CBN刀具的性能优劣以及应用参数

CBN车刀 

立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride)是20世纪50年代首先由美国通用电气(GE)公司利用人工方法在高温高压条件下合成的人造立方氮化硼刀具（CBN刀具），其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料，因此它与金刚石统称为超硬材料。

CBN刀具与其他刀具材料的硬质和任性对比

从使用角度来判断，优质的立方氮化硼（CBN）刀具有两大特点：

（1）抗冲击性能好，特别是粗加工领域，使用时不崩刃，不碎裂，这是立方氮化硼（CBN）刀具使用安全性的最基本保证。

（2）耐磨性能好，高效加工的同时，能够低成本的代替硬质合金刀具和陶瓷刀片，这是立方氮化硼（CBN）刀具使用经济型的保证。

从制造角度来讲立方氮化硼（CBN）刀具的优劣：

（1）高纯度、高净化率的原材料，可靠规范的胚体合成工艺，这两项直接决定立方氮化硼（CBN）刀具的性能。当然，这也是市场上立方氮化硼（CBN）刀具价格参差不齐的最大原因。

（2）磨加工，由于立方氮化硼（CBN）刀具不像硬质合金刀片具备复杂槽型和涂层，性能主要取决于刀具胚体性能，而磨加工的工艺和精度直接决定切削时的微观性能。所以采用周边磨床，刀具成本虽然提高不少，但是立方氮化硼（CBN）刀具的质量和耐用度都会上一个档次。

（3）严格检验手段：除了尺寸精度和表面质量外，立方氮化硼（CBN）刀具生产过程中，最容易产生废品的是电镜检测下的微观缺陷。刃口处肉眼看不到的微观缺陷是立方氮化硼（CBN）刀具使用过程中崩刃口的导火索，容易造成使用时出现刀具扎刀问题。

CBN刀具车削加工

一、CBN刀具的性能优势

（1）具有很高的硬度和耐磨性

CBN单晶的显微硬度为HV8000～9000，是目前已知的第二高硬度的物质，CBN复合片的硬度一般为HV3000～5000。

（2）具有很高的热稳定性和高温硬度

CBN的耐热性可达1400～1500℃，在800℃时的硬度为Al2O3/TiC陶瓷的常温硬度。

（3）具有较高的化学稳定性

CBN具有很高的抗氧化能力，在1000℃时也不产生氧化现象，与铁系材料在1200～1300℃时也不发生化学反应。

（4）具有良好的导热性和较低的摩擦系数

二、CBN刀具的优势应用材质

（1）高硬度铸铁（硬度HSD75以上）：如高铬铸铁、合金铸铁、镍硬铸铁、白口铸铁均属于高硬度铸铁，典型零部件有轧辊、工业泵等。针对高硬度铸铁的FZY3000G和FZY1000G材质，CBN刀具的优势显著。

（2）高硬度钢件（硬度HRC45-68）：如高锰钢、高速钢、淬火钢等，典型零部件包括轧臼壁、高速钢轧辊、淬硬齿轮/齿轮轴、轴承、滚珠丝杠、模具等。针对高硬度钢件的FZY3501，FZY3502材质优势明显。

（3）普通灰铸铁（HT150/200/250/300）：如发动机缸体/缸盖、刹车盘、制动鼓、皮带轮、离合器压盘等均属于灰铸铁件。FZY1000X和FZY3000X牌号CBN刀具可实现高速加工。

（4）其他难加工材料：如粉末冶金、高温合金材料，及镍基、铁基、钴基等高硬度堆焊/喷焊/激光熔覆/热喷涂材料工件。FZY3000，FZY3502等材质加工应用优势明显。

三、CBN刀具的切削参数

粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度，故一般优先选择尽可能大的切削深度ap，其次选择较大的进给量f，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度。精加工时，首先应保证工件的加工精度 和表面质量要求，故一般选用较小的进给量f和切削深度ap，而尽可能选用较高的切削速度Vc。

CBN刀具切削参数推荐

四、车削加工的计算公式

切削速度：Vc=πdn/1000（m/min）

【π：3.14（圆周率）；d：工件直径；n：主轴转速】

进给量： Fr=I/n（mm/r）

【 I:每分钟切削长度；n：主轴转速】

切削时间：Te=Im/I（min）

【Im：工件长度；I:每分钟的切削长度】

理论表面粗粗糙度：h=f2/8Re*1000（μm）

【f：每转进给量；Re：刀尖圆弧半径】

五、铣削加工的计算公式

切削速度： Vc=πD1n/1000（m/min）

【π：3.14（圆周率）；D1：铣刀直径；n：主轴转速】

进给量： Fz=vf/z*n

【vf：每分钟工作台进给速度；z：铣刀刃数；n:主轴转速（每转进给量fr=z*fz）】

工作台进给速度：vf=fz*z*n（mm/min）

【fz:每刃进给量（mm/min）；z：铣刀刃数；n:主轴转速】

加工时间： Tc=L/vf（min）

【vf:每分钟工作台进给速度；L:工作台总进给长度（工件长度l*铣刀直径：D1）】

立方氮化硼（CBN）以它优越的切削性能广泛应用于切削加工高硬度铁、钢件等黑色金属材料。立方氮化硼刀具的发展，大幅度地提高了劳动生产率，改善了产品质量，降低了生产成本，现如今在市场上已占有很大的份额。这也是国内致力于发展PCBN刀片，为金属切削技术飞速发展增砖添瓦。

资料来源：CBN车刀