我国PCBN刀具应用现状及发展趋势

    我国PCBN刀具的产量 在当今世界范围内，立方氮化硼产量增长速度为15%～20%，而我国1990年CBN产量约为11.26万克拉布布布布布布布布布布，1992年则达到了41.5万克拉布布布布布布布布布布，1997年为750万克拉布布布布布布布布布布。其中用于制造工具的CBN约占50%。我国CBN刀具材料的研究和发展虽然较快，但国产的超硬复合刀片年产量仅为美国通用电气公司的1/10左右。PCBN刀具年产量：1996年为7000把，1997年为13000把，2000年的产量达20000把。

    PCBN刀具的市场和经济效益 作为21世纪更新换代的新型刀具材料——PCBN刀具，它的使用已显示出巨大的经济效益，引起世界各工业国家的重视。超硬材料刀具的开发利用，是美国等先进工业国家保持技术和经济优势的关键之一。但由于其刀具成本较高以及用户对这种新超硬材料刀具的了解极其缺乏，目前国内对PCBN刀具的应用尚处于试用和待开发阶段，对大多数用户来说，只有在生产中碰到用其它刀具材料不能解决问题或在引进技术中采用PCBN刀具时才开始考虑选用PCBN刀具。 

   PCBN刀具在国内的市场主要有以下几个行业：汽车、石油勘探、矿业公司、相关的各类钢管厂、电站设备和汽轮机厂以及其它各类机械厂。目前国内潜在的市场有： 一汽集团公司引进“日野”技术的同步器变速箱生产线近百台数控机床和引进美国“克莱斯勒488”发动机关键零件生产自动线200多台“二手”设备的刀具国产化问题。美国克莱斯勒2.2L发动机成本600美元，刀具费用为12.08美元，约占2%，一汽集团公司的比例为0.58%，与此同时也带来了刀具水平的相对落后难以稳定制造质量的问题。该集团引进的德国产气缸孔双轴镗床随机PCBN镗刀无法供应生产，现用济南冶金科研所AT6热压混合陶瓷刀具替代，其切削速度仅为497m/min，此外，英国产气缸盖枪铰导管孔镗阀座12轴镗铰自动线随机枪铰刀，用白城液压件厂生产的硬质合金枪铰刀替代，PCBN镗刀用济南冶金科研所AT6热压混合陶瓷刀具替代，日本产表面喷钼同步环车油线数控机床随机日立超硬刀片，用自贡硬质合金厂ZK10-UF刀片替代，这些问题集中反映了国产PCBN刀具还难以适应不同切削速度和材质，还不能适应汽车制造加工过程，在型号、规格和品种上有待补充发展，质量也需要上一个档次。据统计，2000年我国每年汽车生产需1500～2000亿元的配套零件，仅保养汽车的维修就需要500亿元的零配件，其中不少零件都需要PCBN刀具加工，这就给PCBN刀具的发展提供了更广阔的空间。

    PCBN刀具可成功实施硬态精加工工艺，除节省使用冷却润滑液和与此相关而具有经济上和生态上的优点以外，它还能代替磨削工艺。福特公司采用硬态精加工工艺代替磨削工艺，在投资上节省了50%成本，而且缩短了生产节拍，仅用5台CNC车床就替代了11台磨床。我国专门用于轴承生产的磨床已超过400台，轴承出口一直呈现良好态势，而且供不应求。国内目前轴承内、外圈的加工除采用磨削加工方式外，主要还是采用陶瓷刀具进行加工，PCBN刀具尚未进行有效地开发，如改用PCBN刀具进行轴承钢的硬态切削，其经济效益将达到数十亿元。 电工及电子器件的陶瓷和用作结构材料及工具材料的陶瓷制造的零件的约50%需要进行机械加工，我国每年用于加工陶瓷的金刚石砂轮达1.12亿美元，如果改用超硬刀具材料加工工程陶瓷，实现以车代磨，经济效益十分可观。 高速铣削模具和铸铁材料。据ISTA(International Special Tooling Association)20世纪90年代对世界模具市场的统计，美国接近1400亿美元，欧洲超过1000亿美元，日本超过120亿美元，韩国超过13亿美元，我国超过11亿美元(其中产值约9亿美元，进口额约2.85亿美元，出口额约为0.73亿美元)，香港地区超过12亿美元，台湾省超过7亿美元。模具高速铣削的生产周期化为传统电加工方法的1/3，例如使用硬度为HRC50的模具钢制造一曲轴的锻模时发现，使用高速数控铣床只需20h左右的时间，而采用电火花加工却需64h，制造一种插座外壳的钢制压铸模具时，若采用电火花加工方法需50～60h，而采用高速铣削，制造时间降至14h。在模具加工中，采用PCBN刀具进行加工效果很好。 应用范围及发展趋势 PCBN作为一种优异的超硬材料，在工业发达国家的发展十分迅速，已得到广泛使用，如美国、日本、德国等国家在汽车制造、难加工材料的切削加工中已大量稳定地使用PCBN刀具，并都取得了很好的加工效果和巨大的经济效益。我国PCBN的发展及其推广应用状况却不如人意，长期以来一直处于一种低水平的徘徊状态。统计结果表明，美国1996年PCBN刀具的年消费量为6亿美元，相比之下，占我国PCBN刀具使用量90%以上的汽车行业其年需要量仅为100万元左右，其它方面的应用量更少。 影响PCBN刀具推广应用有其固有的不利因素。1992年我国PCBN产量为41.5万克拉布布布布布布布布布布布，仅为俄罗斯产量的1%，同时我国CBN与金刚石的应用比例也极不合理，1992年我国CBN与金刚石的产量比为1/240以下，而同期工业化国家达到1/10左右。金刚石工业的迅速发展在很大程度上受惠于一些广泛应用的硬脆材料(如硬质合金、玻璃、陶瓷和石材)的加工。

   与金刚石相比，PCBN刀具的应用上则没有这些优势，PCBN刀具主要应用在铁族金属的切削加工中，长期以来，人们已习惯于采用普通磨料磨具来完成对这些材料的加工。要想使PCBN刀具不仅在普通磨料不能或难以加工的领域得到应用，而且进一步取代普通磨料的传统加工地位，就必须大力提高我国PCBN刀具的应用技术水平。 随着数控机床、加工中心精度的不断提高，以及汽车国产化的推进，PCBN刀具的应用市场必将越来越广泛。为进一步推进我国PCBN的应用，应做好如下几方面的工作： 根据我国国情，适当引进国外自动化程度较高的生产线和专利技术，消化和吸收国外PCBN刀具的使用技术。 加强PCBN刀具新产品的开发和新技术、新工艺的推广，不断拓宽PCBN刀具的应用领域，提高PCBN刀具产业整体技术水平和市场竞争力，以品种、质量求生存，以PCBN刀具的使用技术求发展。 PCBN刀具生产企业应走科、工、贸一体化的道路，加快产业集团化进程，参与国际大市场的竞争，以促进PCBN刀具产业的发展和经济效益的提高。 制定全国统一的PCBN工业标准，创建权威性的PCBN刀具监测机构，实行产品标准化、系列化管理，对产品质量实行严格的检查和监测。 加强PCBN刀具材料切削性能研究和有关知识的宣传，为用户和刀具生产单位提供使用方面的切削条件，同时也可为用户提供正确的理论指导，各刀具材料生产厂家、用户以及科研单位必须加强合作，为PCBN刀具材料的应用及其发展共同努力。