机械加工中使用的超硬材料刀具介绍

超硬材料刀具目前主要有单晶金刚石刀具，聚晶金刚石（PCD）刀具，化学气相沉积（CVD）的金刚石刀具，聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具等。它不仅是加工高硬度材料的理想刀具，而且用超硬材料刀具替代普通刀具进行切削，可以实现铸、锻毛坯件的高速、高效加工和／或一次性完成粗、精加工。超硬材料刀具是完全适用于高速、精密和自动化加工的。尤其是在以车代磨、以铣代磨方面，它适用于成形、仿形及定尺寸的精密磨削，并使磨削质量显着提高、磨削效率得到数倍乃至数十倍的提高。它不但能防止工件表面烧伤、微裂纹、缺口、变质层过深等缺陷，而且能提高工效、降低消耗和磨削成本。它具有高效、低耗、适应性强、制造周期短等优点。目前已在汽车、摩托车、航空、矿山、电子、玻璃等行业机械加工中得到广泛应用。1、在机械加工中的的应用

1.1 在车削加工中的的应用

1.1.1 车削钢件

加工淬硬钢时，超硬材料刀具能以车代磨。由于切削的深度比磨削高十几倍，可提高效率4倍以上，加工成本下降到原来的1／5。

用PCBN刀具精车硬度高于45HRC的淬硬钢效果最好，切削速度一般为80～120M／MIN。高硬度工件切削速度宜取低值，如硬度为70HRC的工件，切削速度宜选60～80M／MIN。精车的切削深度在0.1～0.3MM，进给量在0.05～0.025MM／R，加工表面粗糙度为RA0.3～0.6μM，尺寸精度可达0.013MM。若采用刚性好的标准数控车床，且PCBN刀具的刚性好、刃口锋利，则精车表面粗糙度可达RA0.3μM，尺寸精度0.01MM，可达到数控磨床加工的水平。

某厂原采用磨削工艺加工小齿轮，一班仅能加工100个；现采用PCBN刀具车削，切削参数采用：V＝60～120MM／MIN，F≤0.12MM／R，AP≤0.1MM，一班能加工400个小齿轮。此外，分摊到每个齿轮的加工成本也有所下降。

如用PCBN刀具加工渗碳淬火的20CRMNTI汽车变速箱同步器套拨叉（HRC58～62），切削速度V＝150MM／MIN，进给量？＝0.1MM／R，AP＝0.2～0.3MM，刀具切削行程达到9.58KM。以车代磨后，效率提高4倍以上，加工成本降低为原来磨削工艺的1／3～1／2。

荷兰HEMBRUG公司在MIKROTURNCNC系列超精车床上采用PCBN刀具精车淬硬EN21轴承钢（HRC62）、美国国家标准工艺研究院Y。KEVINCHOU和CHRISJ。EVANS采用SUMITOMOBN系列PCBN刀具加工AISIM50钢（HRC62～64）、英国DEBEERS工业金刚石公司M。A。FLEMING在DELTATURN40车床上采用AMBORITEDBN45刀具车削EN31轴承钢等，都实现了纳米切削。

超硬材料刀具加工钢件的例子还有使用长城机床厂的CK7820数控车床加工重型汽车变速器中的二轴的20CRMNTIHA3多档花键沉割槽（HRC58～63）、使用1A616机床加工矿山机械的45号钢Φ48H6传动轴（HRC42～45）、在可无级变速的CA6140车床上使用PCBN刀具精密车削GCR15淬硬轴承钢工件（分别为30HRC、40HRC、50HRC、60HRC和64HRC）等。