PCBN工具的钎焊技术优化

金刚石工具虽在一定范围内显示出极大的优越性，但在金属切削领域仍存在一定的缺陷和应用限制：①PDC刀具的耐热性较低，当切削温度超过800℃时，金刚石就会石墨化或与硬质合金衬底中的Co反应诱导石墨化。②天然金刚石单晶工具的脆性较大，对振动比较敏感，因此只适合于切削量不大的精加工，且对机床精度、刚性要求高，不适宜粗加工和有一定冲击性的加工。③金刚石单晶具有各向异性，不同方向上的硬度、耐磨性都不一样。故天然金刚石单晶刀具在制作时，必须进行结晶方向的选择，这增加了生产工艺的复杂性，同时刃磨也十分困难。④PDC工具若要耐磨则需用粗粒金刚石，但此时脆性增加易崩刃，反之用细粒金刚石则耐磨性低。⑤金刚石刀具一般不宜用于加工钢铁类黑色金属材料，这缘于金刚石与铁族金属在切削高温下易反应，导致切削能力下降或消失，同时易形成积瘤或粗糙度增加。

立方氮化硼（PCBN）是继人工合成出金刚石之后出现的第二种利用超高压、高温技术获得的超硬材料，其硬度、耐磨性仅次于金刚石，而热稳定性、化学稳定性比金刚石高得多，在很多场合与金刚石互为补充，尤其是使用PCBN刀具加工黑色金属效果很好。

PCBN刀具是0.5mm左右的PCBN层直接烧结在硬质合金基体上形成的复合整体，具有很高的硬度和耐磨性。作为单晶的CBN，硬度为7300～9000HV，仅次于金刚石的硬度。在加工淬火钢及灰口铸铁时，PCBN刀具的耐磨性比硬质合金、陶瓷和金刚石刀具都高得多，同时加工精度也很高。

PCBN刀具具有很高的热稳定性。CBN的耐热性可达1400～1600℃，而金刚石超过800℃就易石墨化或与其他元素反应。PCBN虽然含有黏结剂，但热稳定性仍很高，直到1400℃才有少量CBN转化为hBN而开始软化。因此，PCBN刀具非常适合在高速、高温和干切条件下对黑色金属件进行加工。

PCBN刀具具有很高的化学稳定性。CBN同金刚石不一样，在1300℃以前不与铁族金属产生化学作用，这是PCBN刀具能够加工淬火钢和铸铁的主要原因；而且不会产生因化学反应造成的黏结磨损和扩散磨损。而用金刚石加工钢铁类材料时，会有明显的黏结和扩散磨损，故磨耗快，加工效果不好。需要指出的是，在高温下，CBN与水会产生化学反应，发生这种水解反应会造成CBN大量消耗。因此在湿式切削时，要注意选择无水切削液；高温下切削时，可以采用干切。

PCBN刀具具有较好的导热性。(www.xing528.com)

PCBN刀具具有较低的摩擦因数。它与淬火钢的摩擦因数为0.2～0.3，这样PCBN刀具在切削时会明显减小切削力，降低切削温度，而且使切屑易于排出，同时加工精度得到较大提高。

PCBN刀具的可加工性好，同用PDC制造刀具一样，PCBN的形状、耐磨性、角度和衬底形状等都可以通过激光加工方便地控制和制造。

PCBN刀具的缺点是抗弯强度不高，钎焊性能较差，不能用含水切削液，价格昂贵。

PCBN刀具主要用于粗车、半精车或精车各种高硬度（一般达55HRC以上）的淬硬钢，如模具钢、高速钢、轴承钢、各种碳素工具钢和合金钢等高硬度材料。在淬硬钢的加工中可以实现以车代磨，提高了加工效率。PCBN刀具还可用在坐标镗床上以代替坐标磨床，这样生产效率可以大幅度提高；PCBN刀具也可以用于很难加工的淬硬钢封闭表面以及车螺纹，以代替螺纹磨。PCBN刀具在汽车件加工上已经成功应用于汽车缸体缸孔、主轴承孔精镗、精铣燃烧室面、精镗气门阀座孔等。在高温合金的加工中，PCBN刀具具有独特的优势：在1000℃的切削温度下加工高温合金，PCBN刀具仍可保持较高的硬度和强度。

CBN的直接钎焊采用银铜钛和银铜铟钛钎料，真空钎焊，工艺难度大，钎料价格昂贵，生产率低。PCBN的钎焊难点在于钎缝的高温强度难于达到使用要求。PCBN的钎焊必须采用专用高银钎料，防止钎焊过程中CBN与硬质合金分离，钎焊工艺并没有特殊要求。