明：人们选用PCD刀具的主要考虑因素是基于PCD刀具加工后的表面精度、尺寸精度及刀具寿命等优势。金刚石复合片合成技术也得到了较大发展，DeBeers公司已推出了直径74mm、层厚0.3mm的聚晶金刚石复合片。 国内PCD刀具市场随着刀具技术水平的发展也不断扩大。目前中国第一汽车集团已有一百多个PCD车刀使用点，许多人造板企业也采用PCD刀具进行木制品加工。PCD刀具的应用也进一步推动了对其设计与制造技术的研究。国内的清华大学、大连理工大学、华中理工大学、吉林工业大学、哈尔滨工业大学等均在积极开展这方面的研究。国内从事PCD刀具研发、生产的有上海舒伯哈特、郑州新亚、南京蓝帜、深圳润祥、成都工具研究所等几十家单位。目前，PCD刀具的加工范围已从传统的金属切削加工扩展到石材加工、木材加工、金属基复合材料、玻璃、工程陶瓷等材料的加工。通过对近年来PCD刀具应用的分析可见，PCD刀具主要应用于以下两方面：①难加工有色金属材料的加工：用普通刀具加工难加工有色金属材料时，往往产生刀具易磨损、加工效率低等缺陷，而PCD刀具则可表现出良好的加工性能。如用PCD刀具可有效加工新型发动机活塞材料——过共晶硅铝合金（对该材料加工机理的研究已取得突破）。②难加工非金属材料的加工：PCD刀具非常适合对石材、硬质碳、碳纤维增强塑料（CFRP）、人造板材等难加工非金属材料的加工。如华中理工大学1990年实现了用PCD刀具加工玻璃；目前强化复合地板及其它木基板材（如MDF）的应用日趋广泛，用PCD刀具加工这些材料可有效避免刀具易磨损等缺陷。
PCD 刀具的制造技术
PCD刀具的制造过程
PCD刀具的制造过程主要包括两个阶段：①PCD复合片的制造：PCD 复合片是由天然或人工合成的金刚石粉末与结合剂（其中含钴、镍等金属）按一定比例在高温（1000～2000℃）、高压（5～10万个大气压）下烧结而成。在烧结过程中，由于结合剂的加入，使金刚石晶体间形成以TiC、SiC、Fe、 Co、Ni等为主要成分的结合桥，金刚石晶体以共价键形式镶嵌于结合桥的骨架中。通常将复合片制成固定直径和厚度的圆盘，还需对烧结成的复合片进行研磨抛光及其它相应的物理、化学处理。②PCD刀片的加工：PCD刀片的加工主要包括复合片的切割、刀片的焊接、刀片刃磨等步骤。
PCD 复合片的切割工艺
由于PCD复合片具有很高的硬度及耐磨性，因此必须采用特殊的加工工艺。目前，加工PCD复合片主要采用电火花线切割、激光加工、超声波加工、高压水射流等几种工艺方法，其工艺特点的比较见表1。 表1 PCD复合片切割工艺的比较 工艺方法－工艺特点 电火花加工－高度集中的脉冲放电能量、强大的放电爆炸力使PCD材料中的金属融化，部分金刚石石墨化和氧化，部分金刚石脱落，工艺性好、效率高 超声波加工－加工效率低，金刚石微粉消耗大，粉尘污染大 激光加工－非接触加工，效率高、加工变形小、工艺性差 在上述加工方法中，电火花加工效果较佳。PCD中结合桥的存在使电火花加工复合片成为可能。在有工作液的条件下，利用脉冲电压使靠近电极金属处的工作液形成放电通道，并在局部产生放电火花，瞬间高温可使聚晶金刚石熔化、脱落，从而形成所要求的三角形、长方形或正方形的刀头毛坯。电火花加工PCD复合片的效率及表面质量受到切削速度、PCD粒度、层厚和电极质量等因素的影响，其中切削速度的合理选择十分关键，实验表明，增大切削速度会降低加工表面质量，而切削速度过低则会产生“拱丝”现象，并降低切割效率。增加PCD刀片厚度也会降低切割速度。
PCD刀片的焊接工艺
PCD 复合片与刀体的结合方式除采用机械夹固和粘接方法外，大多是通过钎焊方式将PCD复合片压制在硬质合金基体上。焊接方法主要有激光焊接、真空扩散焊接、真空钎焊、高频感应钎焊等。目前，投资少、成本低的高频感应加热钎焊在PCD刀片焊接中得到广泛应用。在刀片焊接过程中，焊接温度、焊剂和焊接合金的选择将直接影响焊后刀具的性能。在焊接过程中，焊接温度的控制十分重要，如焊接温度过低，则焊接强度不够；如焊接温度过高，PCD容易石墨化，并可能导致 “过烧”，影响PCD复合片与硬质合金基体的结合。在实际加工过程中，可根据保温时间和PCD变红的深浅程度来控制焊接温度（一般应低于700℃）。国外的高频焊接多采用自动焊接工艺，焊接效率高、质量好，可实现连续生产；国内则多采用手工焊接，生产效率较低，质量也不够理想。
PCD 刀片的刃磨工艺
PCD的高硬度使其材料去除率极低（甚至只有硬质合金去除率的万分之一）。目前，PCD刀具刃磨工艺主要采用树脂结合剂金刚石砂轮进行磨削。由于砂轮磨料与PCD之间的磨削是两种硬度相近的材料间的相互作用，因此其磨削规律比较复杂。对于高粒度、低转速砂轮，采用水溶性冷却液可提高PCD的磨削效率和磨削精度。砂轮结合剂的选择应视磨床类型和加工条件而定。由于电火花磨削（EDG）技术几乎不受被磨削工件硬度的影响，因此采用 EDG技术磨削PCD具有较大优势。某些复杂形状PCD刀具（如木工刀具）的磨削也对这种灵活的磨削工艺具有巨大需求。随着电火花磨削技术的不断发展，EDG技术将成为PCD磨削的一个主要发展方向。
PCD刀具的设计原则
合理选择PCD 粒度
PCD粒度的选择与刀具加工条件有关，如设计用于精加工或超精加工的刀具时，应选用强度高、韧性好、抗冲击性能好、细晶粒的PCD。粗晶粒 PCD刀具则可用于一般的粗加工。PCD材料的粒度对于刀具的磨损和破损性能影响显著。研究表明：PCD粒度号越大，刀具的抗磨损性能越强。采用 DeBeers 公司SYNDITE 002和SYNDITE025两种PCD材料的刀具加工SiC基复合材料时的刀具磨损试验结果表明，粒度为2μm的SYNDITE002PCD材料较易磨损。
合理选择PCD刀片厚度
通常情况下，PCD复合片的层厚约为0.3～1.0mm，加上硬质合金层后的总厚度约为 2～8mm。较薄的PCD层厚有利于刀片的电火花加工。 DeBeers公司推出的0.3mm厚PCD复合片可降低磨削力，提高电火花的切割速度。PCD复合片与刀体材料焊接时，硬质合金层的厚度不能太小，以避免因两种材料结合面间的应力差而引起分层。
刀具几何参数与结构设计
PCD刀具的几何参数取决于工件状况、刀具材料与结构等具体加工条件。由于PCD刀具常用于工件的精加工，切削厚度较小（有时甚至等于刀具的刃口半径），属于微量切削，因此其后角及后刀面对加工质量有明显影响，较小的后角、较高的后刀面质量对于提高PCD刀具的加工质量可起到重要作用。 PCD复合片与刀杆的连接方式包括机械夹固、焊接、可转位等多种方式，其特点与应用范围见表2。 表2 PCD复合片与刀杆连接方式的特点与应用 连接方式－特点－应用范围 机械夹固－由标准刀体及可做成各种集合角度的可换刀片组成，具有快换和便于重磨的优点－中小型机床 整体焊接－结构紧凑、制作方便，可制成小尺寸刀具－专用刀具或难于机夹的刀具，用于小型机床 机夹焊接－刀片焊接于刀头上，可使用标准刀杆，便于刃磨及调整刀头位置－自动机床、数控机床 可转位－结构紧凑，夹紧可靠，不需重磨和焊接，可节省辅助时间，提高刀具寿命－普通通用机床
PCD刀具的切削参数与失效机理
PCD刀具切削参数对切削性能的影响
切削速度
PCD刀具可在极高的主轴转速下进行切削加工，但切削速度的变化对加工质量的影响不容忽视。虽然高速切削可提高加工效率，但在高速切削状态下，切削温度和切削力的增加可使刀尖发生破损，并使机床产生振动。加工不同工件材料时，PCD刀具的合理切削速度也有所不同，如铣削Al2O3强化地板的合理切削速度为 110～120m/min；车削SiC颗粒增强铝基复合材料及氧化硅基工程陶瓷的合理切削速度为30～40m/min。
进给量
如 PCD刀具的进给量过大，将使工件上残余几何面积增加，导致表面粗糙度增大；如进给量过小，则会使切削温度上升，切削寿命降低。
切削深度
增加PCD刀具的切削深度会使切削力增大、切削热升高，从而加剧刀具磨损，影响刀具寿命。此外，切削深度的增加容易引起PCD刀具崩刃。 不同粒度等级的PCD刀具在不同的加工条件下加工不同工件材料时，表现出的切削性能也不尽相同，因此应根据具体加工条件确定PCD刀具的实际切削参数。
PCD刀具的失效机理
刀具的磨损形式主要有磨料磨损、粘结磨损（冷焊磨损）、扩散磨损、氧化磨损、热电磨损等。 PCD刀具的失效形式与传统刀具有所不同，主要表现为聚晶层破损、粘结磨损和扩散磨损。研究表明，采用PCD刀具加工金属基复合材料时，其失效形式主要为粘结磨损和由金刚石晶粒缺陷引起的微观晶间裂纹。在加工高硬度、高脆性材料时，PCD刀具的粘结磨损并不明显；相反，在加工低脆性材料（如碳纤维增强材料）时，刀具的磨损增大，此时粘接磨损起主导作用。
结语
PCD刀具因其良好的加工质量和加工经济性在非金属材料、有色金属及其合金材料、金属基复合材料等切削加工领域显示出其它刀具难以比拟的优势。随着PCD刀具的理论研究日益深入及其应用技术的进一步推广，PCD刀具在超硬刀具领域的地位将日益重要，其应用范围也将进一步拓展。
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常见切削刀具材料的磨损现象及原因分析www.tool-tool.com
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1引言
从20世纪80年代开始，由于数控机床的主轴、进给系统等功能部件设计制造技术的突破，数控机床的主轴转速和进给速度均大幅度提高，在现代制造技术全面进步的推动下，切削加工技术开始进入高速切削的新阶段。目前，高速切削已在模具、航空、汽车等制造业领域得到了大量应用，产生了显著的经济效益，并正向其它应用领域拓展。 高速切削加工对刀具提出了一系列新的要求。研究表明，高速切削时，造成刀具损坏的主要原因是在切削力和切削温度作用下因机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等的引起的磨损和破损。因此，对高速切削刀具材料最主要的性能要求是耐热性、耐磨性、化学稳定性、抗热震性以及抗涂层破裂性能等。陶瓷、 CBN、PCD、金属陶瓷等刀具材料具有良好的耐热性和耐磨性，当其韧性得到改善后，非常适合用于高速切削。先进涂层技术的发展进一步改善了刀具材料的性能。目前，新型涂层材料和涂层工艺的开发方兴未艾，预示着涂层刀具在高速切削领域将有巨大发展潜力和广阔应用前景。
本文对高速切削加工时陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金刚石刀具、金属陶瓷刀具和涂层刀具的磨损机理进行了综合评述，对刀具的磨损形态和磨损寿命进行了分析，这些研究将有益于实际生产加工中对高速切削刀具的合理选用与磨损控制。
2高速切削刀具的磨损形态
高速切削时，刀具的主要磨损形态为后刀面磨损、微崩刃、边界磨损、片状剥落、前刀面月牙洼磨损、塑性变形等。
后刀面磨损是高速切削刀具最经常发生的磨损形式，可看作是刀具的正常磨损。后刀面磨损带宽度的加大会使刀具丧失切削性能，在高速切削时常采用后刀面上均匀磨损区宽度VB值作为刀具的磨损极限。
微崩刃是在刀具切削刃上产生的微小缺口，常发生在断续高速切削时，通过选用韧性好的刀具材料、减小进给量、改变刀具主偏角以增加稳定性等措施，均可减小微崩刃的发生概率。通常只要将刀具微崩刃的大小控制在磨损限度以内，刀具仍可继续切削。
边界磨损发生在刀具后刀面的刀?工接触边缘处，形状通常为一狭长沟槽，因此也称为沟槽磨损。高速切削不锈钢、高温合金（如 Inconel718）时刀具容易发生边界磨损，其原因是工件表面的加工硬化使刀? 工接触边界的工件材料硬度最高。加工外圆时，刀?工接触边界的切削速度最高，因此也容易形成边界磨损。此外，用陶瓷刀具高速切削铸铁时也容易发生边界磨损。
片状剥落多发生在刀具的前、后刀面上，其原因是刀?屑或刀?工接触区的接触疲劳或热应力疲劳所致。当剥落很小时，被认为是磨损；但在很多情况下，由于疲劳裂纹源距刀具表面具有一定深度，裂纹扩展后所形成的剥落块往往大于刀具的磨损限度，一旦发生剥落，即可使刀具失效，形成剥落破损。陶瓷刀具端铣钢和铸铁时，前刀面上经常出现贝壳状剥落；涂层刀具因涂层材料与基体材料粘结强度不够也易发生剥落。
前刀面月牙洼磨损最常出现在塑性金属的高速切削加工中。塑性变形多发生在切削温度较高而刀具红硬性较差的切削条件下，超硬刀具材料在切削速度很高时也可能发生塑性变形现象。
