三爪卡盘数控加工工艺分析（国之重器刹车盘专项车削PCBN刀片的制备工艺）

三爪卡盘数控加工工艺分析（国之重器刹车盘专项车削PCBN刀片的制备工艺）球磨混料阶段，按照表1所示的比例将原料放入行星球磨机的球磨罐中进行高能球磨，充分混合使物料混合均匀。由于粉体粒度超细，需要采用湿式球磨工艺。CBN微粉预处理阶段，需要将立方氮化硼微粉用稀盐酸酸洗去除其中的金属杂质，再用稀氢氧化钠溶液碱处理至中性后进行分离，然后依次用蒸馏水和无水乙醇分别清洗数次后进行真空干燥，彻底去除微粉中的水分和乙醇。通过现有的文献以及研究结果，对CBN含量、粒度、结合剂种类、粒度及不同配比的大量试验，最终确定了一种铸铁类零件精加工用PCBN刀具材料的配方如下：(2) PCBN刀具材料的制备工艺流程PCBN刀具材料的制备工艺流程主要包括“CBN微粉预处理—球磨混料—烘干造粒—毛坯压制—合成块组装—高温高压烧结”等步骤。

前面关于刀具选择中介绍了立方氮化硼刀具（PCBN刀具）材料具有优秀的耐磨性、高硬度、化学稳定性以及抗冲击性等优点，使其能特别适应现在日益严酷的竞争环境，已成为现代切削加工中不可缺少的工具，尤其适合汽车工业领域数控自动加工行业的应用。PCBN刀具的干式硬态切削符合绿色制造发展的大方向，是现代机械制造技术实现高速高效技术的首选，越来越多的厂家要求“以车代磨、以铣代磨”，需要研制适合精加工用的超硬刀具。本文介绍了一种主要应用于铸铁类零件精加工的高CBN含量的细晶粒PCBN刀具材料的制备方法，并对制备过程中的关键问题进行了探讨。

刹车盘铸铁类零件精加工用PCBN刀具的制备

(1) PCBN刀具原材料的组分配比

目前，PCBN刀具分为高含量CBN和低含量CBN两种，其中，低含量CBN的PCBN刀具主要用于淬火钢的加工，而高含量CBN的PCBN刀具主要用于铸铁类零件的加工；在具体原材料使用方面的进展主要表现为所用CBN微粉的粒度向粗、细两极化发展，结合剂以增韧化为主要目的。在相同含量CBN条件下，CBN微粉粒度越粗，聚晶立方氮化硼刀具抗机械磨损的能力越强，但工件表面光洁度不好，适合工件的粗加工；CBN微粉粒度越细，聚晶立方氮化硼刀具的耐磨性越好，抗压强度越高，工件表面光洁度越好，适合工件的精加工，但粒度越细，混料与烧结越困难。

通过现有的文献以及研究结果，对CBN含量、粒度、结合剂种类、粒度及不同配比的大量试验，最终确定了一种铸铁类零件精加工用PCBN刀具材料的配方如下：

(2) PCBN刀具材料的制备工艺流程

PCBN刀具材料的制备工艺流程主要包括“CBN微粉预处理—球磨混料—烘干造粒—毛坯压制—合成块组装—高温高压烧结”等步骤。

CBN微粉预处理阶段，需要将立方氮化硼微粉用稀盐酸酸洗去除其中的金属杂质，再用稀氢氧化钠溶液碱处理至中性后进行分离，然后依次用蒸馏水和无水乙醇分别清洗数次后进行真空干燥，彻底去除微粉中的水分和乙醇。

球磨混料阶段，按照表1所示的比例将原料放入行星球磨机的球磨罐中进行高能球磨，充分混合使物料混合均匀。由于粉体粒度超细，需要采用湿式球磨工艺。

烘干造粒阶段，由于湿式球磨工艺需要添加分散介质，需要将球磨均匀的粉体放入真空干燥箱中干燥烘干，以彻底去除粉体中的分散介质，然后通过造粒工艺将粉料制成颗粒粉末。

毛坯压制阶段，利用压机将造粒完成的原料颗粒粉末压制成不同形状的块体毛坯，放入相应形状的碳模中，并在碳模两端用黏结剂各黏附一个碳片，封装成内合成体，然后放入300℃的真空炉中干燥4h备用。

合成块组装阶段，将两个封装干燥后的内合成体装入叶腊石块中，两端依次装入金属钛片和导电钢圈，装配成合成块后放入150℃的烘箱中干燥2h备用。

高温高压烧结阶段，将干燥后的合成块放入六面顶压机中烧结合成铸铁类零件精加工用PCBN刀具，合成压力6.5GPa，合成温度1650℃，合成时间6-20min。

说完了制备工艺，昨天听了行业专家的讲课，了解了CBN刀片含量与选择跟大家分享以下：

1. CBN低含量刀片：陶瓷结合剂组合，硬度较低，但弥补了高含量CBN刀片耐热性和化学惰性低的缺陷。CBN含量45~65%，微粒度结构（1~4μm）；
2. CBN高含量刀片：采用金属陶瓷结合剂，硬度高、耐磨性好、抗冲击和抗破损性能好，可用于粗加工和断续加工。（CBN含量为80~95%）用于加工铸铁系材料。
3. CBN含量对切削加工的分析：①、低含量的CBN刀片选择：适合于加工淬硬钢，低含量CBN刀片耐热性能好，可适应加工高硬度工件产生较高的切削温度，控制刀片发生月牙湾磨损、化学扩散磨损；②、低含量的CBN刀片适合较高的切削速度，在连续加工中表现优异。

加工淬火钢CBN含量与切削速度

高含量CBN刀片的选择：

• 加工淬火钢，温度较低条件下，用中、高含量的CBN刀具加工淬火钢有更好的表现，因刀具刃口含更多的CBN颗粒，其耐磨性更优越；
• 加工淬火钢，较低的切削速度（120m/min以下）、使用切削液时，工件硬度稍低等，切削区域温度有所降低，也可用中高含量CBN刀具耐磨性更高。
• 加工淬火钢，低于断续加工，往往切削速度低，可采用高含量CBN刀片；
• CBN刀具在高速切削铸铁件如刹车盘时，切削铸铁温度高时也可选择中含量的CBN刀具表现的更佳；
• 灰铁的铁素体含量稍高时，CBN刀具在，也可选择中、低含量的CBN刀具；
• 因灰铁HT250，各个厂家化学成分、金相组织、时效工艺等，对CBN刀具寿命会有一定影响。

很多厂家会拿PCBN刀具与陶瓷刀具作比较，PCBN刀具除耐热性和热稳定性稍差以外，其余性能均优于陶瓷刀具。

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