摘要：介紹PCBN 刀具的結(jié)構(gòu)型式的發(fā)展，并著重介紹SECOMAX 新的整體刀片牌號CBN300的特性，最后結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)介紹SECO公司的整體CBN300刀片在上海通用汽車有限公司動力總成廠柔性線上高速銑削灰口鑄鐵缸體平面-線速度達(dá)2000m/min的成功應(yīng)用實(shí)例，展現(xiàn)PCBN銑刀在提高加工效率上表現(xiàn)出的優(yōu)秀品質(zhì)。
　　
　　切削刀具材料的不斷進(jìn)步在機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展中扮演重要角色。使用新刀具材料帶來的性能提高及刀具壽命的增加使得按嚴(yán)格的尺寸精度和表面粗糙度要求來確保大量生產(chǎn)零件的互換性成為可能。
　　
　　PCBN（立方氮化硼）是自然界中硬度僅次于金剛石的礦物質(zhì)（顯微硬度達(dá)8000～9000HV）。用PCBN材料制造的刀片是加工黑色金屬硬度最高的刀片。它的良好的熱硬性（耐熱達(dá)1400～1500℃）、抗氧化性（在1200～1300℃也不與鐵系材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)）和抗斷裂韌性賦予PCBN系列刀片在實(shí)際切削中表現(xiàn)出極其優(yōu)秀的特性。目前60%PCBN刀具用于汽車制造業(yè)，包括用于汽車發(fā)動機(jī)箱體、剎車盤、傳動軸、氣缸孔、發(fā)動機(jī)進(jìn)出氣閥座等。另外，20%的PCBN刀具用于重型設(shè)備（如軋輥等）的加工。PCBN刀具在許多需要提高加工效率的加工中也很受歡迎。隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，尤其是汽車制造業(yè)中柔性生產(chǎn)線（FMS）的大量應(yīng)用為PCBN新牌號材料的應(yīng)用提供很好的契機(jī)。
　　
　　1 SECOMAX 系列CBN 刀片技術(shù)性能指標(biāo)
　　
　　從表1可以看出PCBN的發(fā)展歷程:從原先只有一個刃口的釬焊式刀片發(fā)展到整體式刀片（多至8個刃口）。SECO公司的CBN100整體刀片是CBN10的改進(jìn)型，CBN100是細(xì)顆粒的整體PCBN刀片，PCBN含量（50%）較少，其低熱傳導(dǎo)性的特性可使切削熱集中在切削區(qū)域，可大大改善淬硬鋼精加工時的效果。CBN100可用于淬硬鋼，硬化處理過的合金及燒結(jié)鋼等一些高硬度材料的精加工，CBN150中的PCBN含量（45%）也較低，是將PCBN材料焊接在硬質(zhì)合金基體上的一種刀片，具有非常出色的抗沖擊韌性，可用于切削狀況比較惡劣甚至斷續(xù)切削的較高硬度工件的加工。
　　
　　CBN300是在CBN30基礎(chǔ)上用特殊工藝改變顆粒度尺寸大小得到的抗沖擊牌號，可用于斷續(xù)切削。CBN300是一種純CBN燒結(jié)體，含PCBN量（90%）較高。具有很好的耐磨性、優(yōu)良的導(dǎo)熱性和抗沖擊性，同已有的PCBN產(chǎn)品相比，是一種新的更成熟的PCBN產(chǎn)品。可用于珠光體灰口鑄鐵的粗精加工、淬硬鋼粗加工、冷硬鑄鐵的加工、錳鋼的加工甚至硬質(zhì)合金等材料的加工。由于其良好的抗沖擊性，CBN300不僅可用于車削硬材料（HRC>45），同時在銑削工件上也表現(xiàn)卓越，完成了PCBN刀片從車削應(yīng)用到銑削應(yīng)用的飛躍。
　　
　　2 CBN300在銑削加工中的應(yīng)用
　　

　　銑削加工切削力的變化規(guī)律 根據(jù)Weilenmann推導(dǎo)端銑時切削力的途徑可得出計算公式，單個銑刀齒的切削力為:
　　
　　式中f——刀尖銑削點(diǎn)的進(jìn)給方向角。
　　
　　根據(jù)以上公式可以得出單個銑刀齒的切削力隨f角的變化曲線，如圖2所示。單個銑刀齒的平均切削力為
　　
　　不同溫度下刀具材料的硬度比較 CBN300同陶瓷、硬質(zhì)合金比較具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性和抗沖擊性。圖3是CM、TP200、CBN300三種刀具材料在不同溫度下硬度的比較，顯示了CBN300良好的熱硬性。
　　
　　硬質(zhì)合金與CBN300切削參數(shù)對比 加工工件：真空泵鑄蓋：材料:HT200。刀具材料分別選用硬質(zhì)合金和CBN300，其切削參數(shù)和刀具使用壽命如表2所示。
　　3 CBN300銑削加工實(shí)例
　　
　　CBN300在銑削加工灰鑄鐵時效果最好，刀具壽命為一般PCBN刀片的4倍。而對于正在使用陶瓷刀片的工廠來說，CBN300可以提高50倍刀具壽命，切削線速度可達(dá)2000m/min。
　　近年來，PCBN在珠光體灰口鑄鐵發(fā)動機(jī)的平面銑削加工上表現(xiàn)了不凡的特性，我們已成功地將CBN300運(yùn)用于上海通用汽車公司(SGM)新建成的發(fā)動機(jī)柔性生產(chǎn)線上銑削發(fā)動機(jī)缸體平面，銑削線速度vc達(dá)1600m/min，甚至高達(dá)2000m/min這不僅大大提高了發(fā)動機(jī)的加工效率，縮短了加工時間，從而也提升了發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線的適應(yīng)能力。表3為CBN300與硬質(zhì)合金銑削灰鑄鐵發(fā)動機(jī)缸體平面切削參數(shù)的對比。展現(xiàn)了PCBN銑刀提高加工效率的優(yōu)秀品質(zhì)。
　　
　　4 結(jié)束語
　　
　　21世紀(jì)是高科技時代，產(chǎn)品必須具有高性能、高質(zhì)量才有市場，企業(yè)才有生命力。為此，應(yīng)盡快提高制造技術(shù)水平。對金屬加工業(yè)而言，推廣使用PCBN刀具來提高制造技術(shù)是一種有力的措施，而推廣應(yīng)用新技術(shù)、新產(chǎn)品不僅需要有關(guān)主管部門的有力資助和支持，有組織、有計劃地逐步推廣PCBN刀具的技術(shù)配套與使用，同時也要求用戶勇于接受新材料、新技術(shù)，改變過去陳舊的生產(chǎn)觀念與管理方法。目前刀具平均消耗費(fèi)用指標(biāo)很低，只占產(chǎn)品成本的1/100左右。如果不以提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量為準(zhǔn)，便會限制優(yōu)質(zhì)高效的刀具應(yīng)用與先進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)能力的發(fā)揮。實(shí)踐證明，PCBN刀具的成效不僅可提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量，而且也可提高經(jīng)濟(jì)效益。