3高速切削刀具的磨损机理
在高速切削加工中，与普通切削加工类似，也存在两个摩擦副：前刀面与切屑间的摩擦副和后刀面与已加工表面间的摩擦副。其中，前者影响刀具前刀面的磨损，后者影响刀具后刀面的磨损，前、后刀面的磨损均影响刀具寿命。但与普通切削相比，高速切削时刀具与工件的接触时间减少，接触频率增加，切削过程中产生的热量更多向刀具传递，因此其磨损机理与普通切削有很大区别。
（1）陶瓷刀具
陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性能及高温力学性能优良、化学稳定性好、不易与金属发生粘结等特点。陶瓷刀具的最佳切削速度通常可比硬质合金刀具高3～10倍，适用于高速切削钢、铸铁及其合金等。陶瓷刀具用于高速切削时，切削温度可高达800～1000℃甚至更高，切削压力也很大。因此，陶瓷刀具的磨损是机械磨损与化学磨损综合作用的结果，其磨损机制主要包括磨料磨损、粘结磨损、化学反应、扩散磨损、氧化磨损等。陶瓷刀具的磨损与切削条件密切相关，在高速切削时以高温引起的粘结磨损、化学反应、氧化磨损和扩散磨损为主。
Al2O3基陶瓷刀具在连续高速切削钢件时，其磨损机制主要为伴有微崩刃的磨料磨损和粘结磨损；而在高速切削铸铁时，磨损机制主要为磨料磨损。
用Al2O3/SiCw陶瓷刀具高速加工Inconel718高温合金时，刀具的主要磨损机制为粘结磨损、化学反应和扩散磨损，因此用 Al2O3/SiCw陶瓷刀具加工Inconel718时必须使用切削液（含氯化石蜡的切削液效果更好）。用Al2O3/ZrO2和Al2O3/TiCN 陶瓷刀具加工AISI4337钢时，前刀面与后刀面的磨损机理有所不同：化学反应及塑性变形是前刀面磨损的主要原因；后刀面的磨损机理则是陶瓷颗粒间发生断裂，导致陶瓷颗粒脱落所致。Al2O3/TiB2陶瓷刀具加工高强钢和淬硬钢时具有较好的耐磨性，且刀具的耐磨性能随着TiB2含量的增加而增强。 Al2O3基陶瓷刀具在高速切削时，刀具表层有时会发生塑性变形现象，这是由于Al2O3与FeO（钢表面氧化产物）或MgO（陶瓷添加剂）反应形成了尖晶石结构，或者是Al2O3与SiO2、CaO作用形成了低熔点、低硬度的化合物。
Si3N4基陶瓷刀具高速切削铸铁时的主要磨损机制为化学磨损。虽然化学磨损本身在陶瓷刀具的总磨损量中所占比例一般并不大，但化学作用可使机械磨损的程度大大加剧，如化学溶解及扩散作用会引起陶瓷表面强度减弱，加剧刀具与工件间的粘结，从而导致严重的粘结磨损和微观断裂磨损。切削钢件时，Si3N4陶瓷刀具的磨损主要与刀具和工件间的化学作用有关，由于Si3N4颗粒的化学溶解及不断被从玻璃相中拔出，使Si3N4陶瓷刀具表现出很高的磨损率。 Si3N4陶瓷刀具高速切削钢件时的高磨损率主要可归因于以下两种因素：①Si3N4氧化而在刀具表面形成的SiO2层不断被磨去；②SiO2与工件表面的FeO形成低熔点的共晶混合物。
2）立方氮化硼刀具
立方氮化硼（CBN）是氮化硼的致密相，聚晶立方氮化硼（PCBN）则是由CBN微粉与少量粘结相（Co，Ni或TiC、TiN、Al2O3）在高温高压下烧结而成。
PCBN 组织中各微小晶粒呈无序排列状态，因此PCBN硬度均匀，无方向性，具有一致的耐磨性和抗冲击性，并有很高的硬度和耐热性（1300～1500℃）、优良的化学稳定性和导热性以及低摩擦系数，而且PCBN与Fe族元素亲和性很低，因此它是高速切削黑色金属较理想的刀具材料。PCBN的CBN含量、晶粒尺寸、粘结相等均会影响其性能：CBN含量越高，PCBN的硬度和导热性也越高；CBN晶粒尺寸越大，其抗破损性越弱，刀刃锋利性越差；采用金属材料Co、 Ni作为粘结相时，PCBN有较好的韧性和导电性，采用陶瓷材料作为粘结相时则具有较好的热稳定性。
PCBN刀具高速切削铸铁时主要发生化学磨损，导致前刀面出现月牙洼磨损。试验证明，通过改变CBN含量和刀具几何参数，以降低切削温度和减小刀?屑接触长度（时间），可减小化学磨损速率，避免前刀面月牙洼磨损。一般认为，CBN刀具的磨损是由于切削过程中的高温、高压、切屑与前刀面间的摩擦以及工件材料中有关化学元素与之发生粘结、亲和而引起的，即其磨损机制主要包括：①氧化磨损和相变磨损。CBN刀具高速切削时的平均切削温度可达 1000～1200℃，在此高温下，即使在常压和空气气氛中也足以使 CBN刀具刀尖区产生氧化、放氮甚至相变。而CBN刀具一经氧化和相变即会丧失其切削能力。②粘结磨损。在一定压力和高温条件下，刀尖与被加工材料接触区随着切屑不断流出，双方均不断裸露出新的表面。尽管CBN对Fe族元素有较高化学惰性，但对其它元素并非如此，当条件适合时，会使CBN活性增加、惰性降低，随着与合金元素的亲和倾向不断增加，将导致出现粘结磨损。这种磨损一般表现为微粒脱落，当刀尖区温度高达1200℃左右时，局部CBN颗粒将呈现“半熔化”状态，从而使粘结磨损大大加剧。③摩擦磨损。工件与刀具之间的高速相对运动会使CBN刀具发生摩擦磨损。④颗粒剥落与微崩刃。由于CBN刀具是由无数细小的CBN颗粒构成，颗粒之间呈晶界间的精细裂纹连接，且存在不均匀的内应力，因此当高温切屑流摩擦刮研CBN刀尖时，会因工件材料硬度不均或存在硬质点所产生的微冲击而造成CBN颗粒脱落或产生微崩刃。
造成CBN刀具磨损的上述多种因素并非只是独立存在、单独作用，而是相互影响、共同加剧，如氧化磨损和相变磨损必然伴随着粘结磨损，并出现摩擦磨损、剥落磨损和微崩磨损。
（3）金刚石刀具
金刚石材料可分为天然金刚石和人造金刚石。天然金刚石具有自然界物质中最高的硬度和导热系数。近年来开发的多种采用化学机理研磨金刚石刀具的方法和保护气氛钎焊金刚石技术使天然金刚石刀具的制造变得相对容易，从而使天然金刚石刀具在超精密镜面切削领域得到广泛应用。20世纪50年代实现了利用高温高压技术人工合成金刚石粉后，70年代制造出了金刚石基的切削刀具即聚晶金刚石（PCD）刀具。PCD晶粒呈无序排列状态，不具方向性，因而硬度均匀。PCD刀具具有高硬度（8000～12000HV）、高导热性、低热胀系数、高弹性模量和低摩擦系数，刀刃非常锋利，可高速切削加工各种有色金属和耐磨性极强的高性能非金属材料，如铝、铜、镁及其合金、硬质合金、纤维增塑材料、金属基复合材料、木材复合材料等。目前正在研究和开发的化学气相沉积（CVD）金刚石主要有两种形式：一种是在基体上沉积厚度小于30μm的薄层膜（CVD薄膜）；另一种是沉积厚度达1mm的无衬底金刚石厚层膜（CVD厚膜）。
三种主要的金刚石刀具材料???PCD、CVD厚膜和人工合成单晶金刚石的性能比较结果为：PCD的焊接性、机械磨削性和断裂韧性最高，抗磨损性和刃口质量居中，抗腐蚀性最差；CVD厚膜的抗腐蚀性最好，机械磨削性、刃口质量、断裂韧性和抗磨损性居中，可焊接性最差；人工合成单晶金刚石的刃口质量、抗磨损性和抗腐蚀性最好，焊接性、机械磨削性和断裂韧性最差。目前，金刚石刀具是高速切削（2500～5000m/min）铝合金较理想的刀具材料，但在高速切削钢铁及其合金时却磨损较快，其磨损机理主要是由于碳与铁具有较大亲和作用，尤其在高温下金刚石易与铁发生化学反应，因此它不适于切削钢铁及其合金材料。
（4）金属陶瓷刀具
金属陶瓷（即TiC（N）基硬质合金）的主要成分为TiC（碳化钛）、TiN（氮化钛）和TiCN（碳氮化钛）等。TiC（N）基硬质合金包括具有高耐磨性的TiC+Ni（或Mo）合金、具有高韧性的TiC+WC+TaC+Co合金、以TiN为主体的强韧合金和TiCN+NbC高强韧合金等。与WC硬质合金相比，金属陶瓷的硬度、强度、韧性、抗塑性变形和抗崩刃性能等均有显著改善，尤其是高温强度、高温硬度、导热性、抗氧化性和抗热震性能得到提高，与钢的亲和力小，摩擦系数小，抗月牙洼磨损和抗粘结能力强，现已发展成为独立系列的一类刀具材料。近年来开发的高氮含量、具有均匀微细硬质组织的TiC（N）基硬质合金具有良好的抗磨损性能和抗崩刃性，适于在200～400m/min的高速下切削普通钢和合金钢，也可用于铸铁的精加工。由于TiC的抗粘结、抗扩散性能较好，所以耐磨性好，但抗塑性变形能力较差，在对高硬材料进行高速切削时常因刀刃的塑性变形而导致刀刃损坏。
5）涂层刀具
涂层刀具具有很强的抗氧化性能和抗粘结性能，因而具有良好的耐磨性和抗月牙洼磨损能力。涂层的摩擦系数较低，能有效降低切削时的切削力及切削温度，因而可大大提高刀具耐用度。TiC涂层的硬度高、耐磨性好，适用于可能产生剧烈磨损的刀具；TiN涂层与被切削金属的亲和力小、润湿性好、抗氧化性强，适用于容易发生粘结磨损的刀具；Al2O3涂层在高温下具有良好的热稳定性，适用于高速切削时产生大量切削热的刀具。目前应用较广泛的主要是在硬质合金和高速钢刀体上涂覆不同的氮化物、氧化物和硼化物等，其中氧化铝（Al2O3）、碳氮化钛（TiCN）、氮化铝钛（TiAlN）、碳氮化铝钛（TiAl-CN）等涂层具有优异的高温性能。WC基、TiC（N）基硬质合金和陶瓷等材料都可作为涂层刀具的基体。
涂层技术发展很快，目前已从单涂层发展为多涂层。应用较广泛的涂层工艺有化学气相沉积法（CVD法）和物理气相沉积法（PVD法）。PVD法主要用于高速钢刀具涂层；CVD法和PVD法均可用于硬质合金刀具涂层。PVD法涂层的硬质合金刀具有较好的抗破损性能，适于断续切削，但耐磨性不如CVD法涂层的硬质合金刀具。目前适用于高速切削的硬质合金涂层刀具的涂层物质主要有采用CVD法的TiCN+Al2O3+TiN、TiCN+Al2O3、TiCN+ Al2O3+HfN、TiN+Al2O3、TiCN等和采用PVD法的TiAlN/TiN复合涂层、TiAlN等。选用不同涂层物质的硬质合金涂层刀具可以200～400m/min的切削速度加工钢、合金钢、不锈钢、铸铁、合金铸铁等。
近年来开发的氮化碳（CNx）和其它氮化物（TiN/NbN、TiN/VN等）涂层在高温下具有良好的热稳定性，适合于高速切削。
日本近年开发的纳米TiN/AlN复合涂层铣刀片的涂层层数达2000层，每层厚度为2.5nm，可在高速下进行切削。涂层刀具用于高速切削时，由于切削温度较高，可使涂层与基体的结合强度削弱，容易产生剥落、崩碎等损伤。
4高速切削刀具的磨损寿命
高速切削时，应根据加工方法和加工要求确定合理的刀具磨损寿命（极限）。影响高速切削刀具磨损寿命的因素较多，如工件材料与刀具材料的匹配、切削方式、刀具几何形状、切削用量、冷却液、振动等对刀具磨损寿命都有显著影响，其影响规律与具体切削条件有关，应通过切削试验来确定各相关因素对刀具磨损寿命的影响效应。下面给出几个高速切削加工实例及相应的刀具磨损寿命。
（1）铸铁的高速切削加工
在铸铁的高速切削加工中，正确选择刀具材料是提高加工效率的关键。适用于高速切削铸铁零件的刀具材料主要有超细晶粒硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、立方氮化硼和涂层刀具等。陶瓷刀具是高速切削铸铁的理想刀具之一，其价格比PCBN刀具低廉得多，其高速切削铸铁的切削性能则远远优于硬质合金刀具。用Sialon 陶瓷刀具和Si3N4陶瓷刀具车削和铣削普通铸铁时，在相同切削条件下，Sialon陶瓷刀具车削时的磨损量较小，而Si3N4陶瓷刀具铣削时的磨损量较小。这说明Sialon陶瓷刀具适用于高速连续切削，而Si3N4陶瓷刀具适用于高速断续切削。
（2）淬硬钢的高速切削加工
在相同切削条件下（切削进给量0.1mm/r，切削深度0.2mm，刀具磨钝标准VB=0.2mm）分别采用P10硬质合金刀具、陶瓷刀具和CBN刀具加工AISI4340工件材料（硬度60HRC）时，硬质合金刀具的工作寿命最低，这是由于工件材料硬度很高，导致加工时的切削力和切削温度较高，造成硬质合金刀具迅速磨损、剥离乃至断裂破损。陶瓷刀具和CBN刀具的工作寿命随着切削速度的提高而增加，当达到最大临界值后则开始降低。出现这一现象的原因可能是当切削速度增加时，刀具粘结层厚度增加，形成一层保护膜，有利于减小刀具磨损，从而提高了刀具寿命；但当切削速度进一步提高时，刀具表面层将变软，容易被工件材料中的硬质点磨耗掉，从而加剧了刀具磨损，造成刀具寿命迅速降低。
（3）镍基合金的高速切削加工
