PCD/PCBN 切削刀具的特点多晶金刚石（PCD）和多晶立方氮化硼（PCBN）刀具虽然其 成本较高，但是这种刀具能成为提高生产率的最好工具。过去，除非是特殊加工不可缺少的，PC D?PCBN刀具几乎不为实际加工所采用。因为PCD?PCBN刀具成本太高。如今，尽管P CD?PCBN刀具仍然有点昂贵，然而其质量与可靠性已提高，从而使PCD?PCBN刀具在汽车、航空航天以及医疗设备等工业领域的许多机械加工中具有较 强的竞争性。在刚性较好的机床和刀架上安装PCD?PCBN刀具，生产厂家可充分利用PCD?PCBN所具有的潜能来提高生产率。同时在各种机械加工应用 中，PCD?PCBN刀具为生产厂家提供了更大的切削刀具的选择余地，使他们在改善成本提高生产率时有了更有利的机会。PCD?PCBN刀具有三种基本形 式：整体式、全断面式和刀尖式。尺寸较大、较厚的新型PCBN整体刀具，具有良好的耐磨耐冲击特性。刀具良好的耐磨性和耐冲击性，是加工含铁素体少于 １０％的铸铁材料的关键手段。刀具耐磨、耐冲击性的提高，对于汽车行业加工合金铸铁零件也是尤为重要的。从前，这类合金铸铁零件只有通过磨削才能加工完 工。粗加工合金铸铁时，刀具必须经受由铸造工艺遗留下来的表面裂纹、残砂和其它原有的表面不连续所引起的断续切削。好的耐磨性在精加工中也起很大的作用， 对于含铬２８％～３０％、硬度在６８～７０HRC之间的工件尤其是这样。整体PCBN刀片在两边都有多个切削刃，因而降低了单位生产零件的刀具成本。其横 剖面有４．７６mm厚，比传统刀具３．１７mm还厚，这使刀片在标准的垫片式硬质合金刀把槽上，能可靠安装。PCBN刀片也有做成全断面的和刀尖形的。全 断面刀片有一个完整的PCBN顶面，烧结在一个硬质合金基底上，只在刀片的一边提供多切削刃，这种刀片比整体刀片便宜些。刀尖形刀片是在硬质合金基底的一 角上焊接一块PCBN刀片。刀尖形刀片要么是单切削刃，要么是双切削刃。现在用的PCBN刀片大多数是刀尖形的。无论是全断面形的，还是刀尖形的刀片都按 工业标准尺寸制造，与整体刀片一样，可以安装于标准刀杆刀片槽内和铣刀槽上。PCBN刀具更适合于加工硬零件PCBN制成的刀具最适应于硬零件的切削加 工。实际上，被加工零件硬度的下限是４５HRC。如果用PCB N刀具加工硬度低于４５HRC的零件，就将产生刀痕。在粗加工中，用整体PCBN刀具切削加工的最大切削深度，在４．７６mm～６．４mm的范围内变化， 加工白铁和其它硬的高铬铁最大切削深度约为４．７６mm，加工非合金的纯铸铁最大切削深度为６．４mm。精加工的切削速度范围从加工高铬铁的 １０７～１２２m?min到加工灰铸铁的高达２１３４m?min内变化。一切用PCBN刀具的加工，都要求使用刚性非常好的工具、夹具、主轴和机床。恰当 的PCBN 刀具精加工切削速度随着工件材料、材料高度以及零件的尺寸和形状的不同而显著变化。例如，你可以在加工洛氏硬度６０～６２HRC的硬化钢时，以０． ５１mm的切削深度达到１８３m?m in的切削速度；进给量为０．０５～０．１mm?rev可以加工出较低的表面粗糙度；材料越硬要求的切削速度越高。但是，切削速度大于约１９８m?min 时，将导致过度磨损。加工普通铸铁可以用非常高的切削速度。刀尖形PCBN刀具无论是用于粗加工还是精加工都是既经济又可靠的。但是在有些场合要求使用整 体刀具和全断面形刀具。粗镗带有铸造毛刺的气缸衬里的中间部位，就是一个典型的例子。当用刀尖形刀具以非常准确的切削深度加工时，工件上的毛刺最终能使 PCBN刀片偏离正确的位置。强有力的整体和全断面PCBN刀具能消除这类问题。整体和全断面刀具都能够重新刃磨，这样就能延长刀具寿命，从而补偿它们的 较高成本。为了获得整体刀具的最好成本效益，应该使用整体刀具两边的切削刃。当前，PCBN刀具的最大发展领域是高硬切削 ———具有洛氐硬度６０～６５HRC的诸如齿轮、轴和轴承等汽车发动机合金钢零件的精加工。从传统观点来看，这样的零件只有经过磨削才能制成。而且，零件 的尺寸公差非常小，表面粗糙度非常精细。而高硬切削使得这种同样的结果在一个CNC车床上得以实现，且价格仅只有在CNC 磨床上加工同样加工质量零件成本的一半，另外车床的维护成本也较低。高硬切削由于切削深度仅为０．３～０．３８mm，可用低成本的PCBN刀尖形刀具。美 国先进Carboloy材料公司的试验结果表明，用刀尖形PCBN连续加工被硬化的钢零件（６０～６２HRC），获得的表面粗糙度为０．