當(dāng)時(shí)這些材料在機(jī)械加工領(lǐng)域的主要用途是作磨料，1977年又成功開(kāi)發(fā)了金剛石燒結(jié)體(PCD)和CBN燒結(jié)體(PCBN)，并制造成了刀片，使人造超硬材料的用途進(jìn)一步擴(kuò)展，由磨削擴(kuò)展到了切削，迎來(lái)了切削加工技術(shù)發(fā)展的新曙光。
1955年采用高溫高壓的方法獲得了人造金剛石。1957年以高溫高壓的方法合成了立方氮化硼(CBN)。這些人造材料大大地豐富了材料寶庫(kù)，開(kāi)辟了“超硬材料”的新領(lǐng)域。
實(shí)踐已經(jīng)證明：用于切削有色金屬時(shí)，金剛石刀具的耐用度較硬質(zhì)合金刀具可提高幾十甚至幾百倍：立方氮化硼(CBN)雖然它的應(yīng)用稍遜色與金剛石，但卻是目前可用于加工硬化黑色金屬的最硬的刀具材料。許多切削加工概念，如綠色加工，以車(chē)代磨，以銑代磨，硬態(tài)加工，高速切削，干式切削等都因超硬傲居的應(yīng)用而起，超硬刀具已成為推動(dòng)現(xiàn)代切削技術(shù)向高端快速發(fā)展的重要因素。
分類(lèi) / 特點(diǎn)
金剛石類(lèi)：
天然單晶，人造單晶，聚晶復(fù)合片，CVD厚模金剛石.
氮化硼類(lèi)：
聚晶復(fù)合片，整體CBN燒結(jié)片.
01單晶金剛石
最早是由天然單晶金剛石制造的高端高精度刀具，由于天然金剛石不可再生，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)市面上90%以上的單晶金剛石都是采用的是人造單晶。由于是純金剛石，所以耐磨性極高，并可以刃磨出很鋒利的刃口。
缺點(diǎn)：
? 單晶金剛石具有各向異性，對(duì)加工要求高.
? 制造刀具受到單晶自身尺寸的影響.
? 成本較高.
02聚晶復(fù)合片
高溫高壓下由超硬微粉顆粒加結(jié)合劑制造而成，由硬質(zhì)合金層與超硬材料層組成，目前約90%以上的超硬材料刀具都是由聚晶復(fù)合片制造而成?？梢郧懈畛伤璧娜我庑螤钤僦谱鞯毒?，質(zhì)量可控。
缺點(diǎn)：
? 由于有結(jié)合劑與超硬材料顆粒的問(wèn)題，在刃磨的時(shí)候存在最小微觀崩刃的問(wèn)題.
? 制造小型刀具難度較大.
03整體CVD厚膜金剛石片
在硅或金屬鉬基體上采用化學(xué)氣相沉積方法沉積金剛石，金剛石膜穩(wěn)定生長(zhǎng)一定時(shí)間后達(dá)到所需的厚度并從基體上脫落，形成自支撐金剛石片?？筛鶕?jù)需要，采用激光切割，研磨拋光等工藝加工成各種形狀使用.
特點(diǎn)：
? 相比單晶而言，厚模金剛石是純凈的金剛石，沒(méi)有單晶的各項(xiàng)異性，一致性，耐磨性極好.
? 相比PCD復(fù)合片，沒(méi)有金剛石顆粒與結(jié)合劑的問(wèn)題，能刃磨出良好的切削刃，極小的刀尖圓弧.
? 可以切割成任意的形狀.
04整體CBN
特點(diǎn)：
? 整體為黑色，由CBN微粉與結(jié)合劑直接燒結(jié)而成，多用于機(jī)夾刀具，實(shí)踐證明：在鑄鐵加工，軋輥加工，各種粗加工領(lǐng)域(大切深，大余量，抗沖擊)優(yōu)勢(shì)明顯.
超硬制造
一般分為基體制備，超硬材料選取與準(zhǔn)備，釬焊，刃磨等，檢測(cè).
01基體制備
基體的制備必須考慮刀具實(shí)際使用的條件.
要確保：能安裝，可定位，要考慮到刀具使用過(guò)程的各種基本要求.
02超硬材料選取與準(zhǔn)備
選擇合適的超硬材料，并制定成指定的形狀.
03焊接方式
注：目前超硬材料采用釬焊方式較多.
釬焊特點(diǎn)：
? 釬焊接頭強(qiáng)度高。
? 釬焊接頭韌性好。
? 釬焊接頭一般比較簡(jiǎn)單和快速易制。
? 釬焊能完美地連接異種材料。
? 釬焊溫度相對(duì)較低。
考慮因素：
? 合適的焊料選取.
? 很好的配合和合適的間隙.
? 潔金屬表面與適當(dāng)?shù)拇植诙?
? 給零件適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù).
? 適宜的加熱方式.
關(guān)于合適的焊料選取
一般來(lái)說(shuō)國(guó)產(chǎn)內(nèi)的超硬刀具制造廠家都是采用類(lèi)似的焊料(膏)
金剛石聚晶復(fù)合片的焊接采用的一般都是銀基焊料(膏)
氮化硼復(fù)合片的焊接一般采用的都是銅基焊料(膏)
單晶金剛石，整體CBN的焊接由于是金屬與非金屬的連接通常采用是活性焊料(膏)
關(guān)于配合和適合的間隙
間隙太大-強(qiáng)度不夠，間隙一旦超過(guò)0.3mm，就不要釬焊了。焊接強(qiáng)度=焊料本身的強(qiáng)度;
間隙太小-毛細(xì)管吸作用不明顯，因?yàn)殁F料是通過(guò)毛細(xì)管吸作用填滿(mǎn)釬焊接頭間隙。
一般來(lái)說(shuō)，焊接完后的間隙為0.03-0.15為合適。
注：以上間隙數(shù)值，隨工藝，焊接母材料的不同有所不同，一般高頻釬焊取小值，爐中釬焊取大值，但是不論在什么情況下，一旦間隙超過(guò)0.3都不會(huì)獲得理想的焊機(jī)強(qiáng)度.
焊接面剖面圖
Q&A
Q：CBN刀具應(yīng)用?
A：
高速切削：主要體現(xiàn)在普通灰鑄鐵領(lǐng)域，由于灰鑄鐵原材料的價(jià)格上漲，和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)逐漸增大。最初采用硬質(zhì)合金刀片加工灰鑄鐵最高線速度不能超過(guò)350m/min，反之則會(huì)劇烈磨損。但采用CBN刀具加工灰鑄鐵最高線速度可達(dá)到1500m/min(不考慮機(jī)床剛性的基礎(chǔ)上)，而且保證高的耐磨性，和高的被加工工件的表面質(zhì)量
重載切削：主要體現(xiàn)在高硬度鑄鐵/鑄鋼等領(lǐng)域，如軋輥、泵材質(zhì)用于大型設(shè)備上，毛坯件加工余量大，需要耐磨性和抗沖擊韌性兼優(yōu)的切削刀具加工，而CBN刀具一次吃刀深度可達(dá)到10mm，大大提高生產(chǎn)效率。
干式切削：不管加工哪一類(lèi)材質(zhì)，CBN刀具均采用干式切削的加工方式，CBN刀具其高溫紅硬性強(qiáng)，可承受1200℃的高溫狀態(tài)下正常切削，保證優(yōu)異的耐用度。而且減少了采用切削液加工工件所帶來(lái)的不必要的成本，保證良好的生產(chǎn)環(huán)境
本文由超硬銑刀整理，此文觀點(diǎn)不代表本站觀點(diǎn)