选用Si3N4陶瓷刀具和Si3N4-TiC陶瓷刀具（刀具几何参数分别为-5°，-6°；5°，6°；15°，15°；0.8mm）高速车削镍基合金 Inconel718工件（直径150mm，硬度440HV）。切削进给量0.19mm/r，切削深度0.5mm，切削速度30～300m/min，使用水基冷却液（冷却速度4l/min）。由Si3N4陶瓷刀具的磨损形态和磨损量在切削长度为50m时与切削速度的关系可见，边界磨损量VN的变化较为独特：当切削速度较低时，VN随切削速度的增加而减小；当切削速度超过100m/min时，VN则随切削速度的增加而增大；当切削速度超过150m/min 时，VN又随切削速度的增加而减小。
后刀面磨损量VB在整个切削速度范围内均小于边界磨损量VN。用添加了TiC的Si3N4-TiC陶瓷刀具加工Inconel718时，由刀具的磨损形态和磨损量与切削速度的关系可见，刀具的磨损形态和磨损规律与Si3N4陶瓷刀具非常相似，但磨损量小于 Si3N4陶瓷刀具。
对于高速切削刀具，除应考虑其静态特性外，还应考虑其动态特性。随着刀具悬伸量的不同，可能使刀具系统（刀柄?刀体?刀片等）的固有频率与因每个刀齿切削不均产生的刀齿宽频带激振的频率（或其谐波分量）一致，从而产生颤振，引起刀具剧烈磨损，甚至发生破损。
5结语
本文对高速切削加工时陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金刚石刀具、金属陶瓷刀具和涂层刀具的磨损形态和磨损机理进行了综合评述。不同种类的刀具材料高速切削加工不同的工件材料时，其磨损形态和磨损机理也各不相同。对影响高速切削刀具磨损寿命的因素进行了综合分析，研究结论对实际加工中高速切削刀具的合理选用及磨损控制具有指导、参考和借鉴作用。
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1引言
从20世纪80年代开始，由于数控机床的主轴、进给系统等功能部件设计制造技术的突破，数控机床的主轴转速和进给速度均大幅度提高，在现代制造技术全面进步的推动下，切削加工技术开始进入高速切削的新阶段。目前，高速切削已在模具、航空、汽车等制造业领域得到了大量应用，产生了显著的经济效益，并正向其它应用领域拓展。 高速切削加工对刀具提出了一系列新的要求。研究表明，高速切削时，造成刀具损坏的主要原因是在切削力和切削温度作用下因机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等的引起的磨损和破损。因此，对高速切削刀具材料最主要的性能要求是耐热性、耐磨性、化学稳定性、抗热震性以及抗涂层破裂性能等。陶瓷、 CBN、PCD、金属陶瓷等刀具材料具有良好的耐热性和耐磨性，当其韧性得到改善后，非常适合用于高速切削。先进涂层技术的发展进一步改善了刀具材料的性能。目前，新型涂层材料和涂层工艺的开发方兴未艾，预示着涂层刀具在高速切削领域将有巨大发展潜力和广阔应用前景。
本文对高速切削加工时陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金刚石刀具、金属陶瓷刀具和涂层刀具的磨损机理进行了综合评述，对刀具的磨损形态和磨损寿命进行了分析，这些研究将有益于实际生产加工中对高速切削刀具的合理选用与磨损控制。
2高速切削刀具的磨损形态
高速切削时，刀具的主要磨损形态为后刀面磨损、微崩刃、边界磨损、片状剥落、前刀面月牙洼磨损、塑性变形等。
后刀面磨损是高速切削刀具最经常发生的磨损形式，可看作是刀具的正常磨损。后刀面磨损带宽度的加大会使刀具丧失切削性能，在高速切削时常采用后刀面上均匀磨损区宽度VB值作为刀具的磨损极限。
微崩刃是在刀具切削刃上产生的微小缺口，常发生在断续高速切削时，通过选用韧性好的刀具材料、减小进给量、改变刀具主偏角以增加稳定性等措施，均可减小微崩刃的发生概率。通常只要将刀具微崩刃的大小控制在磨损限度以内，刀具仍可继续切削。
边界磨损发生在刀具后刀面的刀?工接触边缘处，形状通常为一狭长沟槽，因此也称为沟槽磨损。高速切削不锈钢、高温合金（如 Inconel718）时刀具容易发生边界磨损，其原因是工件表面的加工硬化使刀? 工接触边界的工件材料硬度最高。加工外圆时，刀?工接触边界的切削速度最高，因此也容易形成边界磨损。此外，用陶瓷刀具高速切削铸铁时也容易发生边界磨损。
片状剥落多发生在刀具的前、后刀面上，其原因是刀?屑或刀?工接触区的接触疲劳或热应力疲劳所致。当剥落很小时，被认为是磨损；但在很多情况下，由于疲劳裂纹源距刀具表面具有一定深度，裂纹扩展后所形成的剥落块往往大于刀具的磨损限度，一旦发生剥落，即可使刀具失效，形成剥落破损。陶瓷刀具端铣钢和铸铁时，前刀面上经常出现贝壳状剥落；涂层刀具因涂层材料与基体材料粘结强度不够也易发生剥落。
前刀面月牙洼磨损最常出现在塑性金属的高速切削加工中。塑性变形多发生在切削温度较高而刀具红硬性较差的切削条件下，超硬刀具材料在切削速度很高时也可能发生塑性变形现象。
3高速切削刀具的磨损机理
在高速切削加工中，与普通切削加工类似，也存在两个摩擦副：前刀面与切屑间的摩擦副和后刀面与已加工表面间的摩擦副。其中，前者影响刀具前刀面的磨损，后者影响刀具后刀面的磨损，前、后刀面的磨损均影响刀具寿命。但与普通切削相比，高速切削时刀具与工件的接触时间减少，接触频率增加，切削过程中产生的热量更多向刀具传递，因此其磨损机理与普通切削有很大区别。
（1）陶瓷刀具
陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性能及高温力学性能优良、化学稳定性好、不易与金属发生粘结等特点。陶瓷刀具的最佳切削速度通常可比硬质合金刀具高3～10倍，适用于高速切削钢、铸铁及其合金等。陶瓷刀具用于高速切削时，切削温度可高达800～1000℃甚至更高，切削压力也很大。因此，陶瓷刀具的磨损是机械磨损与化学磨损综合作用的结果，其磨损机制主要包括磨料磨损、粘结磨损、化学反应、扩散磨损、氧化磨损等。陶瓷刀具的磨损与切削条件密切相关，在高速切削时以高温引起的粘结磨损、化学反应、氧化磨损和扩散磨损为主。
Al2O3基陶瓷刀具在连续高速切削钢件时，其磨损机制主要为伴有微崩刃的磨料磨损和粘结磨损；而在高速切削铸铁时，磨损机制主要为磨料磨损。
用Al2O3/SiCw陶瓷刀具高速加工Inconel718高温合金时，刀具的主要磨损机制为粘结磨损、化学反应和扩散磨损，因此用 Al2O3/SiCw陶瓷刀具加工Inconel718时必须使用切削液（含氯化石蜡的切削液效果更好）。用Al2O3/ZrO2和Al2O3/TiCN 陶瓷刀具加工AISI4337钢时，前刀面与后刀面的磨损机理有所不同：化学反应及塑性变形是前刀面磨损的主要原因；后刀面的磨损机理则是陶瓷颗粒间发生断裂，导致陶瓷颗粒脱落所致。Al2O3/TiB2陶瓷刀具加工高强钢和淬硬钢时具有较好的耐磨性，且刀具的耐磨性能随着TiB2含量的增加而增强。 Al2O3基陶瓷刀具在高速切削时，刀具表层有时会发生塑性变形现象，这是由于Al2O3与FeO（钢表面氧化产物）或MgO（陶瓷添加剂）反应形成了尖晶石结构，或者是Al2O3与SiO2、CaO作用形成了低熔点、低硬度的化合物。
Si3N4基陶瓷刀具高速切削铸铁时的主要磨损机制为化学磨损。虽然化学磨损本身在陶瓷刀具的总磨损量中所占比例一般并不大，但化学作用可使机械磨损的程度大大加剧，如化学溶解及扩散作用会引起陶瓷表面强度减弱，加剧刀具与工件间的粘结，从而导致严重的粘结磨损和微观断裂磨损。切削钢件时，Si3N4陶瓷刀具的磨损主要与刀具和工件间的化学作用有关，由于Si3N4颗粒的化学溶解及不断被从玻璃相中拔出，使Si3N4陶瓷刀具表现出很高的磨损率。 Si3N4陶瓷刀具高速切削钢件时的高磨损率主要可归因于以下两种因素：①Si3N4氧化而在刀具表面形成的SiO2层不断被磨去；②SiO2与工件表面的FeO形成低熔点的共晶混合物。
2）立方氮化硼刀具
立方氮化硼（CBN）是氮化硼的致密相，聚晶立方氮化硼（PCBN）则是由CBN微粉与少量粘结相（Co，Ni或TiC、TiN、Al2O3）在高温高压下烧结而成。
PCBN 组织中各微小晶粒呈无序排列状态，因此PCBN硬度均匀，无方向性，具有一致的耐磨性和抗冲击性，并有很高的硬度和耐热性（1300～1500℃）、优良的化学稳定性和导热性以及低摩擦系数，而且PCBN与Fe族元素亲和性很低，因此它是高速切削黑色金属较理想的刀具材料。PCBN的CBN含量、晶粒尺寸、粘结相等均会影响其性能：CBN含量越高，PCBN的硬度和导热性也越高；CBN晶粒尺寸越大，其抗破损性越弱，刀刃锋利性越差；采用金属材料Co、 Ni作为粘结相时，PCBN有较好的韧性和导电性，采用陶瓷材料作为粘结相时则具有较好的热稳定性。
PCBN刀具高速切削铸铁时主要发生化学磨损，导致前刀面出现月牙洼磨损。试验证明，通过改变CBN含量和刀具几何参数，以降低切削温度和减小刀?屑接触长度（时间），可减小化学磨损速率，避免前刀面月牙洼磨损。一般认为，CBN刀具的磨损是由于切削过程中的高温、高压、切屑与前刀面间的摩擦以及工件材料中有关化学元素与之发生粘结、亲和而引起的，即其磨损机制主要包括：①氧化磨损和相变磨损。CBN刀具高速切削时的平均切削温度可达 1000～1200℃，在此高温下，即使在常压和空气气氛中也足以使 CBN刀具刀尖区产生氧化、放氮甚至相变。而CBN刀具一经氧化和相变即会丧失其切削能力。②粘结磨损。在一定压力和高温条件下，刀尖与被加工材料接触区随着切屑不断流出，双方均不断裸露出新的表面。尽管CBN对Fe族元素有较高化学惰性，但对其它元素并非如此，当条件适合时，会使CBN活性增加、惰性降低，随着与合金元素的亲和倾向不断增加，将导致出现粘结磨损。这种磨损一般表现为微粒脱落，当刀尖区温度高达1200℃左右时，局部CBN颗粒将呈现“半熔化”状态，从而使粘结磨损大大加剧。③摩擦磨损。工件与刀具之间的高速相对运动会使CBN刀具发生摩擦磨损。④颗粒剥落与微崩刃。由于CBN刀具是由无数细小的CBN颗粒构成，颗粒之间呈晶界间的精细裂纹连接，且存在不均匀的内应力，因此当高温切屑流摩擦刮研CBN刀尖时，会因工件材料硬度不均或存在硬质点所产生的微冲击而造成CBN颗粒脱落或产生微崩刃。
造成CBN刀具磨损的上述多种因素并非只是独立存在、单独作用，而是相互影响、共同加剧，如氧化磨损和相变磨损必然伴随着粘结磨损，并出现摩擦磨损、剥落磨损和微崩磨损。
（3）金刚石刀具
金刚石材料可分为天然金刚石和人造金刚石。天然金刚石具有自然界物质中最高的硬度和导热系数。近年来开发的多种采用化学机理研磨金刚石刀具的方法和保护气氛钎焊金刚石技术使天然金刚石刀具的制造变得相对容易，从而使天然金刚石刀具在超精密镜面切削领域得到广泛应用。20世纪50年代实现了利用高温高压技术人工合成金刚石粉后，70年代制造出了金刚石基的切削刀具即聚晶金刚石（PCD）刀具。PCD晶粒呈无序排列状态，不具方向性，因而硬度均匀。PCD刀具具有高硬度（8000～12000HV）、高导热性、低热胀系数、高弹性模量和低摩擦系数，刀刃非常锋利，可高速切削加工各种有色金属和耐磨性极强的高性能非金属材料，如铝、铜、镁及其合金、硬质合金、纤维增塑材料、金属基复合材料、木材复合材料等。目前正在研究和开发的化学气相沉积（CVD）金刚石主要有两种形式：一种是在基体上沉积厚度小于30μm的薄层膜（CVD薄膜）；另一种是沉积厚度达1mm的无衬底金刚石厚层膜（CVD厚膜）。
三种主要的金刚石刀具材料???PCD、CVD厚膜和人工合成单晶金刚石的性能比较结果为：PCD的焊接性、机械磨削性和断裂韧性最高，抗磨损性和刃口质量居中，抗腐蚀性最差；CVD厚膜的抗腐蚀性最好，机械磨削性、刃口质量、断裂韧性和抗磨损性居中，可焊接性最差；人工合成单晶金刚石的刃口质量、抗磨损性和抗腐蚀性最好，焊接性、机械磨削性和断裂韧性最差。目前，金刚石刀具是高速切削（2500～5000m/min）铝合金较理想的刀具材料，但在高速切削钢铁及其合金时却磨损较快，其磨损机理主要是由于碳与铁具有较大亲和作用，尤其在高温下金刚石易与铁发生化学反应，因此它不适于切削钢铁及其合金材料。
（4）金属陶瓷刀具