２μm或更小。 PCBN刀具的干切削PCBN刀具虽然在切削中有足够的硬度抵抗切削热所引起的变形，但是它很脆，如果加冷却液，由于温度骤降易发生刀刃崩裂。所以用PC BN刀具加工零件时，一般应该干切削，特别是在断续切削的情形，加工时决不能使用冷却液。刀具的刃磨质量对于PCBN刀具加工的成功与否影响很大，为了延 长刀具寿命，必须用适当的刀具刃磨方法来加强刀具的切削刃。PCBN刀具刃磨随着加工材料和粗精加工的不同而变化。精加工铸铁时，刀具刃磨量微小，而在强 力粗加工白铁时，需要刃磨出一个宽３．８mm，有１５°的T 形刀刃棱面。你也可以用刀刃棱面与细微刃磨相结合的方法进行刀具刃磨，在刀具上加一个刀刃棱面来加强切削刃强度。例如，将一个２０°的刀刃棱面加到一个 ９０°的刀具角上，可得到１１０ °的刀具角。此角越大，切削刃强度越好。由于被加强的PCBN刀具切削刃改变了背离刀刃的切削力方向，一般应该保持刀刃棱面与工件材料的硬度相对应。铸铁 粗加工时，T形刀刃棱面约为０．２mm宽，２０°；铸铁精加工时，只需一个轻微的刃磨量即可。加工硬度为６５RC的钢时，刀具的T形刀刃棱面的宽度应为 ０．１～０．２mm、角度为２０°。PCD刀具加工有色合金现在，广大生产用户已经克服刀尖颤震。他们发现PCD刀具具有成本低效益好。因为在大多数有色 金属的加工中，PCD刀具明显优于硬质合金刀具，这并不是由于加工材料本身有任何发展。目前所用的大多数PCD刀具是刀尖形的。人们将一块PCD刀片焊在 硬质合金刀杆的一角上，PCD 刀块尺寸已经在工业上标准化了，可用在标准刀杆的刀槽内和铣刀槽上。与硬质合金刀具不一样的是，PCD刀具不能转位，只有单刀刃。标准尺寸的全断面PCD 刀具，有一个完整的PCD顶面，被烧结在硬质合金基底上。虽然全断面的刀具开始时的成本较高，但是它是可转位的，能够在刀具的一侧提供多个切削刃。购买 时，这种刀具常常是圆形的，以便得到最多的刀刃。起初全断面P CD刀具主要用于特殊场合。安全可靠的刀片固位在PCD刀具应用中起着关键作用，特别是对于旋转刀具。现在将楔片与螺丝钉组合使用，如同圆锥形刀具与楔片 一样，提高了刀具的固定性。普通螺纹与压板式设计，以及用悬挂刀杆的刀具、刀杆上直接焊接了PCD刀片都能提供必要的刚性。刚性良好的刀具装置能提供 PCD刀具更可靠的效果。牢固的工件夹具和刚性良好的机床、主轴等也能够改善加工特性。如今的CNC车床和加工中心都具备PCD?PCBN切削刀具所要求 的刚度。在安装新设备时，加工车间的环境必须加以考虑，要使环境更加适合于高性能的PCD?P CBN切削刀具。精铣铝制汽车导管的刀具，常常是将刀尖形PCD刀具与普通硬质合金刀具组合起来使用。以便用来切削在一定切削深度处所遇到的铸造毛刺。这 些铸造毛刺容易连续地冲击掉P CD刀片与硬质合金刀体焊点，而最终使PCD刀片移位。PCD刀尖形刀具能以大约PCD刀片长度的６０％为最大切削深度进行铣削。即使以最大切削深度或低 于最大切削深度加工，毛刺仍然能使PCD刀片在刀具上移位。这个问题可以在铣刀上加一些普通硬质合金刀片加以解决。安装在铣刀上的这些硬质合金刀片在铣刀 的轴向和径向要稍作调整。这样一来，硬质合金刀具就可在PC D刀片的前面切掉毛刺，为PCD刀具的精加工做好预加工。刀尖形PCD刀具的另一个重要应用，是在所谓“立体化”工艺中精加工汽车零件。铸造厂为了节约货 船运费和便于收集粗加工铝制气缸头等切屑，用于回炉再循环。他们用一把PCD切削刀具，以非常大的金属去除率，半精加工铸件，包括铸件的顶面、底面、侧面 和棱等，被加工后的机械零件呈长方体形，很容易装卸和包装。由于零件占据较少的空间，使得货船运费下降。生产制造厂商要提高生产率，进行零件的连续加工， 延长刀具寿命（消除频繁换刀），应用PCD刀尖形刀具时，可使其在硬质合金上有一点倾斜。 PCD刀具在加工高硅铝制汽车零件时，诸如气缸头、引擎机体、导管、变速箱和车轮等都优于磨削加工。用PCD刀具加工时，有效地排屑是十分重要的。PCD 刀具产生的切屑非常快，加工系统必须连续、迅速地将切屑从工作区排除掉。冷却剂、空气雾、冷冻空气以及它们的综合都将产生影响。PCD刀具切削速度高达 ３０４８m?min，这就要求必须带有有效的排屑装置和一个刚性的机床和操作系统，现在的 CNC机床和加工中心都容易达到此速度。
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