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CIMT2019展品評述|超硬材料分會部分參展展品

2019-6-14 來源：中國機床工具工業協會作者：

中國機床工具工業協會超硬材料分會組團20家超硬行業企業攜帶精品參加CIMT2019，本文就展出的部分超硬材料及制品類展品的應用領域、性能特點及技術創新作一簡述。

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），主要應用于航空、汽車、電子行業用量極大的高精度硬質合金、高速鋼整體旋轉銑刀、鉆頭、鉸刀等精密刀具的高效數控磨削。其優勢在于精度高，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工具磨砂輪技術創新點： 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構；宏觀上以高耐磨性、高形狀保持性為特征的樹脂/金屬復合結合劑及其制備技術，具有國際先進水平。②高精度整體成型技術，采用與砂輪層具有較好界面相容性，并且自身彈性適中、成型性能優良的復合材料替代傳統的鋁合金、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構砂輪。制備出的砂輪具有加工表面粗糙度好、磨削力小的優點，提高了該類砂輪的加工質量。③超精密高表面質量磨削砂輪制造技術。其磨削表面粗糙度值最低可以達到Ra0.02μm，刃口基本不出現崩口現象，且磨削紋路規則，刃口質量得到有效改善。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。主要應用在齒輪加工領域，集中優勢體現在成型磨齒機的配套上。滾輪的內孔精度可以控制在0.0025mm以內，外圓跳動控制在0.004mm以內，外形輪廓精度控制在0.003mm以內。對應可加工的齒輪精度最高為DIN4級，與同尺寸的進口小顆粒產品相比，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，通過參數的匹配，能夠實現更好的齒輪表面粗糙度，相比進口同類產品，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，能夠適應較大的單次修整量，在機床剛性允許的范圍內，可以適當縮短修整的時間。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＜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），此類產品主要應用于汽車、航天、軍工、船舶、液壓、軸承等行業，具有加工效率較高，精度保持較好，批次之間較為穩定的性能特點。該公司的主要技術創新點在于，陶瓷結合劑CBN砂輪的結合劑為自主研發、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于進口同類產品。例如，用強力開槽砂輪研磨16mm的硬質合金四刃銑刀時，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/金屬等多種結合劑的金剛石及CBN砂輪（見圖5），主要用于硬質合金、高速鋼、PCD、PCBN、陶瓷及金屬陶瓷等材料的磨削加工。產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任公司展出了雙端面砂輪、陶瓷外圓砂輪、刀具砂輪、陶瓷內圓砂輪（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，主要有陶瓷結合劑和樹脂結合劑超硬雙端面磨削砂輪；陶瓷外圓砂輪主要用于發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、不產生燒傷及表面退火現象，使用壽命長、易修整的特點；內圓磨、萬向節砂輪應用于壓縮機活塞內圓磨削、氣缸內圓磨削、缸蓋、機架內圓磨削，具有較大的材料去除率，散熱性能好；刀具砂輪應用于開槽磨削、鏟磨、周邊磨削、端面磨削、齒細磨削，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，以及可轉位刀片的周邊磨加工，具有精度高、轉速高、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、刀片刃口質量好的優點。

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、硬質合金行業的大余量磨削，其優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、低磨削環節和單位成本。產品技術創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）。此珩磨條主要應用于汽車、摩托車、工業縫紉機、油泵油嘴、氣缸套、搖臂、連桿等的內孔加工，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、加工刀片的刃口質量好等優點。

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圓磨削，其軸承內圓砂輪修整間隔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。此類產品具有效率高、精度高、修整間隔長，使用壽命長等技術和經濟方面的優勢，特別在取代進口同類產品時，具有很高的性價比。

圖10 上海鑫輪內圓磨削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數控刀具（見圖11），主要應用于灰鑄鐵、合金鑄鐵、合金鑄鋼、錳鋼、燒結鐵，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、加工質量和性價比方面有明顯的優勢；在對淬火鋼的加工應用中，其新改進的創新配方BNS30系列CBN刀在刀具壽命和加工質量方面具有突出的優勢，對比國外同行產品價格較低。

圖11 鄭州銳力CBN數控刀具

鄭州博特硬質材料有限公司主推PCBN刀片、PCD整體復合刀片（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刀片材質硬度高、耐磨性好、紅硬性高，可實現高速干式加工。其技術創新在于開發整體單雙面復合PCBN刀片為國際首創，并設計多種結構PCBN刀片斷屑槽，解決硬鋼加工斷屑問題，設計預制成型帶窩PCBN整體燒結刀片，使得刀片裝夾更加牢固。PCD整體復合刀片代替焊接式PCD刀片，為創新刀片形式設計，切削刃更長，可同時滿足粗精加工，PCD層和基體經高溫高壓復合，結合力更強，可滿足更復雜工況需求，不會出現復合層脫落現象。

圖12 鄭州博特PCBN刀片、PCD整體復合刀片

北京奇特金剛石工具有限公司重點介紹了CVD金剛石技術。CVD金剛石是采用化學氣相沉積法在異質基體上合成的金剛石膜，具有與天然金剛石完全相同的結構和特性，有些性能還優于天然金剛石。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新性新產品(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，不易與金屬發生親和作用，產生積屑瘤及粘結。金剛石厚膜與抗彎強度高的硬質合金釬焊復合后，其抗彎強度可達1500MPa。

圖13北京奇特系列刀具

河南黃河旋風股份有限公司主推PCD非標刀具（見圖14），適用于汽車零部件加工，可提供結構更為復雜的整體式、分體式刀具結構，以及各種鉆、銑、鉸、鏜復合一體式加工方案。在不降低產品質量的前提下，大大縮短零部件的加工周期，降低加工成本。

圖14 黃河旋風PCD非標刀具

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系列產品（見圖15），主要用于陶瓷、電鍍、金屬結合劑砂輪制造，以CBN280為原料生產的立方氮化硼CBNM-W也可用于PCBN的制造。CBN280A為深棕色，單晶體，完整規則晶形，晶體為半透明，強度高，韌性好，熱穩定性好。優點為適用性強，有較長的使用壽命。其創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有限公司主推鍍附金剛石產品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構，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），適用于取代硬質合金拉拔模具，用CVD方法在硬質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，環保節能。特別是在大尺寸模具方面，聚晶金剛石沒有相應的原料，以前只能用硬質合金模具，壽命偏短。該公司生產的涂層模具，最大尺寸可做到內孔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有技術中存在的缺陷或不足，研發生產的一種薄膜基靜電植砂拋光帶，主要創新點：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合劑立方氮化硼研磨盤（見圖19），主要應用于汽車零部件（粉末冶金鏈輪、定子、轉子）、空調壓縮機零部件（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、轉子、側板、配油盤）、硬質合金（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。其技術創新點在于，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經多家客戶長期測試，磨削效率較Cubitron 321提升10-15%，優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首創，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品，在精密磨削領域較之于普通陶瓷磨料具有顯著優勢。