金属陶瓷（即TiC（N）基硬质合金）的主要成分为TiC（碳化钛）、TiN（氮化钛）和TiCN（碳氮化钛）等。TiC（N）基硬质合金包括具有高耐磨性的TiC+Ni（或Mo）合金、具有高韧性的TiC+WC+TaC+Co合金、以TiN为主体的强韧合金和TiCN+NbC高强韧合金等。与WC硬质合金相比，金属陶瓷的硬度、强度、韧性、抗塑性变形和抗崩刃性能等均有显著改善，尤其是高温强度、高温硬度、导热性、抗氧化性和抗热震性能得到提高，与钢的亲和力小，摩擦系数小，抗月牙洼磨损和抗粘结能力强，现已发展成为独立系列的一类刀具材料。近年来开发的高氮含量、具有均匀微细硬质组织的TiC（N）基硬质合金具有良好的抗磨损性能和抗崩刃性，适于在200～400m/min的高速下切削普通钢和合金钢，也可用于铸铁的精加工。由于TiC的抗粘结、抗扩散性能较好，所以耐磨性好，但抗塑性变形能力较差，在对高硬材料进行高速切削时常因刀刃的塑性变形而导致刀刃损坏。
5）涂层刀具
涂层刀具具有很强的抗氧化性能和抗粘结性能，因而具有良好的耐磨性和抗月牙洼磨损能力。涂层的摩擦系数较低，能有效降低切削时的切削力及切削温度，因而可大大提高刀具耐用度。TiC涂层的硬度高、耐磨性好，适用于可能产生剧烈磨损的刀具；TiN涂层与被切削金属的亲和力小、润湿性好、抗氧化性强，适用于容易发生粘结磨损的刀具；Al2O3涂层在高温下具有良好的热稳定性，适用于高速切削时产生大量切削热的刀具。目前应用较广泛的主要是在硬质合金和高速钢刀体上涂覆不同的氮化物、氧化物和硼化物等，其中氧化铝（Al2O3）、碳氮化钛（TiCN）、氮化铝钛（TiAlN）、碳氮化铝钛（TiAl-CN）等涂层具有优异的高温性能。WC基、TiC（N）基硬质合金和陶瓷等材料都可作为涂层刀具的基体。
涂层技术发展很快，目前已从单涂层发展为多涂层。应用较广泛的涂层工艺有化学气相沉积法（CVD法）和物理气相沉积法（PVD法）。PVD法主要用于高速钢刀具涂层；CVD法和PVD法均可用于硬质合金刀具涂层。PVD法涂层的硬质合金刀具有较好的抗破损性能，适于断续切削，但耐磨性不如CVD法涂层的硬质合金刀具。目前适用于高速切削的硬质合金涂层刀具的涂层物质主要有采用CVD法的TiCN+Al2O3+TiN、TiCN+Al2O3、TiCN+ Al2O3+HfN、TiN+Al2O3、TiCN等和采用PVD法的TiAlN/TiN复合涂层、TiAlN等。选用不同涂层物质的硬质合金涂层刀具可以200～400m/min的切削速度加工钢、合金钢、不锈钢、铸铁、合金铸铁等。
近年来开发的氮化碳（CNx）和其它氮化物（TiN/NbN、TiN/VN等）涂层在高温下具有良好的热稳定性，适合于高速切削。
日本近年开发的纳米TiN/AlN复合涂层铣刀片的涂层层数达2000层，每层厚度为2.5nm，可在高速下进行切削。涂层刀具用于高速切削时，由于切削温度较高，可使涂层与基体的结合强度削弱，容易产生剥落、崩碎等损伤。
4高速切削刀具的磨损寿命
高速切削时，应根据加工方法和加工要求确定合理的刀具磨损寿命（极限）。影响高速切削刀具磨损寿命的因素较多，如工件材料与刀具材料的匹配、切削方式、刀具几何形状、切削用量、冷却液、振动等对刀具磨损寿命都有显著影响，其影响规律与具体切削条件有关，应通过切削试验来确定各相关因素对刀具磨损寿命的影响效应。下面给出几个高速切削加工实例及相应的刀具磨损寿命。
（1）铸铁的高速切削加工
在铸铁的高速切削加工中，正确选择刀具材料是提高加工效率的关键。适用于高速切削铸铁零件的刀具材料主要有超细晶粒硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、立方氮化硼和涂层刀具等。陶瓷刀具是高速切削铸铁的理想刀具之一，其价格比PCBN刀具低廉得多，其高速切削铸铁的切削性能则远远优于硬质合金刀具。用Sialon 陶瓷刀具和Si3N4陶瓷刀具车削和铣削普通铸铁时，在相同切削条件下，Sialon陶瓷刀具车削时的磨损量较小，而Si3N4陶瓷刀具铣削时的磨损量较小。这说明Sialon陶瓷刀具适用于高速连续切削，而Si3N4陶瓷刀具适用于高速断续切削。
（2）淬硬钢的高速切削加工
在相同切削条件下（切削进给量0.1mm/r，切削深度0.2mm，刀具磨钝标准VB=0.2mm）分别采用P10硬质合金刀具、陶瓷刀具和CBN刀具加工AISI4340工件材料（硬度60HRC）时，硬质合金刀具的工作寿命最低，这是由于工件材料硬度很高，导致加工时的切削力和切削温度较高，造成硬质合金刀具迅速磨损、剥离乃至断裂破损。陶瓷刀具和CBN刀具的工作寿命随着切削速度的提高而增加，当达到最大临界值后则开始降低。出现这一现象的原因可能是当切削速度增加时，刀具粘结层厚度增加，形成一层保护膜，有利于减小刀具磨损，从而提高了刀具寿命；但当切削速度进一步提高时，刀具表面层将变软，容易被工件材料中的硬质点磨耗掉，从而加剧了刀具磨损，造成刀具寿命迅速降低。
（3）镍基合金的高速切削加工
选用Si3N4陶瓷刀具和Si3N4-TiC陶瓷刀具（刀具几何参数分别为-5°，-6°；5°，6°；15°，15°；0.8mm）高速车削镍基合金 Inconel718工件（直径150mm，硬度440HV）。切削进给量0.19mm/r，切削深度0.5mm，切削速度30～300m/min，使用水基冷却液（冷却速度4l/min）。由Si3N4陶瓷刀具的磨损形态和磨损量在切削长度为50m时与切削速度的关系可见，边界磨损量VN的变化较为独特：当切削速度较低时，VN随切削速度的增加而减小；当切削速度超过100m/min时，VN则随切削速度的增加而增大；当切削速度超过150m/min 时，VN又随切削速度的增加而减小。
后刀面磨损量VB在整个切削速度范围内均小于边界磨损量VN。用添加了TiC的Si3N4-TiC陶瓷刀具加工Inconel718时，由刀具的磨损形态和磨损量与切削速度的关系可见，刀具的磨损形态和磨损规律与Si3N4陶瓷刀具非常相似，但磨损量小于 Si3N4陶瓷刀具。
对于高速切削刀具，除应考虑其静态特性外，还应考虑其动态特性。随着刀具悬伸量的不同，可能使刀具系统（刀柄?刀体?刀片等）的固有频率与因每个刀齿切削不均产生的刀齿宽频带激振的频率（或其谐波分量）一致，从而产生颤振，引起刀具剧烈磨损，甚至发生破损。
5结语
本文对高速切削加工时陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金刚石刀具、金属陶瓷刀具和涂层刀具的磨损形态和磨损机理进行了综合评述。不同种类的刀具材料高速切削加工不同的工件材料时，其磨损形态和磨损机理也各不相同。对影响高速切削刀具磨损寿命的因素进行了综合分析，研究结论对实际加工中高速切削刀具的合理选用及磨损控制具有指导、参考和借鉴作用。
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Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
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ようこそＢｅｗｉｓｅ Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな
情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。
弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、
豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。
弊社は各領域に供給できる内容は：
（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ
（２）Carbide Cutting tools設計
（３）鎢鋼エンド・ミル設計
（４）航空エンド・ミル設計
（５）超高硬度エンド・ミル
（６）ダイヤモンド・エンド・ミル
（７）医療用品エンド・ミル設計
（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計
弊社の製品の供給調達機能は：
（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計
（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給
（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給
（４）オートメーション整備調達
（５）スポット対応～流れ生産対応
弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。
Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.
BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.
BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.
聚晶金刚石刀具刃磨工艺 刀具刃磨更难www.tool-tool.com
34wS
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提要
内容提要:聚晶金刚石(PCD)是将粒度为微米级的金刚石微粉与少量金属粉末(如CO)混合后在高温(1400℃)、高压 (6000MPa)下烧结而成的聚晶体。与其它刀具材料相比，聚晶金刚石具有如下性能特点：①极高的硬度和耐磨性；②高导热性和低热膨胀系数，切削时散热快，切削温度低，热变形小；③摩擦系数小，可降低加工表面粗糙度。但由于聚晶金刚石与铁族元素有很强亲和力，因此不适合加工黑色金属及其合金。已实现商品化供货的PCD复合片是将0.5～0.7mm厚的PCD层烧结在硬质合金基体上制备而成，因此兼具了PCD的高硬度、高耐磨性和硬质合金的良好强度与韧性。
PCD刀具在有色金属及其合金、非金属材料的高速切削中体现出优良的切削性能，因此已广泛应用于汽车、航空、航天、建材等工业领域。但是，PCD的高硬度、高耐磨性使刀具的刃磨相当困难，主要体现在材料磨除率小、砂轮损耗大、刃磨效率低、刃口呈锯齿状。PCD刀具的刃磨工艺性已成为其推广应用的障碍之一。为了突破这一工艺瓶颈，国内外学者进行了大量研究开发工作。
PCD刀具刃磨技术
PCD刀具的主要刃磨工艺有放电刃磨、金刚石砂轮机械刃磨、电解刃磨等，其中放电刃磨和金刚石砂轮机械刃磨在技术上已较为成熟，下面对这两种刃磨方法作一综合分析。
1.1放电刃磨(EDG)
电火花放电加工技术(EDM)(特别是电火花线切割和放电磨削)已广泛应用于刀具制造。电火花放电加工技术用于刃磨PCD刀具称为放电刃磨 (EDG)。
(1)刃磨机理
放电刃磨原理与传统的磨料磨削原理有根本区别，也不同于电解刃磨原理(既有磨料机械作用又有电化学作用)。放电刃磨是通过在电介质分离的砂轮电极与刀具电极间放电产生瞬时高温，将刀具材料熔化和气化。刃磨PCD刀具时，由于金刚石不导电，所以刀具电极即为PCD中的金属相构成的导电网络，由此可见，放电刃磨是一种热蚀加工过程。由于电火花放电的温度可高达8000～12000℃，因此PCD刀具刃磨时可能引起热损和石墨化，尤其在PCD与硬质合金基底的界面处侵蚀速度更快，可在表面形成深约0.05mm的微裂纹，这是放电刃磨加工方法的主要缺陷。由于放电刃磨是一种非接触刃磨过程，磨削力小到可忽略不计，故刃磨效率很高。R.Wyss等人在一定实验条件下得到的磨除率达4mm3/min，磨耗比为0.2mm3/mm3；而V.Baar等人在实验中则得到了1.0mm3/mm3的磨耗比。
(2)刃磨设备
放电刃磨时，通常采用碳氢化合物(如石蜡)作为砂轮电极与工具电极间的电介质，工作电压一般为直流80～200V，砂轮电极采用铜、钨、石墨等导电材料。根据刀具刃磨时的位置，放电刃磨可分为圆周放电刃磨和端面放电刃磨。刃磨过程中，砂轮作旋转运动，使其能均匀磨损。在端面放电刃磨中，砂轮还需左右摆动。脉冲电源是影响刃磨效率和刃磨质量的关键设备，因此脉冲电源的设计已成为放电刃磨的研究热点。
(3)研究成果
国外学者对PCD刀具的放电刃磨技术开展了大量试验研究，其中英国伯明翰大学的T.B.Thoe等人的研究成果较具代表性。
