CIMT2019展品評述|超硬材料分會部分參展展品
2019-6-12 來源：中國機床工具工業(yè)協(xié)會 作者：-
中國機床工具工業(yè)協(xié)會超硬材料分會組團20家超硬行業(yè)企業(yè)攜帶精品參加CIMT2019，本文就展出的部分超硬材料及制品類展品的應(yīng)用領(lǐng)域、性能特點及技術(shù)創(chuàng)新作一簡述。
1. 超硬砂輪類
鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司主推CNC工具磨砂輪（見圖1），主要應(yīng)用于航空、汽車、電子行業(yè)用量極大的高精度硬質(zhì)合金、高速鋼整體旋轉(zhuǎn)銑刀、鉆頭、鉸刀等精密刀具的高效數(shù)控磨削。其優(yōu)勢在于精度高，孔徑精度達到H6以上，端面跳動和圓周跳動小于0.015mm，可以上機后直接使用；保型性好，例如PCB砂輪可連續(xù)加工600支以上刀具無需修整；鋒利性好，強力開槽砂輪在做銑刀或者鉆頭開槽時，單次切深可達到5mm以上。
此CNC工具磨砂輪技術(shù)創(chuàng)新點： ①微觀上具有樹脂/金屬互相貫穿、共同對磨料進行把持的組織結(jié)構(gòu)；宏觀上以高耐磨性、高形狀保持性為特征的樹脂/金屬復(fù)合結(jié)合劑及其制備技術(shù)，具有國際先進水平。②高精度整體成型技術(shù)，采用與砂輪層具有較好界面相容性，并且自身彈性適中、成型性能優(yōu)良的復(fù)合材料替代傳統(tǒng)的鋁合金、合金鋼作為基體，通過合理的壓制工藝，將砂輪層和基體制備出高精度的異形結(jié)構(gòu)砂輪。制備出的砂輪具有加工表面粗糙度好、磨削力小的優(yōu)點，提高了該類砂輪的加工質(zhì)量。③超精密高表面質(zhì)量磨削砂輪制造技術(shù)。其磨削表面粗糙度值最低可以達到Ra0.02μm，刃口基本不出現(xiàn)崩口現(xiàn)象，且磨削紋路規(guī)則，刃口質(zhì)量得到有效改善。在保證高效精密磨削的前提下，達到降低刀具表面損傷，提高磨削質(zhì)量的目的。
圖1 CNC工具磨砂輪
白鴿磨料磨具有限公司推出金剛石修整滾輪（見圖2），此產(chǎn)品配套HOFLER（霍夫勒）、GLEASON（格里森）、KAPP-NILES（卡帕耐爾斯）成型磨齒機，克林貝格弧傘磨齒機。主要應(yīng)用在齒輪加工領(lǐng)域，集中優(yōu)勢體現(xiàn)在成型磨齒機的配套上。滾輪的內(nèi)孔精度可以控制在0.0025mm以內(nèi)，外圓跳動控制在0.004mm以內(nèi)，外形輪廓精度控制在0.003mm以內(nèi)。對應(yīng)可加工的齒輪精度最高為DIN4級，與同尺寸的進口小顆粒產(chǎn)品相比，壽命能提升10-20%。整個滾輪的圓弧工作層部分，全部采用整顆粒CVD金剛石鑲嵌制作，具有形狀保持性好、壽命長的特點。CVD顆粒在修整的時候，通過參數(shù)的匹配，能夠?qū)崿F(xiàn)更好的齒輪表面粗糙度，相比進口同類產(chǎn)品，齒輪型面的極限粗糙度值能夠從Ra1.2μm降低到Ra0.4μm。由于CVD顆粒較為粗大、強度高，能夠適應(yīng)較大的單次修整量，在機床剛性允許的范圍內(nèi)，可以適當(dāng)縮短修整的時間。由于CVD顆粒形狀的可控性較強，在一定條件下調(diào)整性也很強，可以制作尖角、薄壁等各種形狀的滾輪，更容易滿足特殊情況下的定制化需求，例如模數(shù)＜2 砂輪的形狀修整。
圖2 白鴿金剛石修整滾輪
鄭州宏拓精密工具有限公司展出了珩磨工具及附件、陶瓷CBN砂輪、金剛石修整滾輪（見圖3），此類產(chǎn)品主要應(yīng)用于汽車、航天、軍工、船舶、液壓、軸承等行業(yè)，具有加工效率較高，精度保持較好，批次之間較為穩(wěn)定的性能特點。該公司的主要技術(shù)創(chuàng)新點在于，陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪的結(jié)合劑為自主研發(fā)、熔煉，把持力強，壽命長，自銳性好，不易燒傷工件。
