在機械加工中使用的超硬材料刀具
超硬材料刀具目前主要有單晶金剛石刀具，聚晶金剛石（PCD）刀具,化學氣相沉積（CVD）的金剛石刀具,聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具等[1]。它不僅是加工高硬度材料的理想刀具，而且用超硬材料刀具替代普通刀具進行切削，可以實現(xiàn)鑄、鍛毛坯件的高速、高效加工和/或一次性完成粗、精加工。超硬材料刀具是完全適用于高速、精密和自動化加工的。尤其是在以車代磨、以銑代磨方面，它適用于成形、仿形及定尺寸的精密磨削，并使磨削質量顯著提高、磨削效率得到數(shù)倍乃至數(shù)十倍的提高。它不但能防止工件表面燒傷、微裂紋、缺口、變質層過深等缺陷，而且能提高工效、降低消耗和磨削成本。它具有高效、低耗、適應性強、制造周期短等優(yōu)點。目前已在汽車、摩托車、航空、礦山、電子、玻璃等行業(yè)機械加工中得到廣泛應用。
1.在機械加工中的的應用
1.1在車削加工中的的應用
1.1.1車削鋼件
加工淬硬鋼時，超硬材料刀具能以車代磨。由于切削的深度比磨削高十幾倍，可提高效率4倍以上，加工成本下降到原來的1/5。
用PCBN刀具精車硬度高于45HRC的淬硬鋼效果最好,切削速度一般為80～120m/min。高硬度工件切削速度宜取低值，如硬度為70HRC的工件，切削速度宜選60～80m/min。精車的切削深度在0.1～0.3mm，進給量在0.05～0.025mm/r，加工表面粗糙度為Ra0.3～0.6μm,尺寸精度可達0.013mm。若采用剛性好的標準數(shù)控車床,且PCBN刀具的剛性好、刃口鋒利，則精車表面粗糙度可達Ra0.3μm，尺寸精度0.01mm，可達到數(shù)控磨床加工的水平。
某廠原采用磨削工藝加工小齒輪，一班僅能加工100個；現(xiàn)采用PCBN刀具車削，切削參數(shù)采用：v=60～120mm/min，f≤0.12mm/r，ap≤0.1mm，一班能加工400個小齒輪。此外，分攤到每個齒輪的加工成本也有所下降。
如用PCBN刀具加工滲碳淬火的20CrMnTi汽車變速箱同步器套撥叉(HRC58～62)，切削速度V=150mm/min，進給量ƒ=0.1mm/r，ap=0.2～0.3mm，刀具切削行程達到9.58km[2]。以車代磨后，效率提高4倍以上，加工成本降低為原來磨削工藝的1/3～1/2。
荷蘭Hembrug公司在MikroturnCNC系列超精車床上采用PCBN刀具精車淬硬EN21軸承鋼(HRC62)、美國國家標準工藝研究院Y.KevinChou和ChrisJ.Evans采用SumitomoBN系列PCBN刀具加工AISIM50鋼(HRC62～64)、英國DeBeers工業(yè)金剛石公司M.A.Fleming在DeltaTurn40車床上采用AMBORITEDBN45刀具車削EN31軸承鋼等，都實現(xiàn)了納米切削。
超硬材料刀具加工鋼件的例子還有使用長城機床廠的CK7820數(shù)控車床加工重型汽車變速器中的二軸的20CrMnTiHA3多檔花鍵沉割槽（HRc58～63）、使用1A616機床加工礦山機械的45號鋼Φ48h6傳動軸（HRc42～45）[3]、在可無級變速的CA6140車床上使用PCBN刀具精密車削GCr15淬硬軸承鋼工件（分別為30HRc、40HRc、50HRc、60HRc和64HRc）等。
將經(jīng)過特殊磨削的PCBN刀具用于超精密車床上，在切削深度為15～20µm、進給量為0.608µm/r轉的條件
下,切削加工表面光潔度可達Rmax=0.0254µm。在一般精密數(shù)控車床上切削不銹鋼，可獲得Rmax=0.2µm以內的表面粗糙度。
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