他们的试验在伯明翰大学机械学院研制的EDG机床上进行。用于刃磨的 PCD样品牌号为SynditeCTB002、010、025和 Compax1500、1600。通过试验得出如下结论：①对于细晶粒PCD样品，端面放电刃磨可获得较好刃口质量；对于粗晶粒PCD样品，圆周放电刃磨可获得较好刃口质量。②增大电流、电压或脉冲宽度，可增大磨除率，提高刃磨效率，但同时会导致PCD刀具表面产生更深、更宽的裂纹。③细晶粒PCD样品容易引起放电，砂轮电极磨损量小，放电中脱落的晶粒平均尺寸等于晶粒本身的尺寸，因此可获得较好的刃磨质量。④粗晶粒PCD样品与硬质合金交界面的侵蚀程度较大。
脉冲电源及刃磨工艺步骤对PCD放电刃磨的质量有较大影响。德国学者E.Beck等人对此作了大量试验研究。他们在 VollmerQR20P 专用火花放电工具磨床上分别采用普通型和改进型两种脉冲电源对PCD放电刃磨质量进行了对比试验研究，试验采用硅基合成油作为电介质，以石墨作为砂轮电极 (负极)，主轴转速为500r/min，样品材料去除量为0.5mm。此外，在Microspark200通用火花放电磨床上进行了刃磨工艺步骤对PCD 刃磨质量影响的试验研究，试验采用刃磨PCD专用脉冲电源，并根据磨除量及刃磨后的刃口粗糙度将脉冲电源设置为5级；试验样品牌号为 SynditeCTC002、CTB002、CTB010、CTB025，每种粒度PCD各取4件样品，试验中采用不同脉冲电源设置组合(即不同工艺步骤)进行刃磨，然后测量刃口及刀面粗糙度。通过试验得出如下结论：①脉冲电源的设计及可控性对刃磨质量可起到决定性作用，对比试验结果表明，配备改进型脉冲电源的工具磨床刃磨出的PCD样品的刃口及刀面粗糙度均接近金刚石砂轮机械刃磨的质量。②通过调节脉冲电源的设置进行多级刃磨，并合理分配每级磨除量比例及刃磨时间，可获得较高的刃磨质量。
1.2金刚石砂轮机械刃磨
金刚石砂轮机械刃磨是目前使用最广泛的PCD刀具刃磨方法，与放电刃磨相比，其刃磨效率较低(磨除率约为1.5mm3/min)、加工成本较高(磨耗比约为0.02min3/min3)，但可获得良好的刀具刃口质量和完整光洁的前、后刀面。
(1)刃磨机理
金刚石砂轮机械刃磨PCD刀具的机理比较复杂，国内外学者对此进行了大量研究，目前主要存在以下几种观点：①德国学者M.Kenter认为，金刚石砂轮磨削PCD刀具的过程中发生了刻划作用和滑动作用，材料的去除方式主要为粘结、刻划、摩擦化学反应和表面断裂。用扫描电子显微镜(SEM)观察 3 种被刃磨工件PCD-1(粒度2μm)、PCD-2(粒度10μm)和PCD-3(粒度25μm)的表面微观形貌时，在PCD-1上可观察到犁沟，而在其它两种PCD工件上观察不到犁沟。因此Kenter认为：在绝大多数情况下，PCD材料的去除是以摩擦化学反应和表面断裂为主。随着磨削的进行，金刚石磨粒逐渐钝化，即使在PCD-1上也不易观察到犁沟。由于PCD材料脆性大，在金刚石磨粒的挤压下容易诱发裂纹，裂纹在机械和热应力作用下扩展，最终导致小片PCD材料剥落，同时摩擦热会使PCD发生石墨化和其它摩擦化学反应。②GE公司的K.J.Dunn等人用扫描电子显微镜对刃磨后的PCD复合片的表面微观形貌进行观察后认为，PCD材料的破坏机理主要为微观脆性破碎和疲劳破损。
③我国艾兴院士等人用开槽的金刚石砂轮磨削PCD，同时用超声波振动和激光照射来模拟磨削时的机械冲击和热冲击，根据试验结果，将PCD材料的去除方式归纳如下：当砂轮与PCD接触的瞬间，磨削力突然增大，剧烈的机械冲击使PCD表面产生裂纹，甚至有碎片产生。在稳定磨削期，砂轮磨粒在PCD 表面上进行挤压和摩擦，当压力达到一定程度，PCD表面上会形成裂纹；当摩擦温度达到一定程度，PCD会发生石墨化和其它化学反应。通过实验发现，用开槽的金刚石砂轮进行磨削时，由于磨削力不连续，加之冷却液的周期冷却作用，有利于裂纹扩展，从而使开槽砂轮比非开槽砂轮的磨削效率高1～2倍。
(2)刃磨设备
PCD材料的特性决定了对PCD刀具刃磨机床的要求不同于普通工具磨床，即：①要求砂轮主轴及机床整体具有很高的刚性和稳定性，以保持刃磨时砂轮对PCD材料的恒定压力。②砂轮架可作横向摆动，以保证砂轮端面磨损均匀；砂轮架的摆动频率和摆动幅度可调。③机床上应配置光学投影装置和高精度回转工作台。④应采用专用金刚石砂轮。
(3)研究成果
德国学者M.Kenter通过试验，研究了金刚石砂轮机械刃磨PCD的工艺参数对磨除率、磨耗比的影响。由于PCD刀具刃磨为恒定压力磨削，因此M.Kenter采用磨除率和磨耗比作为试验评价标准。根据试验结果得出如下结论：①为使杯状金刚石砂轮径向磨损均匀，应使砂轮与刀具的重合度≥1，通过调节刃磨机床砂轮摆动架的摆幅和频率可达到这一要求。②分别增大砂轮旋转速度VC、恒定压力FA和PCD粒度，磨除率和磨耗比均随之增大。由于这三个工艺参数对磨除率和磨耗比影响程度最大，因此可通过改变其大小来提高刃磨效率，降低刃磨成本。③砂轮粒度、金刚石浓度、结合剂种类、冷却液浓度等均对磨除率和磨耗比有一定影响。
研究方向
PCD刀具的放电刃磨和金刚石砂轮机械刃磨技术目前仍不完善，今后的主要研究方向有以下几点：①刃磨后的 PCD刀具刃口质量及表面质量较差是放电刃磨工艺存在的突出问题；而金刚石砂轮机械刃磨工艺的主要缺点则是PCD刀具刃磨效率低、刃磨成本高。为解决这些关键问题，需要对影响刃磨质量、刃磨效率、刃磨成本的关键参数建立数学模型，深入研究工艺要素的作用机理及相互关系，通过对工艺参数进行综合优化，改善刃磨工艺系统的性能。②针对主要PCD 产品的刃磨工艺进行计算机辅助设计。③从理论上进一步深入研究PCD刃磨机理，以指导实用刃磨工艺的开发与完善。根据PCD材料的特性，
对现有刃磨工艺方法进行复合研究，探索行之有效的新型刃磨工艺。
随着PCD刀具应用领域的不断扩展，对PCD刀具刃磨工艺的研究显得日益重要，而此项研究的成果也必将有力推动PCD刀具的发展和推广应用。
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提要
内容提要:聚晶金刚石(PCD)是将粒度为微米级的金刚石微粉与少量金属粉末(如CO)混合后在高温(1400℃)、高压 (6000MPa)下烧结而成的聚晶体。与其它刀具材料相比，聚晶金刚石具有如下性能特点：①极高的硬度和耐磨性；②高导热性和低热膨胀系数，切削时散热快，切削温度低，热变形小；③摩擦系数小，可降低加工表面粗糙度。但由于聚晶金刚石与铁族元素有很强亲和力，因此不适合加工黑色金属及其合金。已实现商品化供货的PCD复合片是将0.5～0.7mm厚的PCD层烧结在硬质合金基体上制备而成，因此兼具了PCD的高硬度、高耐磨性和硬质合金的良好强度与韧性。
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PCD刀具刃磨技术
PCD刀具的主要刃磨工艺有放电刃磨、金刚石砂轮机械刃磨、电解刃磨等，其中放电刃磨和金刚石砂轮机械刃磨在技术上已较为成熟，下面对这两种刃磨方法作一综合分析。
1.1放电刃磨(EDG)
电火花放电加工技术(EDM)(特别是电火花线切割和放电磨削)已广泛应用于刀具制造。电火花放电加工技术用于刃磨PCD刀具称为放电刃磨 (EDG)。
(1)刃磨机理
放电刃磨原理与传统的磨料磨削原理有根本区别，也不同于电解刃磨原理(既有磨料机械作用又有电化学作用)。放电刃磨是通过在电介质分离的砂轮电极与刀具电极间放电产生瞬时高温，将刀具材料熔化和气化。刃磨PCD刀具时，由于金刚石不导电，所以刀具电极即为PCD中的金属相构成的导电网络，由此可见，放电刃磨是一种热蚀加工过程。由于电火花放电的温度可高达8000～12000℃，因此PCD刀具刃磨时可能引起热损和石墨化，尤其在PCD与硬质合金基底的界面处侵蚀速度更快，可在表面形成深约0.05mm的微裂纹，这是放电刃磨加工方法的主要缺陷。由于放电刃磨是一种非接触刃磨过程，磨削力小到可忽略不计，故刃磨效率很高。R.Wyss等人在一定实验条件下得到的磨除率达4mm3/min，磨耗比为0.2mm3/mm3；而V.Baar等人在实验中则得到了1.0mm3/mm3的磨耗比。
(2)刃磨设备
放电刃磨时，通常采用碳氢化合物(如石蜡)作为砂轮电极与工具电极间的电介质，工作电压一般为直流80～200V，砂轮电极采用铜、钨、石墨等导电材料。根据刀具刃磨时的位置，放电刃磨可分为圆周放电刃磨和端面放电刃磨。刃磨过程中，砂轮作旋转运动，使其能均匀磨损。在端面放电刃磨中，砂轮还需左右摆动。脉冲电源是影响刃磨效率和刃磨质量的关键设备，因此脉冲电源的设计已成为放电刃磨的研究热点。
(3)研究成果
国外学者对PCD刀具的放电刃磨技术开展了大量试验研究，其中英国伯明翰大学的T.B.Thoe等人的研究成果较具代表性。
他们的试验在伯明翰大学机械学院研制的EDG机床上进行。用于刃磨的 PCD样品牌号为SynditeCTB002、010、025和 Compax1500、1600。通过试验得出如下结论：①对于细晶粒PCD样品，端面放电刃磨可获得较好刃口质量；对于粗晶粒PCD样品，圆周放电刃磨可获得较好刃口质量。②增大电流、电压或脉冲宽度，可增大磨除率，提高刃磨效率，但同时会导致PCD刀具表面产生更深、更宽的裂纹。③细晶粒PCD样品容易引起放电，砂轮电极磨损量小，放电中脱落的晶粒平均尺寸等于晶粒本身的尺寸，因此可获得较好的刃磨质量。④粗晶粒PCD样品与硬质合金交界面的侵蚀程度较大。
脉冲电源及刃磨工艺步骤对PCD放电刃磨的质量有较大影响。德国学者E.Beck等人对此作了大量试验研究。他们在 VollmerQR20P 专用火花放电工具磨床上分别采用普通型和改进型两种脉冲电源对PCD放电刃磨质量进行了对比试验研究，试验采用硅基合成油作为电介质，以石墨作为砂轮电极 (负极)，主轴转速为500r/min，样品材料去除量为0.5mm。此外，在Microspark200通用火花放电磨床上进行了刃磨工艺步骤对PCD 刃磨质量影响的试验研究，试验采用刃磨PCD专用脉冲电源，并根据磨除量及刃磨后的刃口粗糙度将脉冲电源设置为5级；试验样品牌号为 SynditeCTC002、CTB002、CTB010、CTB025，每种粒度PCD各取4件样品，试验中采用不同脉冲电源设置组合(即不同工艺步骤)进行刃磨，然后测量刃口及刀面粗糙度。通过试验得出如下结论：①脉冲电源的设计及可控性对刃磨质量可起到决定性作用，对比试验结果表明，配备改进型脉冲电源的工具磨床刃磨出的PCD样品的刃口及刀面粗糙度均接近金刚石砂轮机械刃磨的质量。②通过调节脉冲电源的设置进行多级刃磨，并合理分配每级磨除量比例及刃磨时间，可获得较高的刃磨质量。
1.2金刚石砂轮机械刃磨
金刚石砂轮机械刃磨是目前使用最广泛的PCD刀具刃磨方法，与放电刃磨相比，其刃磨效率较低(磨除率约为1.5mm3/min)、加工成本较高(磨耗比约为0.02min3/min3)，但可获得良好的刀具刃口质量和完整光洁的前、后刀面。
(1)刃磨机理
金刚石砂轮机械刃磨PCD刀具的机理比较复杂，国内外学者对此进行了大量研究，目前主要存在以下几种观点：①德国学者M.Kenter认为，金刚石砂轮磨削PCD刀具的过程中发生了刻划作用和滑动作用，材料的去除方式主要为粘结、刻划、摩擦化学反应和表面断裂。用扫描电子显微镜(SEM)观察 3 种被刃磨工件PCD-1(粒度2μm)、PCD-2(粒度10μm)和PCD-3(粒度25μm)的表面微观形貌时，在PCD-1上可观察到犁沟，而在其它两种PCD工件上观察不到犁沟。因此Kenter认为：在绝大多数情况下，PCD材料的去除是以摩擦化学反应和表面断裂为主。随着磨削的进行，金刚石磨粒逐渐钝化，即使在PCD-1上也不易观察到犁沟。由于PCD材料脆性大，在金刚石磨粒的挤压下容易诱发裂纹，裂纹在机械和热应力作用下扩展，最终导致小片PCD材料剥落，同时摩擦热会使PCD发生石墨化和其它摩擦化学反应。②GE公司的K.J.Dunn等人用扫描电子显微镜对刃磨后的PCD复合片的表面微观形貌进行观察后认为，PCD材料的破坏机理主要为微观脆性破碎和疲劳破损。
③我国艾兴院士等人用开槽的金刚石砂轮磨削PCD，同时用超声波振动和激光照射来模拟磨削时的机械冲击和热冲击，根据试验结果，将PCD材料的去除方式归纳如下：当砂轮与PCD接触的瞬间，磨削力突然增大，剧烈的机械冲击使PCD表面产生裂纹，甚至有碎片产生。在稳定磨削期，砂轮磨粒在PCD 表面上进行挤压和摩擦，当压力达到一定程度，PCD表面上会形成裂纹；当摩擦温度达到一定程度，PCD会发生石墨化和其它化学反应。通过实验发现，用开槽的金刚石砂轮进行磨削时，由于磨削力不连续，加之冷却液的周期冷却作用，有利于裂纹扩展，从而使开槽砂轮比非开槽砂轮的磨削效率高1～2倍。
