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1、郑州博特立方氮化硼刀具五大力学性能、三大加工范围立方氮化硼是20世纪70年代才发展起来的一种新型刀具材料，它是继人工合成金刚石之后，利用高温、高压技术获得了第二种无机超硬材料，它具有以下几方面的优良的物理力学性能。（一）CBN硬度大CBN是现阶段最硬的材料之一，其围观硬度大约为（80009000HV），仅次于金刚石（900010000HV）的硬度。在加工淬火钢及灰铸铁时，CBN刀具的耐磨性比硬质合金、陶瓷和金刚石刀具都高得多，因此能保证达到高的加工精度和高的刀具耐用度。（二）CBN热稳定性好CBN的耐热性可达14001500，比金刚石的耐热性（700800）高得多，CBN在1370以上才由立方
2、晶格而开始转化。CBN在不同温度下的硬度比Al2O3+TiC陶瓷及硬质合金都高。由于CBN的这一特性，用来加工高温合金（如高镍或高钴基耐热合金）时，CBN刀具的切削速度可以为硬质合金的4-6倍。CBN和金刚石不一样，它与铁系元素亲和力削，直到12001300时也不易与铁系元素起化学反应。金刚石的热稳定性欠佳，在700800就开始碳化，形成CO2而完全失去硬度。且易于与铁系元素起反应，因此金刚石刀具不适宜加工钢铁材料。CBN没有金刚石的这个缺点，故能加工许多硬质材料。（三）CBN的化学惰性很大。它和金刚石不一样，与铁系材料直至12001300时也不易起化学作用。因此，CBN刀具可用于加工淬火钢和
3、铸铁，粘结磨损和扩散磨损都很小。而金刚石则不适宜加工这类材料。CBN在1000以下不会产生氧化现象。试验证明，在空气重加热到1000时，CBN晶体与氧化合，在表面产生一层氧化硼薄膜，它像保护层一样，可防止进一步氧化。但是，CBN在高温下与水要起化学反应BN+3H2O=H3BO3+NH3。由于水解作用，造成大量CBN被磨损。因此在湿式切削时，要注意选择切削液。在高温下切削时，一般采用干切削。（四）CBN具有良好的导热性CBN的导热性大大地高于陶瓷和硬质合金，但赶不上金刚石。CBN刀具的导热系数随温度的提高而增加，而氧化铝陶瓷刀具的导热系数随温度的提高而减少，在高温下，二者的导热系数相差极大。单从
4、这点看，CBN刀具高速切削性能应优于氧化铝陶瓷刀具（五）CBN刀具具有较低的摩擦系数CBN刀具与淬火钢的摩擦系数约为0.20.3，由于摩擦系数较小，可相应减少切削力和降低切削温度。由于CBN上述优良特性，使它能成为一种优异的刀具材料，逐渐用于制造车刀、铣刀和镗刀。但十全十美的刀具材料是没有的，每一种刀具材料都有其合理的应用范围和使用条件。CBN刀具主要用于加工淬硬的铁族金属、铸铁和一些难加工钢料及其合金，特别是精镗直径较小（635毫米）的孔时，其生产率和加工质量都比磨削为高，加工精度可达12级，光洁度可达89，有时可达10，在某些情况下可代替磨削加工。同时，由于车削时温度较低，磨削温度较高，因
5、此，用CBN刀具加工的工件表面耐磨性高于用磨削加工的。由于CBN刀具有高的硬度和耐磨性，能在高的切削速度下长时间加工出高精度零件，故也是数控机床很适用的刀具。立方氮化硼刀具的用途立方氮化硼刀具主要用于粗车和精车高硬度（HRC6470）淬火钢及冷硬铸铁。在车削精密小零件及超级耐热合金时也取得了一定效果。（一）加工淬火钢淬火钢轧辊的加工，过去一般都采用磨削方法，现在则能利用CBN刀具有效地进行加工。例如，用圆形CBN刀片（r=-5、=5）车削细晶粒52100（GCr15)HRC71铬钢轧辊时，切削用量选用v=84m/min、t=8.9mm、s=5.6mm/r，轧辊的不圆度及热处理时表明产生的氧化皮