圖3 鄭州宏拓系列砂輪
石家莊金恒泰砂輪有限公司展出的五軸工具磨床專用砂輪（見圖4）主要用于硬質(zhì)合金、高速鋼鉆頭、銑刀的強力開槽，端刃、周刃研磨，砂輪的鋒利性和保型性均等于甚至優(yōu)于進口同類產(chǎn)品。例如，用強力開槽砂輪研磨16mm的硬質(zhì)合金四刃銑刀時，可以在單次吃深4mm的情況下，走刀速度達75mm/min，消耗的功率比歐洲同類產(chǎn)品低10%左右。
圖4金恒泰砂輪
河南省新航科技有限公司展出了樹脂/陶瓷/金屬等多種結(jié)合劑的金剛石及CBN砂輪（見圖5），主要用于硬質(zhì)合金、高速鋼、PCD、PCBN、陶瓷及金屬陶瓷等材料的磨削加工。產(chǎn)品具有較好的保持性和切削力，使用壽命長。具有更高的材料去除率，出色的刃口質(zhì)量，更容易修整，更短的磨削時間，能夠為客戶提供從粗磨、半精磨到精磨，以及表面拋光等全面磨削方案。
圖5新航科技砂輪
江蘇賽揚精工科技有限責(zé)任公司展出了雙端面砂輪、陶瓷外圓砂輪、刀具砂輪、陶瓷內(nèi)圓砂輪（見圖6）。雙端面磨削是用兩個相對安裝的砂輪同時磨削工件的兩個端面，主要有陶瓷結(jié)合劑和樹脂結(jié)合劑超硬雙端面磨削砂輪；陶瓷外圓砂輪主要用于發(fā)動機曲軸連桿及軸徑面和凸輪軸桃形面及主軸徑面的高效強力磨削，汽車變速箱軸及電機軸的外圓、端面、花鍵等精密磨削。具有加工效率高、精度高、不產(chǎn)生燒傷及表面退火現(xiàn)象，使用壽命長、易修整的特點；內(nèi)圓磨、萬向節(jié)砂輪應(yīng)用于壓縮機活塞內(nèi)圓磨削、氣缸內(nèi)圓磨削、缸蓋、機架內(nèi)圓磨削，具有較大的材料去除率，散熱性能好；刀具砂輪應(yīng)用于開槽磨削、鏟磨、周邊磨削、端面磨削、齒細(xì)磨削，CNC刀具的粗加工、半精加工、精加工、拋光等各個工序，PCD與PCB刀具、刀片等切削工具的刃磨，以及可轉(zhuǎn)位刀片的周邊磨加工，具有精度高、轉(zhuǎn)速高、磨削效率高、形狀保持性好，磨削鋒利、耐用度高、易修整、型面精度保持性好、刀片刃口質(zhì)量好的優(yōu)點。
圖6 江蘇賽揚砂輪
沈陽達億超硬材料制品有限公司重點推出雙端面超硬砂輪（見圖7），主要用于航空、制冷、壓縮機、硬質(zhì)合金行業(yè)的大余量磨削，其優(yōu)勢是可以提高排磨削屑、散熱好、避免工件燒傷，粗磨保證平面度、提高磨削效率、低磨削環(huán)節(jié)和單位成本。產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新點在于此雙端面超硬砂輪加入了微氣孔，提高了砂輪了磨削效率，加大排屑。
圖7 沈陽億達雙端面超硬砂輪
江西玉寶鉆石工具有限公司推出強力開槽砂輪和高溫樹脂砂輪（見圖8），此砂輪主要應(yīng)用在合金金屬刀具，如銑刀、鉆頭、扁鉆、階梯鉸刀、雕刻刀等。線速度為20m/s，進給速度為100-120mm/m，單邊一次切深2.5-3mm，具有效率高、耐用度好等優(yōu)點，能和歐洲品牌相媲美。
圖8 江西玉寶系列砂輪
北京安泰鋼研超硬材料制品有限責(zé)任公司主推珩磨條和PCD/PCBN刀具的周邊磨砂輪（見圖9）。此珩磨條主要應(yīng)用于汽車、摩托車、工業(yè)縫紉機、油泵油嘴、氣缸套、搖臂、連桿等的內(nèi)孔加工，具有珩磨效率高（是普通油石的5-10倍）、壽命長（是普通油石的40-100倍）、加工精度高的優(yōu)點。周邊磨砂輪主要用于PCD、PCBN等刀具的粗、精磨，具有型面精度保持性好、材料去除率高、耐用度長、加工刀片的刃口質(zhì)量好等優(yōu)點。
圖9 北京安泰珩磨條和周邊磨砂輪
上海鑫輪超硬磨具有限公司重點推出CBN砂輪（見圖10），主要用于軸承和油嘴的內(nèi)圓磨削，其軸承內(nèi)圓砂輪修整間隔300-400件，雙邊磨除量為0.2mm,修整量為0.003mm；油嘴砂輪修整間隔10件，中孔（粗）磨除量為0.08-0.1mm,中孔（精）磨除量為0.02-0.03mm,修整量為0.002mm。此類產(chǎn)品具有效率高、精度高、修整間隔長，使用壽命長等技術(shù)和經(jīng)濟方面的優(yōu)勢，特別在取代進口同類產(chǎn)品時，具有很高的性價比。