(2)刃磨设备
PCD材料的特性决定了对PCD刀具刃磨机床的要求不同于普通工具磨床，即：①要求砂轮主轴及机床整体具有很高的刚性和稳定性，以保持刃磨时砂轮对PCD材料的恒定压力。②砂轮架可作横向摆动，以保证砂轮端面磨损均匀；砂轮架的摆动频率和摆动幅度可调。③机床上应配置光学投影装置和高精度回转工作台。④应采用专用金刚石砂轮。
(3)研究成果
德国学者M.Kenter通过试验，研究了金刚石砂轮机械刃磨PCD的工艺参数对磨除率、磨耗比的影响。由于PCD刀具刃磨为恒定压力磨削，因此M.Kenter采用磨除率和磨耗比作为试验评价标准。根据试验结果得出如下结论：①为使杯状金刚石砂轮径向磨损均匀，应使砂轮与刀具的重合度≥1，通过调节刃磨机床砂轮摆动架的摆幅和频率可达到这一要求。②分别增大砂轮旋转速度VC、恒定压力FA和PCD粒度，磨除率和磨耗比均随之增大。由于这三个工艺参数对磨除率和磨耗比影响程度最大，因此可通过改变其大小来提高刃磨效率，降低刃磨成本。③砂轮粒度、金刚石浓度、结合剂种类、冷却液浓度等均对磨除率和磨耗比有一定影响。
研究方向
PCD刀具的放电刃磨和金刚石砂轮机械刃磨技术目前仍不完善，今后的主要研究方向有以下几点：①刃磨后的 PCD刀具刃口质量及表面质量较差是放电刃磨工艺存在的突出问题；而金刚石砂轮机械刃磨工艺的主要缺点则是PCD刀具刃磨效率低、刃磨成本高。为解决这些关键问题，需要对影响刃磨质量、刃磨效率、刃磨成本的关键参数建立数学模型，深入研究工艺要素的作用机理及相互关系，通过对工艺参数进行综合优化，改善刃磨工艺系统的性能。②针对主要PCD 产品的刃磨工艺进行计算机辅助设计。③从理论上进一步深入研究PCD刃磨机理，以指导实用刃磨工艺的开发与完善。根据PCD材料的特性，
对现有刃磨工艺方法进行复合研究，探索行之有效的新型刃磨工艺。
随着PCD刀具应用领域的不断扩展，对PCD刀具刃磨工艺的研究显得日益重要，而此项研究的成果也必将有力推动PCD刀具的发展和推广应用。
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立方氮化硼www.tool-tool.com
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立方氮化硼 cubic boron nitride 立方结构的氮化硼,分子式为BN,其晶体结构(图1)类似金刚石,硬度略低于金刚石，为HV72000～98000兆帕,常用作磨料和刀具材料。 1957年,美国的R.H.温托夫首先研制成立方氮化硼。但至今尚未发现天然的立方氮化硼。
起源
立方氮化硼 CBN(Cubic Boron Nitride)是20世纪50年代首先由美国通用电气(GE)公司利用人工方法在高温高压条件下合成的，其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料，因此它与金刚石统称为超硬材料。
资料
立方氮化硼是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的，是继人造金刚石问世后出现的又一种新型高新技术产品。它具有很高的硬度、热稳定性和化学惰性，以及良好的透红外形和较宽的禁带宽度等优异性能，它的硬度仅次于金钢石，但热稳定性远高于金钢石，对铁系金属元素有较大的化学稳定性。立方氮化硼磨具的磨削性能十分优异，不仅能胜任难磨材料的加工，提高生产率，还能有效地提高工件的磨削质量。立方氮化硼的使用是对金属加工的一大贡献，导致磨削发生革命性变化，是磨削技术的第二次飞跃。
分类
立方氮化硼有单晶体和多晶烧结体两种。单晶体是把六方氮化硼和触媒在压力为3000～8000兆帕、温度为800～1900℃ 范围内制得。典型的触媒材料选自碱金属、碱土金属、锡、铅、锑和它们的氮化物。立方氮化硼的晶形有四面体的截锥、八面体、歪晶和双晶等。工业生产的立方氮化硼有黑色、琥珀色和表面镀金属的,颗粒尺寸通常在1毫米以下。它具有优于金刚石的热稳定性和对铁族金属的化学惰性，用以制造的磨具，适于加工既硬又韧的材料，如高速钢、工具钢、模具钢、轴承钢、镍和钴基合金、冷硬铸铁等。用立方氮化硼磨具磨削钢材时，大多可获得高的磨削比和加工表面质量。
制作方法
立方氮化硼多晶烧结体的主要制法有：①用立方氮化硼微粉和少量结合剂(如钴、铝、钛和氮化钛等)，在压力 4000～8000兆帕、温度为 1300～1900℃下烧结而成；②以立方氮化硼微粉和结合剂为一层，以硬质合金（片或粉）为一层，在上述压力、温度下把两者烧结在一起，制得带 硬质合金衬底的多晶烧结体，这种烧结体具有高的强度，同时保持立方氮化硼的原有理化性能，可制成直径达16毫米的圆片，切割加工成适当形状后，作为车刀和镗刀的刀头，适于切削淬火钢、铸铁和镍基合金等。
立方氦化硼(CBN)在切削加工中的应用
用PCBN刀片精车淬硬钢 加工硬铸铁和灰口铸铁 高速镗削铸件孔 铰削淬硬钢或硬铸件小孔
用于难加工材料的切削加工
采用 PCBN刀具精车淬硬钢，其工件硬度高于45HRC，效果最好。其切削速度一般为80～120m/min，工件硬度越高，切削速度宜取低值，如车硬度为 70HRC的工件，其切削速度宜选60～80m/min。精车的切深在0.1～0.3mm，进给量在0.05～0.025mm/r，精车后的工件表面粗糙度为Ra0.3～0.6μm，尺寸精度可达0.013mm。若能采用刚性好的标准数控车床加工，PCBN刀具的刚性好和刃口锋利，则精车后的工件表面粗糙度可达Ra0.3μm，尺寸精度可达0.01mm，可达到用数控磨床加工的水平。 如果机床刚性好，选用的切削速度较低，则选用PCBN复合刀片可精车断续表面。 精车加工余量一般为0.3mm左右，尽可能提高工件淬火前的尺寸精度和减少热变形，以保证精车时切削余量均匀，延长PCBN刀具的使用寿命。 精车一般不用切削液，因为在较高的切削速度下，大量的切削热由切屑带走，很少会停留在工件表面而影响加工表面质量和精度。 精车刀片宜选用强度和韧性高的80°菱形刀片，刀尖半径在0.8～1.2mm之间，为保护刀具刃口，使用前需用细油石倒棱。 精车淬硬工件是一门新工艺，实施前需做工艺试验，可用与工件材料、硬度和大小相同的棒料，在同类机床上进行精加工或粗加工试验，关键是要试验刀具与切削参数的选择及工艺系统是否有足够的刚性。该工艺目前国内已经采用，如一汽集团用PCBN刀具加工渗碳淬火(58～63HRC)的20CrMnTi变速箱齿轮拨叉槽，采用的工艺参数为Vc=150m/min,f=0.1mm/r，ap=0.2～0.3mm，实现了以车代磨。
加工硬铸铁
用PCBN刀具车削淬硬钢时，要求工件淬火硬度高于45～55HRC，加工硬铸铁时，只要硬度达到中等硬度水平(45HRC)，就会取得良好的加工效果。如汽车发动机缸盖上的排气阀座，该阀座是采用含铜、钼的高铬合金铸铁材料，其硬度一般约为44HRC，其阀座上孔采用锪(铰)、车两种工艺，大多是在专用自动线上加工，与枪铰导管孔一道进行。所采用的切削用量为：Vc=71.6m/min，Vf=26.5mm/min，ap=1.0mm，采用 BC拉削油，自采用PCBN刀具加工后，与以往采用的各种硬质合金刀片加工相比，刀具平均耐用度为1200件，加工表面粗糙度为Ra0.4μm，阀座面摆差 ≤0.05mm。东风汽车公司发动机厂自1988年使用PCBN刀具后，其效果一直保持稳定，较好地解决了引进设备的刀具国产化问题。随着中国汽车制造业的高速发展，国内刀具行业也异常活跃，蓬勃发展，国内外的刀具公司都看中了中国这个大市场，国际上著名的刀具和刀辅具公司及其产品几乎都进入了中国，如瑞典的Sadvik携旗下Coroman、Titex、Walter,等公司, 德国的Mapal、laitz、Guhring,以色列的Iscar、日本的OSG，大昭和等，美国的Valinite、Ingosoll,等。这些外国刀具公司在刚进入中国时，对中国超硬刀具市场的发展估计并不足，有的仅是委托中国代理商销售一部分刀具，售后服务等工作还未能有力跟上，逐渐地他们认识到这个市场的重要性，开始在中国设立办事处，并进而在中国进行直接销售，原来实行的单一代理方式也开始变化，近两年更有了新的本质的变化，很多国外刀具公司开始在中国设厂，直接在中国当地制造刀具、提供各种服务，如山高公司在上海设立了制造工厂，山特维克在廊坊设立了工厂，住友电气在天津设立了工厂，肯纳、欧士机等在上海都设有工厂，蓝帜公司最近在南京新扩建了其工厂，增加了刀具制造和刃磨设备，格林公司在上海的具有珩磨刀具制造和修磨功能的工厂也即将正式开业。*造和修磨各种客户需求的特殊刀具，其特点是反应快，不管批量大小，且能及时到现场进行直接技术支持。另外以舒伯哈特公司为首的专业做超硬刀具的公司也同样在上海设立了生产工厂，专门进行超硬刀具如金刚石刀具和CBN刀具的加工和修磨工作，其业务量也很大，帮助不少客户解决了超硬刀具的修磨工作。
高速铣削灰口铸铁
高速铣削灰铸铁时，一般粗加工当然可以使用K类硬质合金，精加工可用氦化硅陶瓷刀片。如在一个装有8 块刀片的端铣刀上改用只装对称式的两片PCBN刀片，并将切削速度提高4倍，其结果是金属切除率相同，而切削力却下降3/4，刀具寿命与加工质量超过前者。 对珠光体铸铁与冷硬铸铁，也宜采用PCBN刀具进行高速加工，与其它刀具材料比较，可提高切削速度、延长刀具寿命、降低了表面粗糙度。在高速镗杆上采用成对镶片PCBN镗刀与单片镗刀相比，其平衡性好，从而增加了镗杆的刚性，在给定的进给量下，采用PCBN双刀片镗孔可获得高的金属切除率与表面质量。 目前国内已有较多的发动机制造厂，对气缸体的缸孔(或缸套)精加工已使用PCBN刀具。如上海大众和一汽集团的发动机厂，缸孔精镗均采用PCBN刀片并可自动补偿(υc=500m/min，f=0.2mm/r，ap=0.1mm)。所以加工出的缸孔精度高、尺寸稳定，而且生产效率高，刀具寿命长。 对于小孔镗削，虽可使用陶瓷或涂层刀片，但刀片应带有负前角，这将增加切削和排屑的阻力，易使细长镗杆产生振动。若用PCBN刀具进行高速镗削，其孔的表面质量好、生产效率高。对这类工件的孔加工宜采用CBN电镀铰刀。这种铰刀是以其硬度为42HRC的45号钢或9CrSi钢作为基体，具有前后导向和切削部分，其基体制造精度要高，设计要合理。如其铰刀的前导向部分直径要小于切削刃部分直径0.04mm，切削区的长度要大于工件孔深，后导向的长度要大于切削区长度，其直径应小于切削刃部直径0.02mm。为了在铰削中能用切削液冲洗切屑和冷却润滑加工表面，其铰刀基体上开有两条较深的螺旋槽。 如某厂加工淬火钢工件孔f12.06±0.05mm，硬度为45HRC，底孔尺寸为f12±0.01mm，要求孔的圆柱度为0.005mm，表面粗糙度为 Ra0.2μm。采用一组五把的电镀CBN铰刀加工后，取得较好的经济效果。有的发动机制造厂采用金刚石或CBN电镀铰刀对气缸体的主轴承孔进行珩铰，代替原来的珩磨加工，使加工效率提高了数倍，且质量稳定。采用带正前角的PCBN刀具，选用适当的切削参数，即 Vc=100m/min,f=0.05～0.2mm，ap=0.1～0.2mm，采用极压型乳化液或油冷却液，可加工奥氏体不锈钢(45HRC)、高温合金钢、高锰钢、高强度钢及高镍合金钢等材料，可获得较高的加工效率和表面质量。
CBN砂轮在磨削加工中的应用
