1 引言
　　切削刀具材料的不斷進(jìn)步在制造技術(shù)的發(fā)展中具有非常重要的作用。新材料帶來(lái)刀具性能的提高和刀具壽命的增加，使得按照嚴(yán)格的尺寸精度和表面粗糙度要求確保大批量生產(chǎn)零件的互換性成為可能。
　　PCBN(聚晶立方氮化硼)是自然界中硬度僅次于金剛石的礦物質(zhì)(顯微硬度達(dá)HV8000～9000)。對(duì)加工黑色金屬而言，PCBN材料制造的刀片是硬度最高的。PCBN系列刀片良好的熱硬性(耐熱性達(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))和抗斷裂韌性使其在切削加工中表現(xiàn)出極其優(yōu)秀的特性，目前已廣泛地應(yīng)用于超硬材料(HRC > 45)的加工中。此外，PCBN在許多需要提高加工效率的應(yīng)用中也很受歡迎。
　　隨著現(xiàn)代制造業(yè)尤其是汽車制造業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)高速切削、硬態(tài)加工、高穩(wěn)定性加工及干式切削等先進(jìn)切削加工理念研究的不斷深入，推動(dòng)了CNC 加工技術(shù)的迅猛發(fā)展和數(shù)控機(jī)床的普遍使用，可實(shí)現(xiàn)高效率、高穩(wěn)定性、長(zhǎng)壽命加工的超硬刀具的生產(chǎn)及應(yīng)用也日漸普及。汽車行業(yè)大量柔性生產(chǎn)線(FMS)為PCBN刀具新牌號(hào)材料的應(yīng)用提供了很好的契機(jī)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約60%的PCBN刀具用于汽車制造業(yè)，20%的PCBN刀具用于重型設(shè)備(軋輥等)的加工。
　　2 SECOMAX系列PCBN刀片的發(fā)展
　　SECOMAX系列PCBN刀片的各項(xiàng)技術(shù)性能見(jiàn)表1。

　　從表1可見(jiàn)SECO公司PCBN刀片從釬焊式刀片(僅一個(gè)刃口)到整體式刀片(多至8個(gè)刃口)的發(fā)展過(guò)程：CBN100 刀片是CBN10 的改進(jìn)，它是細(xì)顆粒的整體PCBN刀片，PCBN含量較低(50%)，其具有的低熱傳導(dǎo)特性可使切削熱集中在切削區(qū)域，大大改善淬硬鋼的精加工效果。CBN150 中的PCBN含量也較低(40%)，由于其結(jié)構(gòu)是將PCBN材料焊接在硬質(zhì)合金基體上，因此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)切削時(shí)對(duì)較高硬度工件的加工。CBN300 是一種純CBN 燒結(jié)體，PCBN含量較高(達(dá)90%)，是在CBN30 基礎(chǔ)上采用粗顆粒(22µm)粉末和特殊的燒結(jié)工藝得到的抗沖擊牌號(hào)，具有很好的耐磨性、導(dǎo)熱性和抗沖擊韌性，可用于斷續(xù)切削。與已有的PCBN產(chǎn)品相比，CBN300 是一種新的更成熟的PCBN產(chǎn)品。CBN300刀片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 不僅可用于車削加工，同時(shí)在銑削工件時(shí)也表現(xiàn)卓越，解決了超硬材料不能用于銑削加工的難題，實(shí)現(xiàn)了PCBN刀片從車削應(yīng)用到銑削應(yīng)用的飛躍。CBN300在銑削加工灰鑄鐵時(shí)的刀具壽命可達(dá)到普通PCBN刀片的4 倍；與陶瓷刀片比較，采用CBN300 刀片可以提高刀具壽命50 倍，切削速度可達(dá)2000m/min。