圖10 上海鑫輪內(nèi)圓磨削CBN砂輪
2. 超硬刀具類
鄭州銳力超硬材料有限公司展出的CBN數(shù)控刀具（見圖11），主要應(yīng)用于灰鑄鐵、合金鑄鐵、合金鑄鋼、錳鋼、燒結(jié)鐵，以及淬火鋼、軸承鋼和模具鋼的切削加工。在鑄鐵和淬火鋼件的切削加工中，具有硬度高、韌性好、加工速度快等優(yōu)點，相比于同類的合金各陶瓷刀片、CBN刀片，在刀具壽命、加工質(zhì)量和性價比方面有明顯的優(yōu)勢；在對淬火鋼的加工應(yīng)用中，其新改進的創(chuàng)新配方BNS30系列CBN刀在刀具壽命和加工質(zhì)量方面具有突出的優(yōu)勢，對比國外同行產(chǎn)品價格較低。
圖11 鄭州銳力CBN數(shù)控刀具
鄭州博特硬質(zhì)材料有限公司主推PCBN刀片、PCD整體復(fù)合刀片（見圖12），主要用于汽車零部件、壓縮機零部件、礦山機械、渣漿泵、軸承、齒輪加工。PCBN刀片材質(zhì)硬度高、耐磨性好、紅硬性高，可實現(xiàn)高速干式加工。其技術(shù)創(chuàng)新在于開發(fā)整體單雙面復(fù)合PCBN刀片為國際首創(chuàng)，并設(shè)計多種結(jié)構(gòu)PCBN刀片斷屑槽，解決硬鋼加工斷屑問題，設(shè)計預(yù)制成型帶窩PCBN整體燒結(jié)刀片，使得刀片裝夾更加牢固。PCD整體復(fù)合刀片代替焊接式PCD刀片，為創(chuàng)新刀片形式設(shè)計，切削刃更長，可同時滿足粗精加工，PCD層和基體經(jīng)高溫高壓復(fù)合，結(jié)合力更強，可滿足更復(fù)雜工況需求，不會出現(xiàn)復(fù)合層脫落現(xiàn)象。
圖12 鄭州博特PCBN刀片、PCD整體復(fù)合刀片
北京奇特金剛石工具有限公司重點介紹了CVD金剛石技術(shù)。CVD金剛石是采用化學(xué)氣相沉積法在異質(zhì)基體上合成的金剛石膜，具有與天然金剛石完全相同的結(jié)構(gòu)和特性，有些性能還優(yōu)于天然金剛石。用天然金剛石制作刀具時，必須選向，因為在不同晶面上，其硬度、強度和耐磨性可相差100-500倍。而CVD多晶金剛石各方向的硬度和耐磨性一致，不需要選向，并兼具天然金剛石和PCD的優(yōu)點，在一定程度上克服了它們的不足。CVD金剛石在多項使用性能方面超過了PCD，加工工件表面粗糙度接近于天然金剛石，沖擊韌性超過單晶金剛石。北京奇特展出的CVD金剛石薄膜涂層刀具和CVD金剛石厚膜釬焊刀具是本屆展會展出的創(chuàng)新性新產(chǎn)品(見圖13)，CVD金剛石的硬度可達10000HV，耐磨性極高，刀具耐用度可達幾十至幾百小時，其切削速度是硬質(zhì)合金刀具5倍以上。與非金屬或塑形金屬切削時，不易與金屬發(fā)生親和作用，產(chǎn)生積屑瘤及粘結(jié)。金剛石厚膜與抗彎強度高的硬質(zhì)合金釬焊復(fù)合后，其抗彎強度可達1500MPa。
圖13北京奇特系列刀具
河南黃河旋風(fēng)股份有限公司主推PCD非標(biāo)刀具（見圖14），適用于汽車零部件加工，可提供結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的整體式、分體式刀具結(jié)構(gòu)，以及各種鉆、銑、鉸、鏜復(fù)合一體式加工方案。在不降低產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大大縮短零部件的加工周期，降低加工成本。
圖14 黃河旋風(fēng)PCD非標(biāo)刀具
3. 超硬材料類
