Поликристаллический кубический нитрид бора (PCBN)

CBN представляет собой полиморфный материал на основе нитрида бора. Его высокие механические свойства обусловлены его кристаллической структурой и ковалентной связью. Он производится промышленным способом с 1957 года, начиная с гексагонального нитрида бора, подвергнутого воздействию высоких давлений (8 ГПа) и температур (1500°C). Обладая более низкой твёрдостью (<4500 HV), чем алмаз (> 9000 HV), CBN является вторым по твёрдости синтетическим материалом.

Зерна CBN спекаются вместе со связующим веществом с образованием композита PCBN -поликристаллический кубический нитрид бора.

Размер, форма и соотношение CBN/связующее определяют различные марки PCBN. Содержание кристаллов CBN колеблется от 40 до 95%, тогда как связующим может быть Co, рабочая керамика.

Если необходимо выполнить прерывистую резку (фрезерование) чугунных отливок, рекомендуется высокое содержание CBN и качество матрицы Co. Низкое содержание CBN и керамическая матрица могут быть использованы при отделочных работах. Печатная плата обычно рекомендуется для токарной обработки, фрезерования и сверления отливок из перлитного чугуна, как серого, так и ковкого, но ее не следует использовать для отливок из ферритного чугуна. Феррит обладает высокой реакционной способностью и вызывает деградацию CBN из-за диффузии бора внутри ферритной матрицы.

Также известно о деградации PCBN при вращении термически напыленных слоев на осях турбин из-за сложного химического воздействия охлаждающей жидкости.

Кубический нитрид бора и условия резания

При использовании PCBN условия резания могут быть очень высокими, например Fc = 1 800 м /мин, fz ^ 0,3 l мм / z при обработке пластинчатого серого чугунного литья (GG25) со сроком службы инструмента 1200 м/ зуб. В случае отливок из мартенситного (55 HRC) или белого (55 HRC) чугуна можно использовать скорость резания в диапазоне 100-200 м/мин при скорости подачи около 0,15 мм/z. Рекомендации производителей инструментов более консервативны: 300-900 м/мин для серого чугуна и 100-300 м/мин для ковкого чугуна.

При использовании скоростей резания более 1500 м/мин на режущей кромке может образоваться слой оксида алюминия, образующийся в результате прилипания алюминиевых включений из чугунной отливки. При более низких скоростях резания этот слой защищает кромку от износа. Однако при скорости более 1500 м/мин температура на кромке становится слишком высокой (около 1400 ° C), что приводит к сложной химической реакции между связующим материалом PCBN и кремнием из отливки, в результате чего образуются продукты TiB2 и TiCN.

Наилучшие результаты PCBN

Что касается геометрии инструмента, то в случае концевых фрез наилучшие результаты были получены при использовании небольшого угла наклона спирали (около 2°). Предположительно, резка более стабильна при использовании низких углов спирали. В сравниваются концевые фрезы с углами спирали 2° и 30°, как в тяжелых условиях обработки: Fc ^ 1500 м/мин, y ^ = 0,02 мм, Op ^ lSmm, a5. = 0,05 мм, диаметр инструмента = 60 мм и отсутствие охлаждающей жидкости. До истечения срока службы инструмента первый мог обрабатывать длину 1 800 м, в то время как длина, обработанная вторым, составляла 850 м.

Коммерческие инструменты PCBN

Коммерческие инструменты PCBN состоят из слоя PCBN, нанесенного на корпус инструмента из твердого металла. Опять же, баланс инструмента и держателя инструмента является решающим фактором при выборе встроенных поворотных инструментов.