當時這些材料在機械加工領(lǐng)域的主要用途是作磨料，1977年又成功開發(fā)了金剛石燒結(jié)體(PCD)和CBN燒結(jié)體(PCBN)，并制造成了刀片，使人造超硬材料的用途進一步擴展，由磨削擴展到了切削，迎來了切削加工技術(shù)發(fā)展的新曙光。

　　1955年采用高溫高壓的方法獲得了人造金剛石。1957年以高溫高壓的方法合成了立方氮化硼(CBN)。這些人造材料大大地豐富了材料寶庫，開辟了“超硬材料”的新領(lǐng)域。

　　實踐已經(jīng)證明：用于切削有色金屬時，金剛石刀具的耐用度較硬質(zhì)合金刀具可提高幾十甚至幾百倍：立方氮化硼(CBN)雖然它的應(yīng)用稍遜色與金剛石，但卻是目前可用于加工硬化黑色金屬的最硬的刀具材料。許多切削加工概念，如綠色加工，以車代磨，以銑代磨，硬態(tài)加工，高速切削，干式切削等都因超硬傲居的應(yīng)用而起，超硬刀具已成為推動現(xiàn)代切削技術(shù)向高端快速發(fā)展的重要因素。

　　分類 / 特點

　　金剛石類：

　　天然單晶，人造單晶，聚晶復(fù)合片，CVD厚模金剛石.

　　氮化硼類：

　　聚晶復(fù)合片，整體CBN燒結(jié)片.

　　01單晶金剛石

　　最早是由天然單晶金剛石制造的高端高精度刀具，由于天然金剛石不可再生，現(xiàn)在國內(nèi)市面上90%以上的單晶金剛石都是采用的是人造單晶。由于是純金剛石，所以耐磨性極高，并可以刃磨出很鋒利的刃口。

　　缺點：

　　? 單晶金剛石具有各向異性，對加工要求高.

　　? 制造刀具受到單晶自身尺寸的影響.

　　? 成本較高.

　　02聚晶復(fù)合片

　　高溫高壓下由超硬微粉顆粒加結(jié)合劑制造而成，由硬質(zhì)合金層與超硬材料層組成，目前約90%以上的超硬材料刀具都是由聚晶復(fù)合片制造而成?？梢郧懈畛伤璧娜我庑螤钤僦谱鞯毒撸|(zhì)量可控。

　　缺點：

　　? 由于有結(jié)合劑與超硬材料顆粒的問題，在刃磨的時候存在最小微觀崩刃的問題.

　　? 制造小型刀具難度較大.

　　03整體CVD厚膜金剛石片

　　在硅或金屬鉬基體上采用化學氣相沉積方法沉積金剛石，金剛石膜穩(wěn)定生長一定時間后達到所需的厚度并從基體上脫落，形成自支撐金剛石片?？筛鶕?jù)需要，采用激光切割，研磨拋光等工藝加工成各種形狀使用.

　　特點：

　　? 相比單晶而言，厚模金剛石是純凈的金剛石，沒有單晶的各項異性，一致性，耐磨性極好.

　　? 相比PCD復(fù)合片，沒有金剛石顆粒與結(jié)合劑的問題，能刃磨出良好的切削刃，極小的刀尖圓弧.

　　? 可以切割成任意的形狀.

　　04整體CBN

　　特點：

　　? 整體為黑色，由CBN微粉與結(jié)合劑直接燒結(jié)而成，多用于機夾刀具，實踐證明：在鑄鐵加工，軋輥加工，各種粗加工領(lǐng)域(大切深，大余量，抗沖擊)優(yōu)勢明顯.

　　超硬制造

　　一般分為基體制備，超硬材料選取與準備，釬焊，刃磨等，檢測.

　　01基體制備

　　基體的制備必須考慮刀具實際使用的條件.

　　要確保：能安裝，可定位，要考慮到刀具使用過程的各種基本要求.

　　02超硬材料選取與準備

　　選擇合適的超硬材料，并制定成指定的形狀.

　　03焊接方式

　　注：目前超硬材料采用釬焊方式較多.

　　釬焊特點：

　　? 釬焊接頭強度高。

　　? 釬焊接頭韌性好。

　　? 釬焊接頭一般比較簡單和快速易制。

　　? 釬焊能完美地連接異種材料。

　　? 釬焊溫度相對較低。

　　考慮因素：

　　? 合適的焊料選取.

　　? 很好的配合和合適的間隙.

　　? 潔金屬表面與適當?shù)拇植诙?

　　? 給零件適當?shù)谋Ｗo.

　　? 適宜的加熱方式.

　　關(guān)于合適的焊料選取

　　一般來說國產(chǎn)內(nèi)的超硬刀具制造廠家都是采用類似的焊料(膏)

　　金剛石聚晶復(fù)合片的焊接采用的一般都是銀基焊料(膏)

　　氮化硼復(fù)合片的焊接一般采用的都是銅基焊料(膏)

　　單晶金剛石，整體CBN的焊接由于是金屬與非金屬的連接通常采用是活性焊料(膏)

　　關(guān)于配合和適合的間隙

　　間隙太大-強度不夠，間隙一旦超過0.3mm，就不要釬焊了。焊接強度=焊料本身的強度;

　　間隙太小-毛細管吸作用不明顯，因為釬料是通過毛細管吸作用填滿釬焊接頭間隙。

　　一般來說，焊接完后的間隙為0.03-0.15為合適。

　　注：以上間隙數(shù)值，隨工藝，焊接母材料的不同有所不同，一般高頻釬焊取小值，爐中釬焊取大值，但是不論在什么情況下，一旦間隙超過0.3都不會獲得理想的焊機強度.

　　焊接面剖面圖

　　Q&A

　　Q：CBN刀具應(yīng)用?

　　A：

　　高速切削：主要體現(xiàn)在普通灰鑄鐵領(lǐng)域，由于灰鑄鐵原材料的價格上漲，和企業(yè)競爭逐漸增大。最初采用硬質(zhì)合金刀片加工灰鑄鐵最高線速度不能超過350m/min，反之則會劇烈磨損。但采用CBN刀具加工灰鑄鐵最高線速度可達到1500m/min(不考慮機床剛性的基礎(chǔ)上)，而且保證高的耐磨性，和高的被加工工件的表面質(zhì)量

　　重載切削：主要體現(xiàn)在高硬度鑄鐵/鑄鋼等領(lǐng)域，如軋輥、泵材質(zhì)用于大型設(shè)備上，毛坯件加工余量大，需要耐磨性和抗沖擊韌性兼優(yōu)的切削刀具加工，而CBN刀具一次吃刀深度可達到10mm，大大提高生產(chǎn)效率。

　　干式切削：不管加工哪一類材質(zhì)，CBN刀具均采用干式切削的加工方式，CBN刀具其高溫紅硬性強，可承受1200℃的高溫狀態(tài)下正常切削，保證優(yōu)異的耐用度。而且減少了采用切削液加工工件所帶來的不必要的成本，保證良好的生產(chǎn)環(huán)境

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