鄭州中南杰特超硬材料有限公司主推立方氮化硼CBN280系列產(chǎn)品（見圖15），主要用于陶瓷、電鍍、金屬結(jié)合劑砂輪制造，以CBN280為原料生產(chǎn)的立方氮化硼CBNM-W也可用于PCBN的制造。CBN280A為深棕色，單晶體，完整規(guī)則晶形，晶體為半透明，強度高，韌性好，熱穩(wěn)定性好。優(yōu)點為適用性強，有較長的使用壽命。其創(chuàng)新處在于較好地解決了陶瓷砂輪精密磨削加工的自銳問題，可以有效提高超硬CBN砂輪的磨削效果。
圖15 中南杰特CBN280
河南飛孟金剛石工業(yè)有限公司主推鍍附金剛石產(chǎn)品DJM200（見圖16），替代爆炸法金剛石微粉，用于研磨液拋光藍寶石襯底，手機陶瓷蓋板等，由于其原材料的特殊結(jié)構(gòu)，具有更多的棱角和磨削面，每條棱角都具有磨削力，顆粒韌性高，且具有更好的自銳性，因此在提供高切削率的同時，達到更好的精拋效果。
圖16 河南飛孟DJM200
4. 其他系列產(chǎn)品
河北普萊斯曼金剛石科技有限公司主推CVD金剛石涂層拉拔模具（見圖17），適用于取代硬質(zhì)合金拉拔模具，用CVD方法在硬質(zhì)合金模具上生長一層金剛石，可提高模具壽命幾十倍。用涂層模具可做到：尺寸控制精度高；線材表面粗糙度好，不粘料；免修模，免維護；適用于無酸拉拔，環(huán)保節(jié)能。特別是在大尺寸模具方面，聚晶金剛石沒有相應(yīng)的原料，以前只能用硬質(zhì)合金模具，壽命偏短。該公司生產(chǎn)的涂層模具，最大尺寸可做到內(nèi)孔180mm，異型模具涂層均勻，突破了市場上用熱絲法涂層的尺寸限制，同時在異型模具方面優(yōu)勢明顯。
圖17 普萊斯曼拉拔模具
北京國瑞升科技股份有限公司主推GRISH曲軸凸輪軸拋光帶（見圖18），主要用于曲軸、凸輪軸、金屬輥等領(lǐng)域的精密研磨，可干磨也可加水濕磨。該拋光帶具有排屑能力強、散熱快，不易堵塞、不易掉砂、壽命長等優(yōu)點，能夠更高效地拋光曲軸、凸輪軸、金屬輥。 GRISH曲軸凸輪軸拋光帶是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，研發(fā)生產(chǎn)的一種薄膜基靜電植砂拋光帶，主要創(chuàng)新點：①借助工藝使外形鋒利的微米級磨料尖頭朝上單層定向均勻排列。②增加了排屑能力強、散熱好、不易堵塞的超涂層。③采用微米級碳酸鈣、氧化鈣微粉等填料，極大提高了膠層的抗剪切強度，不易掉砂。④ 采用新型高分子聚酯樹脂為膠粘劑。⑤采用平整度高、延伸率低及強度極高的聚酯薄膜為基材。⑥ 采用精密的工藝加工手段制得。
圖18 國瑞升凸輪軸拋光帶
北京榮鋒精密工具有限公司重點推出新型陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼研磨盤（見圖19），主要應(yīng)用于汽車零部件（粉末冶金鏈輪、定子、轉(zhuǎn)子）、空調(diào)壓縮機零部件（滑片、隔板）、軸承（套圈、滾子）、陶瓷（陶瓷閥芯、IT陶瓷基板、陶瓷密封件）、液壓件（定子、轉(zhuǎn)子、側(cè)板、配油盤）、硬質(zhì)合金（刀片、墊片）等磨削，具有磨削效率高、磨削精度好、使用壽命長等特點。其技術(shù)創(chuàng)新點在于，解決了磨不銹鋼粘盤的問題，避免了磨削過程中因粘盤產(chǎn)生的劃傷、雙金屬工件（銅、鋼）兼容混磨以及磨粉末冶金隔板粗糙度達Rz1.0μm的難題。
圖19 北京榮鋒研磨盤
青島四砂泰益超硬研磨股份有限公司重點推出BCA系列藍色陶瓷磨料（見圖20），此系列產(chǎn)品包括普通陶瓷磨料BCA、三角形陶瓷磨料BCA-T和方柱形陶瓷磨料BCA-S。其中，藍色陶瓷磨料BCA經(jīng)多家客戶長期測試，磨削效率較Cubitron 321提升10-15%，優(yōu)于其他普通形狀陶瓷磨料；BCA-T三角形藍色陶瓷磨料為國內(nèi)首創(chuàng)，磨削效率較普通陶瓷磨料提升150-200%；BCA-S方柱形藍色陶瓷磨料是BCA系列藍色陶瓷磨料系列的最新產(chǎn)品，在精密磨削領(lǐng)域較之于普通陶瓷磨料具有顯著優(yōu)勢。
圖20 四砂泰益藍色陶瓷磨料
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