CBN 材料除用来制作刀具外，其最大的应用领域还是制成CBN磨具，用于高速高效磨削和珩磨加工，可使磨削效率大大提高，其磨削精度和质量提高一个等级。 磨削汽车零件——凸轮轴和曲轴 CBN砂轮在内孔磨削中的应用 采用CBN砂轮磨削齿轮 应用CBN磨具加工难加工材料及难加工面 汽车发动机上的凸轮轴具有多个凸轮，淬火后的凸轮粗磨及精磨是影响凸轮质量的关键工序。一般都是采用靠模仿形磨削，工件速度的提高受到限制，工件易产生磨削烧伤裂纹，采用靠模仿形磨削，其凸轮表面的轮廓曲线要受砂轮直径大小的影响，所以很难保证凸轮轮廓曲线的正确。生产实践证明，当砂轮直径大时，磨出的凸轮瘦，当砂轮直径小时，磨出的凸轮胖，只有当砂轮直径接近或等于磨削靠模凸轮的滚轮直径时(一般为f570mm)，其仿形误差接近于零，即磨出的凸轮表面轮廓曲线接近于靠模凸轮。在实际生产中，所用的砂轮直径一般都是从D600(或610)用到D500，与理想的砂轮直径(570)相差甚多，所以生产中总有大部分凸轮轴的凸轮曲线超标。为解决这个问题，我们在靠模仿形凸轮磨床上采用CBN砂轮磨削，可把CBN砂轮直径制成D575，CBN磨料层厚为 4～5mm，其磨轮的磨削最小直径是D565，磨削直径范围虽然只有10mm，但磨削零件数却相当于几十片普通砂轮，不仅可保证凸轮曲线正确，而且也不会产生磨削烧伤现象。 如Liton工业自动化公司用CBN砂轮磨削凸轮轴，其成本降低了50%，凸轮表面的疲劳强度提高了30%；东风汽车公司襄樊柴油发动机厂用陶瓷结合剂 CBN砂轮粗磨冷激铸铁凸轮轴，其凸轮磨削余量t=4～5mm，V砂=60m/s，工件转速n=100r/min,Vf=0.1mm/s，采用高速磨削液，CBN砂轮的寿命基本相当于20片刚玉磨料砂轮。内圆磨削的效率一直很低，其主要原因就是磨削速度、砂轮材质及磨杆的刚性问题。生产过程中用在修整砂轮、更换砂轮的时间几乎占了单件工时的1/3～1/5。如果内圆或沟槽磨削采用CBN电镀砂轮，并把砂轮速度提高，增大磨杆直径，便可适当提高工件转速与进给速度，不仅可保证孔(弧)径、槽宽尺寸与形位精度，表面粗糙度和避免烧伤，而且还可以成倍地提高加工效率，降低加工成本。 如国内某厂加工一个年产60万件的纺机滚动轴承套，磨f15.5+0.04的孔及相邻的弧槽，过去用铬刚玉(GG)砂轮，需用两道工序分别在两台M224 内圆磨床上加工，其槽(弧)径差及尺寸与孔的同轴度很难保证，且效率低，采用CBN砂轮后，加粗了磨杆，提高了进给量，节约了修整和更换砂轮的时间，彻底解决了原有问题。后又改为孔、沟同时磨，即在磨杆上装两个砂轮，使磨削效率提高1倍，节省了一台磨床。所加工的工件表面粗糙度为Ra0.63μm采用的磨削工艺参数：V砂=36m/s，V2=19m/min，f粗切=1μm/r,f精切=0.5μm/r，光磨时间t=bs，采用10%浓度的乳化值。齿轮磨削以往是采用单齿面与多齿面磨削，单齿面磨削虽然可获得较高的加工精度，但效率低，成本高，多齿面磨削虽生产效率高，但其加工质量比单齿磨削差。若采用 CBN砂轮磨削，无论采用单齿面磨削还是采用多齿面磨削，采用电镀CBN砂轮或陶瓷结合剂砂轮进行磨削，其效果极为显著： CBN砂轮可以制成精度较高的齿形，由于耐用度高，不频繁修整，不需经常调整机床，可获得稳定的齿廊、导程和节距精度。 可实现高速磨削与高进给率磨削齿面，粗糙度低且不会烧伤，可在提高磨削效率的条件下获得较高的齿轮精度(6～7级)。 CBN砂轮寿命长，磨削性能好，节约了砂轮更换修整、机床调整和工件检测等许多辅助时间。 对淬硬钢件或冷硬铸铁件孔的珩磨，可采用CBN珩磨油石，对高强度、高硬度和高热敏性的合金钢、不锈钢、耐热钢与合金，宜采用高硬度、高强度的CBN 砂轮，采用极压乳化液或高速磨削液进行冷却。对较长的导轨面或复杂型面、凸轮磨床的靠模轴等均宜采用CBN砂轮。
CBN材料在机械加工关键工序中的应用
CBN材料无论制作刀具或制作磨具，应用于高速切削或磨削，都可收到提高产品质量、提高加工效率、缩短加工周期和降低加工成本等显著效果。因此，在加工中，大力推广CBN刀(磨)具是提高制造技术的有力措施。但若普遍推广使用，尚有许多问题。 为了在生产中更好地推广使用CBN刀(磨)具，应做以下几方面的工作：
发挥CBN刀(磨)具研究院(所)的主导作用
实现三点一线联合开发，即CBN——工具制造——用户或CBN与工具制造——机床——用户共同开发CBN的应用
积极开展CBN刀 (磨)具制造与使用技术的研究
目前国内CBN材料生产厂家很多，产量也不少，但高质量的不多，CBN刀(磨)具的稳定用户更少。究其原因主要是机械加工部门对价格昂贵的CBN刀(磨) 具缺乏选择与使用的知识，采购来的CBN工具实效不多，在其经济紧缩的条件下，不敢轻易投资进行工艺试验。
用户需要提高产品质量意识
勇于提高制造技术要想解决这个问题，只有CBN刀(磨)具研究院(所)主动深入机械制造的生产单位，选择生产效率与质量的薄弱环节，且已具有或易于创造 CBN加工条件的点，与用户协商签订共同开发CBN应用合同。由工具研制单位负责免费提供试验用的CBN刀(磨)具，用户负责提供试验所需条件下组织生产试验。这就发挥了多方积极性，从CBN质量选择到工具制造，都会以最优、最快的速度进行，用户从准备试验条件到使用，见到了达到合同目标值的成果，不花试验费便解决了生产难题，很容易推广。而工具院(所)亦可在以后的供货中逐步回收利润，只要双方保持互惠、互利，协作关系便会更加巩固。我厂就是利用这种方式与多家研究院校开发了很多新技术。在机械加工中的许多加工难点，虽然可用CBN工具来解决，但就目前条件，不是国内哪家所能单独做到的，因为并非凡是 CBN工具都有奇特的和万能的加工能力。我们也曾用过CBN刀片精镗硼缸套，其效果并不比新型陶瓷刀片好。
质量原因
其原因是多方面的，如CBN质量、含量、品牌规格及结合剂等是否适合硼铸铁的加工。至于CBN磨具影响的磨削效果的因素就更多了，除自身原材料的质量、配比和磨具制造技术外，还有使用条件与技术。如磨削速度(应用高速磨削速度)、磨床刚性好、无振动、有自动精细进给及修整补偿机构、适当的磨削参数和冷却液等，这些都是相辅相成的重要因素，靠有关方面共同努力，各自提高自家产品的质量，相互促进，才能使CBN工具与专用设备成功地用于生产。用户希望使用具有实效的CBN工具，为此，要求工具制造单位，除了尽快提高CBN工具的制造技术外，还应对产品的质量建立明确的鉴定标准与方法，分布某些性能参数，如刀具的CBN含量与品牌、磨具的硬度与CBN精度、浓度等，在此基础上进行生产使用试验，以便充分发挥用户的生产经验，对不同的切削参数与冷却液所取得的加工结果进行对比分析，使CBN工具得到质的提高。CBN工具的适用范围、使用条件和应用的技术配套(如设备和冷却液等)，用户可正确选用和使用CBN工具。 21世纪是高科技时代，产品必须是有高性能、高质量才有市场，企业才有生命力。为此，应尽快提高制造技术水平，而推广使用CBN工具提高制造技术是一种有力措施，这不仅需要有关主管部门的有力资助和支持，有组织、有计划地逐步推广CBN工具的技术配套与使用，同时也要求用户勇于接受新材料、新技术，改变过去陈旧的生产观念与管理方法，即刀(磨)具均消耗费用指标很低，只许占产品成本的1/100左右，而不是以提高生产效率和保证产品质量为准，这样会限制优质高效的刀(磨)具应用与先进设备生产能力的发挥。实践证明，CBN刀(磨)具的成效不仅可提高产品的加工质量，而且也可提高经济效益。
PCBN 刀具的制造工艺
PCBN刀具的制造主要通过CBN粉末和结合剂经超高压高温烧结而成.大致步骤有;混合粉末--模压成型/与硬质合金底层组装成整体--超高压高温烧结 --深加工. 关键技术在于CBN与结合剂的选择与配比,超高压高温烧结工艺参数的确定.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、航空機械鉸刀、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
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立方氮化硼 cubic boron nitride 立方结构的氮化硼,分子式为BN,其晶体结构(图1)类似金刚石,硬度略低于金刚石，为HV72000～98000兆帕,常用作磨料和刀具材料。 1957年,美国的R.H.温托夫首先研制成立方氮化硼。但至今尚未发现天然的立方氮化硼。
起源
立方氮化硼 CBN(Cubic Boron Nitride)是20世纪50年代首先由美国通用电气(GE)公司利用人工方法在高温高压条件下合成的，其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料，因此它与金刚石统称为超硬材料。
资料
立方氮化硼是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的，是继人造金刚石问世后出现的又一种新型高新技术产品。它具有很高的硬度、热稳定性和化学惰性，以及良好的透红外形和较宽的禁带宽度等优异性能，它的硬度仅次于金钢石，但热稳定性远高于金钢石，对铁系金属元素有较大的化学稳定性。立方氮化硼磨具的磨削性能十分优异，不仅能胜任难磨材料的加工，提高生产率，还能有效地提高工件的磨削质量。立方氮化硼的使用是对金属加工的一大贡献，导致磨削发生革命性变化，是磨削技术的第二次飞跃。
分类
立方氮化硼有单晶体和多晶烧结体两种。单晶体是把六方氮化硼和触媒在压力为3000～8000兆帕、温度为800～1900℃ 范围内制得。典型的触媒材料选自碱金属、碱土金属、锡、铅、锑和它们的氮化物。立方氮化硼的晶形有四面体的截锥、八面体、歪晶和双晶等。工业生产的立方氮化硼有黑色、琥珀色和表面镀金属的,颗粒尺寸通常在1毫米以下。它具有优于金刚石的热稳定性和对铁族金属的化学惰性，用以制造的磨具，适于加工既硬又韧的材料，如高速钢、工具钢、模具钢、轴承钢、镍和钴基合金、冷硬铸铁等。用立方氮化硼磨具磨削钢材时，大多可获得高的磨削比和加工表面质量。
制作方法
立方氮化硼多晶烧结体的主要制法有：①用立方氮化硼微粉和少量结合剂(如钴、铝、钛和氮化钛等)，在压力 4000～8000兆帕、温度为 1300～1900℃下烧结而成；②以立方氮化硼微粉和结合剂为一层，以硬质合金（片或粉）为一层，在上述压力、温度下把两者烧结在一起，制得带 硬质合金衬底的多晶烧结体，这种烧结体具有高的强度，同时保持立方氮化硼的原有理化性能，可制成直径达16毫米的圆片，切割加工成适当形状后，作为车刀和镗刀的刀头，适于切削淬火钢、铸铁和镍基合金等。
立方氦化硼(CBN)在切削加工中的应用
用PCBN刀片精车淬硬钢 加工硬铸铁和灰口铸铁 高速镗削铸件孔 铰削淬硬钢或硬铸件小孔
用于难加工材料的切削加工
采用 PCBN刀具精车淬硬钢，其工件硬度高于45HRC，效果最好。其切削速度一般为80～120m/min，工件硬度越高，切削速度宜取低值，如车硬度为 70HRC的工件，其切削速度宜选60～80m/min。精车的切深在0.1～0.3mm，进给量在0.05～0.025mm/r，精车后的工件表面粗糙度为Ra0.3～0.6μm，尺寸精度可达0.013mm。若能采用刚性好的标准数控车床加工，PCBN刀具的刚性好和刃口锋利，则精车后的工件表面粗糙度可达Ra0.3μm，尺寸精度可达0.01mm，可达到用数控磨床加工的水平。 如果机床刚性好，选用的切削速度较低，则选用PCBN复合刀片可精车断续表面。 精车加工余量一般为0.3mm左右，尽可能提高工件淬火前的尺寸精度和减少热变形，以保证精车时切削余量均匀，延长PCBN刀具的使用寿命。 精车一般不用切削液，因为在较高的切削速度下，大量的切削热由切屑带走，很少会停留在工件表面而影响加工表面质量和精度。 精车刀片宜选用强度和韧性高的80°菱形刀片，刀尖半径在0.8～1.2mm之间，为保护刀具刃口，使用前需用细油石倒棱。 精车淬硬工件是一门新工艺，实施前需做工艺试验，可用与工件材料、硬度和大小相同的棒料，在同类机床上进行精加工或粗加工试验，关键是要试验刀具与切削参数的选择及工艺系统是否有足够的刚性。该工艺目前国内已经采用，如一汽集团用PCBN刀具加工渗碳淬火(58～63HRC)的20CrMnTi变速箱齿轮拨叉槽，采用的工艺参数为Vc=150m/min,f=0.1mm/r，ap=0.2～0.3mm，实现了以车代磨。
加工硬铸铁