　　端銑時(shí)切削力的變化規(guī)律
　　圖1為端銑時(shí)的切削關(guān)系示意圖。根據(jù)Weilenmann的推導(dǎo)，端銑時(shí)切削力的計(jì)算公式如下：
　　單個(gè)銑刀齒的切削力 Fsz=bhks (1)
　　式中：b ——切削寬度，b=a/sink(mm)
　　ks——單位切削力
　　h——切削厚度，h=Sssink(mm)；其中k為主偏角，Ss為進(jìn)給量，圖1 中，Ss≈Szsinf，f為刀尖銑削點(diǎn)的進(jìn)給方向角根據(jù)式(1)可得到單個(gè)銑刀刀齒的切削力隨f角的變化曲線(如圖2 所示)。單個(gè)銑刀齒的平均切削力為
　　
　　式中：f1——切削開(kāi)始處的進(jìn)給方向角
　　f2——切削終止處的進(jìn)給方向角
　　face=symbol>f3——端銑時(shí)的接觸角
　　CBN300 刀片的特性
　　良好的熱硬性：圖3是CM、TP200、CBN300等三種不同的刀具材料在不同溫度下的硬度變化曲線。圖3 所示曲線顯示了CBN300 具有良好的熱硬性。因此，與陶瓷、硬質(zhì)合金比較，CBN300 具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性和抗沖擊性。
　　極高的壽命與生產(chǎn)效率
　　分別采用硬質(zhì)合金刀片和CBN300 銑削真空泵鑄蓋，工件材料為HT200，粗、精加工所用切削參數(shù)及刀具壽命見(jiàn)表2。

　　由表中數(shù)據(jù)可見(jiàn)，無(wú)論是粗加工還是精加工，采用CBN300 的生產(chǎn)效率都非常高：在ap不變的情況下，Vc比采用硬質(zhì)合金刀具時(shí)高出10 倍以上，Vf為硬質(zhì)合金刀具的10倍；粗加工時(shí)CBN300的刀具壽命比硬質(zhì)合金刀具高1倍，而精加工時(shí)則為硬質(zhì)合金刀具壽命的6倍。
　　適合安裝CBN 刀片的銑刀盤
　　山高刀具公司曾首創(chuàng)世界上第一把八面刃銑刀，使銑刀刀片的有效切削刃增長(zhǎng)顯著。目前山高公司開(kāi)發(fā)的銑刀種類很多，銑刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證了切削輕快同時(shí)刀片壽命長(zhǎng)。適合安裝CBN 刀片的銑刀盤主要有如下幾類：
　　圓形刀片銑刀盤：R220.70(直徑f63～200mm)，最大轉(zhuǎn)速12800～7200，齒數(shù)6～12，適合粗、精加工；刀片型號(hào)：RNMN090300E，CBN300
　　四方形刀片銑刀盤：R220.74(直徑63～200mm)，主偏角75 度，適于粗、精加工；刀片型號(hào)：SNEN0903ENE，CBN300。
　　八角形刀片銑刀盤：R220.43(直徑63～500mm)，主偏角45 度，適用于粗加工；刀片型號(hào)：OFEN070405TN - MD16，CBN300。
　　銑刀盤R220.30(80～355mm)，用于精加工；刀片型號(hào)：SEEX1203AFTN - MD13，CBN300。
　　4 銑削加工實(shí)例
　　分別用CBN300(刀片型號(hào)SNMN090312S 用于粗加工、刀片型號(hào)SNMN0903ENS 用于精加工)和硬質(zhì)合金刀具(刀片型號(hào)SPKT1504AZN)銑削灰鑄鐵缸體平面，加工用切削參數(shù)與刀具壽命對(duì)比見(jiàn)表3。

　　從表3中可知：采用CBN300銑削灰鑄鐵缸體平面時(shí)，不僅完全滿足加工要求，而且其生產(chǎn)效率和刀具壽命均比硬質(zhì)合金刀具高出數(shù)倍。
　　5 結(jié)語(yǔ)
　　PCBN刀具具備了高效率、高耐磨性、加工后工件表面粗糙度低、刀具壽命長(zhǎng)等優(yōu)良的特性，在銑削加工中應(yīng)用PCBN刀具不僅可提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量，而且可大幅度提高加工生產(chǎn)效率，滿足現(xiàn)代工業(yè)高效生產(chǎn)的需要，具有很好的推廣價(jià)值。