用PCBN刀具车削淬硬钢时，要求工件淬火硬度高于45～55HRC，加工硬铸铁时，只要硬度达到中等硬度水平(45HRC)，就会取得良好的加工效果。如汽车发动机缸盖上的排气阀座，该阀座是采用含铜、钼的高铬合金铸铁材料，其硬度一般约为44HRC，其阀座上孔采用锪(铰)、车两种工艺，大多是在专用自动线上加工，与枪铰导管孔一道进行。所采用的切削用量为：Vc=71.6m/min，Vf=26.5mm/min，ap=1.0mm，采用 BC拉削油，自采用PCBN刀具加工后，与以往采用的各种硬质合金刀片加工相比，刀具平均耐用度为1200件，加工表面粗糙度为Ra0.4μm，阀座面摆差 ≤0.05mm。东风汽车公司发动机厂自1988年使用PCBN刀具后，其效果一直保持稳定，较好地解决了引进设备的刀具国产化问题。随着中国汽车制造业的高速发展，国内刀具行业也异常活跃，蓬勃发展，国内外的刀具公司都看中了中国这个大市场，国际上著名的刀具和刀辅具公司及其产品几乎都进入了中国，如瑞典的Sadvik携旗下Coroman、Titex、Walter,等公司, 德国的Mapal、laitz、Guhring,以色列的Iscar、日本的OSG，大昭和等，美国的Valinite、Ingosoll,等。这些外国刀具公司在刚进入中国时，对中国超硬刀具市场的发展估计并不足，有的仅是委托中国代理商销售一部分刀具，售后服务等工作还未能有力跟上，逐渐地他们认识到这个市场的重要性，开始在中国设立办事处，并进而在中国进行直接销售，原来实行的单一代理方式也开始变化，近两年更有了新的本质的变化，很多国外刀具公司开始在中国设厂，直接在中国当地制造刀具、提供各种服务，如山高公司在上海设立了制造工厂，山特维克在廊坊设立了工厂，住友电气在天津设立了工厂，肯纳、欧士机等在上海都设有工厂，蓝帜公司最近在南京新扩建了其工厂，增加了刀具制造和刃磨设备，格林公司在上海的具有珩磨刀具制造和修磨功能的工厂也即将正式开业。*造和修磨各种客户需求的特殊刀具，其特点是反应快，不管批量大小，且能及时到现场进行直接技术支持。另外以舒伯哈特公司为首的专业做超硬刀具的公司也同样在上海设立了生产工厂，专门进行超硬刀具如金刚石刀具和CBN刀具的加工和修磨工作，其业务量也很大，帮助不少客户解决了超硬刀具的修磨工作。
高速铣削灰口铸铁
高速铣削灰铸铁时，一般粗加工当然可以使用K类硬质合金，精加工可用氦化硅陶瓷刀片。如在一个装有8 块刀片的端铣刀上改用只装对称式的两片PCBN刀片，并将切削速度提高4倍，其结果是金属切除率相同，而切削力却下降3/4，刀具寿命与加工质量超过前者。 对珠光体铸铁与冷硬铸铁，也宜采用PCBN刀具进行高速加工，与其它刀具材料比较，可提高切削速度、延长刀具寿命、降低了表面粗糙度。在高速镗杆上采用成对镶片PCBN镗刀与单片镗刀相比，其平衡性好，从而增加了镗杆的刚性，在给定的进给量下，采用PCBN双刀片镗孔可获得高的金属切除率与表面质量。 目前国内已有较多的发动机制造厂，对气缸体的缸孔(或缸套)精加工已使用PCBN刀具。如上海大众和一汽集团的发动机厂，缸孔精镗均采用PCBN刀片并可自动补偿(υc=500m/min，f=0.2mm/r，ap=0.1mm)。所以加工出的缸孔精度高、尺寸稳定，而且生产效率高，刀具寿命长。 对于小孔镗削，虽可使用陶瓷或涂层刀片，但刀片应带有负前角，这将增加切削和排屑的阻力，易使细长镗杆产生振动。若用PCBN刀具进行高速镗削，其孔的表面质量好、生产效率高。对这类工件的孔加工宜采用CBN电镀铰刀。这种铰刀是以其硬度为42HRC的45号钢或9CrSi钢作为基体，具有前后导向和切削部分，其基体制造精度要高，设计要合理。如其铰刀的前导向部分直径要小于切削刃部分直径0.04mm，切削区的长度要大于工件孔深，后导向的长度要大于切削区长度，其直径应小于切削刃部直径0.02mm。为了在铰削中能用切削液冲洗切屑和冷却润滑加工表面，其铰刀基体上开有两条较深的螺旋槽。 如某厂加工淬火钢工件孔f12.06±0.05mm，硬度为45HRC，底孔尺寸为f12±0.01mm，要求孔的圆柱度为0.005mm，表面粗糙度为 Ra0.2μm。采用一组五把的电镀CBN铰刀加工后，取得较好的经济效果。有的发动机制造厂采用金刚石或CBN电镀铰刀对气缸体的主轴承孔进行珩铰，代替原来的珩磨加工，使加工效率提高了数倍，且质量稳定。采用带正前角的PCBN刀具，选用适当的切削参数，即 Vc=100m/min,f=0.05～0.2mm，ap=0.1～0.2mm，采用极压型乳化液或油冷却液，可加工奥氏体不锈钢(45HRC)、高温合金钢、高锰钢、高强度钢及高镍合金钢等材料，可获得较高的加工效率和表面质量。
CBN砂轮在磨削加工中的应用
CBN 材料除用来制作刀具外，其最大的应用领域还是制成CBN磨具，用于高速高效磨削和珩磨加工，可使磨削效率大大提高，其磨削精度和质量提高一个等级。 磨削汽车零件——凸轮轴和曲轴 CBN砂轮在内孔磨削中的应用 采用CBN砂轮磨削齿轮 应用CBN磨具加工难加工材料及难加工面 汽车发动机上的凸轮轴具有多个凸轮，淬火后的凸轮粗磨及精磨是影响凸轮质量的关键工序。一般都是采用靠模仿形磨削，工件速度的提高受到限制，工件易产生磨削烧伤裂纹，采用靠模仿形磨削，其凸轮表面的轮廓曲线要受砂轮直径大小的影响，所以很难保证凸轮轮廓曲线的正确。生产实践证明，当砂轮直径大时，磨出的凸轮瘦，当砂轮直径小时，磨出的凸轮胖，只有当砂轮直径接近或等于磨削靠模凸轮的滚轮直径时(一般为f570mm)，其仿形误差接近于零，即磨出的凸轮表面轮廓曲线接近于靠模凸轮。在实际生产中，所用的砂轮直径一般都是从D600(或610)用到D500，与理想的砂轮直径(570)相差甚多，所以生产中总有大部分凸轮轴的凸轮曲线超标。为解决这个问题，我们在靠模仿形凸轮磨床上采用CBN砂轮磨削，可把CBN砂轮直径制成D575，CBN磨料层厚为 4～5mm，其磨轮的磨削最小直径是D565，磨削直径范围虽然只有10mm，但磨削零件数却相当于几十片普通砂轮，不仅可保证凸轮曲线正确，而且也不会产生磨削烧伤现象。 如Liton工业自动化公司用CBN砂轮磨削凸轮轴，其成本降低了50%，凸轮表面的疲劳强度提高了30%；东风汽车公司襄樊柴油发动机厂用陶瓷结合剂 CBN砂轮粗磨冷激铸铁凸轮轴，其凸轮磨削余量t=4～5mm，V砂=60m/s，工件转速n=100r/min,Vf=0.1mm/s，采用高速磨削液，CBN砂轮的寿命基本相当于20片刚玉磨料砂轮。内圆磨削的效率一直很低，其主要原因就是磨削速度、砂轮材质及磨杆的刚性问题。生产过程中用在修整砂轮、更换砂轮的时间几乎占了单件工时的1/3～1/5。如果内圆或沟槽磨削采用CBN电镀砂轮，并把砂轮速度提高，增大磨杆直径，便可适当提高工件转速与进给速度，不仅可保证孔(弧)径、槽宽尺寸与形位精度，表面粗糙度和避免烧伤，而且还可以成倍地提高加工效率，降低加工成本。 如国内某厂加工一个年产60万件的纺机滚动轴承套，磨f15.5+0.04的孔及相邻的弧槽，过去用铬刚玉(GG)砂轮，需用两道工序分别在两台M224 内圆磨床上加工，其槽(弧)径差及尺寸与孔的同轴度很难保证，且效率低，采用CBN砂轮后，加粗了磨杆，提高了进给量，节约了修整和更换砂轮的时间，彻底解决了原有问题。后又改为孔、沟同时磨，即在磨杆上装两个砂轮，使磨削效率提高1倍，节省了一台磨床。所加工的工件表面粗糙度为Ra0.63μm采用的磨削工艺参数：V砂=36m/s，V2=19m/min，f粗切=1μm/r,f精切=0.5μm/r，光磨时间t=bs，采用10%浓度的乳化值。齿轮磨削以往是采用单齿面与多齿面磨削，单齿面磨削虽然可获得较高的加工精度，但效率低，成本高，多齿面磨削虽生产效率高，但其加工质量比单齿磨削差。若采用 CBN砂轮磨削，无论采用单齿面磨削还是采用多齿面磨削，采用电镀CBN砂轮或陶瓷结合剂砂轮进行磨削，其效果极为显著： CBN砂轮可以制成精度较高的齿形，由于耐用度高，不频繁修整，不需经常调整机床，可获得稳定的齿廊、导程和节距精度。 可实现高速磨削与高进给率磨削齿面，粗糙度低且不会烧伤，可在提高磨削效率的条件下获得较高的齿轮精度(6～7级)。 CBN砂轮寿命长，磨削性能好，节约了砂轮更换修整、机床调整和工件检测等许多辅助时间。 对淬硬钢件或冷硬铸铁件孔的珩磨，可采用CBN珩磨油石，对高强度、高硬度和高热敏性的合金钢、不锈钢、耐热钢与合金，宜采用高硬度、高强度的CBN 砂轮，采用极压乳化液或高速磨削液进行冷却。对较长的导轨面或复杂型面、凸轮磨床的靠模轴等均宜采用CBN砂轮。
CBN材料在机械加工关键工序中的应用
CBN材料无论制作刀具或制作磨具，应用于高速切削或磨削，都可收到提高产品质量、提高加工效率、缩短加工周期和降低加工成本等显著效果。因此，在加工中，大力推广CBN刀(磨)具是提高制造技术的有力措施。但若普遍推广使用，尚有许多问题。 为了在生产中更好地推广使用CBN刀(磨)具，应做以下几方面的工作：
发挥CBN刀(磨)具研究院(所)的主导作用
实现三点一线联合开发，即CBN——工具制造——用户或CBN与工具制造——机床——用户共同开发CBN的应用
积极开展CBN刀 (磨)具制造与使用技术的研究
目前国内CBN材料生产厂家很多，产量也不少，但高质量的不多，CBN刀(磨)具的稳定用户更少。究其原因主要是机械加工部门对价格昂贵的CBN刀(磨) 具缺乏选择与使用的知识，采购来的CBN工具实效不多，在其经济紧缩的条件下，不敢轻易投资进行工艺试验。
用户需要提高产品质量意识
勇于提高制造技术要想解决这个问题，只有CBN刀(磨)具研究院(所)主动深入机械制造的生产单位，选择生产效率与质量的薄弱环节，且已具有或易于创造 CBN加工条件的点，与用户协商签订共同开发CBN应用合同。由工具研制单位负责免费提供试验用的CBN刀(磨)具，用户负责提供试验所需条件下组织生产试验。这就发挥了多方积极性，从CBN质量选择到工具制造，都会以最优、最快的速度进行，用户从准备试验条件到使用，见到了达到合同目标值的成果，不花试验费便解决了生产难题，很容易推广。而工具院(所)亦可在以后的供货中逐步回收利润，只要双方保持互惠、互利，协作关系便会更加巩固。我厂就是利用这种方式与多家研究院校开发了很多新技术。在机械加工中的许多加工难点，虽然可用CBN工具来解决，但就目前条件，不是国内哪家所能单独做到的，因为并非凡是 CBN工具都有奇特的和万能的加工能力。我们也曾用过CBN刀片精镗硼缸套，其效果并不比新型陶瓷刀片好。
质量原因
其原因是多方面的，如CBN质量、含量、品牌规格及结合剂等是否适合硼铸铁的加工。至于CBN磨具影响的磨削效果的因素就更多了，除自身原材料的质量、配比和磨具制造技术外，还有使用条件与技术。如磨削速度(应用高速磨削速度)、磨床刚性好、无振动、有自动精细进给及修整补偿机构、适当的磨削参数和冷却液等，这些都是相辅相成的重要因素，靠有关方面共同努力，各自提高自家产品的质量，相互促进，才能使CBN工具与专用设备成功地用于生产。用户希望使用具有实效的CBN工具，为此，要求工具制造单位，除了尽快提高CBN工具的制造技术外，还应对产品的质量建立明确的鉴定标准与方法，分布某些性能参数，如刀具的CBN含量与品牌、磨具的硬度与CBN精度、浓度等，在此基础上进行生产使用试验，以便充分发挥用户的生产经验，对不同的切削参数与冷却液所取得的加工结果进行对比分析，使CBN工具得到质的提高。CBN工具的适用范围、使用条件和应用的技术配套(如设备和冷却液等)，用户可正确选用和使用CBN工具。 21世纪是高科技时代，产品必须是有高性能、高质量才有市场，企业才有生命力。为此，应尽快提高制造技术水平，而推广使用CBN工具提高制造技术是一种有力措施，这不仅需要有关主管部门的有力资助和支持，有组织、有计划地逐步推广CBN工具的技术配套与使用，同时也要求用户勇于接受新材料、新技术，改变过去陈旧的生产观念与管理方法，即刀(磨)具均消耗费用指标很低，只许占产品成本的1/100左右，而不是以提高生产效率和保证产品质量为准，这样会限制优质高效的刀(磨)具应用与先进设备生产能力的发挥。实践证明，CBN刀(磨)具的成效不仅可提高产品的加工质量，而且也可提高经济效益。
PCBN 刀具的制造工艺
PCBN刀具的制造主要通过CBN粉末和结合剂经超高压高温烧结而成.大致步骤有;混合粉末--模压成型/与硬质合金底层组装成整体--超高压高温烧结 --深加工. 关键技术在于CBN与结合剂的选择与配比,超高压高温烧结工艺参数的确定.
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Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.
BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.
BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.
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