6、对刀具并无不良影响，而且能稳定地加工出较高的表面光洁度（68）和几何形状精度，故可缩短精磨工时。由于刀刃可长期保持锋利，因而切削功率也削。图4-10为加工HRC62的淬火合金钢SKS3（Cr06）时CBN刀片与硬质合金刀具的耐用度比较。有图可以看出，用P10硬质合金刀具加工时，刀刃产生破损，用K10硬质合金刀具加工，只在切削速度很低时才是正常磨损。而用CBN刀片加工，全部都是正常磨损，刀具耐用度比硬质合金高的多。用CBN铣刀可在淬火钢件上加工表面。用锋刃的CBN铣刀铣削淬火CrWMn钢（HRC6264）时，加工表面光洁度可达89.切削速度（v=4300m/min)及切削深度（t=0.10.4m
7、m）对光洁度无甚影响。当钢的硬度降低时，则光洁度也随之降低。如钢的硬度小于HRC30，切削速度队光洁度将产生显著影响，切削速度增加，光洁度也提高。（二）加工铸铁用CBN镗刀在座标镗床上镗灰铸铁HT21-40箱体上的孔时，精度可达12级，光洁度可达7，生产率可提高0.51.0倍。在15123型数控立车上按样板车削灰铸铁HT15-32样规的外圆、端面和镗阶梯孔，样规的最大加工直径为900毫米，高度为300毫米。由于CBN车刀的尺寸耐用度很高，故即使加工这样大的面积，也能保证高的加工精度（达2级）。精车时的切削速度可比硬质合金车刀提高23倍，比陶瓷刀提高12倍。用锋刃CBN铣刀铣削灰铸铁HT21-4
8、0零件平面时，光洁度也可达到78，而且，由于刀具尺寸耐用度很高，在2.53米长度上不直度偏差不超过1018微米。加工时切削速度应大于400m/min。切削速度提高，光洁度也随之提高。当v800m/min时刀具耐用度虽会下降，然而使用v=1200m/min的速度来铣削铸铁导轨面也是很有成效的。用CBN铣刀加工代替磨削有很高的生产率，这不仅是因为磨削时的切削深度很小，而且由于磨削时产生大量的热会使工件变形。铣削时不仅切削深度大得多，而且工件基本上不发热。在2A622A2数控卧式镗床上精加工铸铁（HT28-48）箱体零件时，铣平面和镗孔的光洁度均可达78.用一把CBN车刀可完成十个直径为200mm、
9、长为130mm的孔。孔的椭圆度在0.011mm，锥度在0.019mm以内，精度可达2级。切削用量为：镗孔v=500m/min、t=0.1mm、s=0.04mm/r；铣削v=400m/min、s齿=0.04毫米/齿、s=0.64mm/r。由于采用了CBN刀具，比用硬质合金刀具可提高生产率23倍。用CBN车刀加工铸铁的切削速度一般为400600m/min。（三）加工高温合金由于CBN具有高的热稳定性，故适于高速切削高温合金。粗加工时，在切削深度相同的条件下，采用的走刀量可为硬质合金的80%，金属切除率可比硬质合金提高5倍。加工表面光洁度通常可达78。而用硬质合金刀具则只能达到6高速切削高温合金实际
10、上是一种高温切削加工。当切削温度达到1000时，工件材料的强度就会下降，在此温度下，CBN仍能保持常温下的硬度和强度，因此有利于切削加工。用硬质合金刀具在这样搞的切削温度下切削几秒钟就要损坏。用CBN刀具加工高温合金的另一优点是可以改善工件表层的组织，增加零件的疲劳强度，延长零件的使用寿命，粗车高温合金时，常用的切削用量为：v=150185m/min，s=0.130.15mm/r，t最大可达3mm。用CBN刀具加工烧结铁（Fe-Cu-C）时的效果也很好。例如，在烧结铁制的汽缸衬中精镗孔（32.8X30毫米）时，原用硬质合金刀具，在v=98m/min、t=1.2mm、s=0.05mm/r时，每刃可加工20件。采用CBN刀具后，切削速度提高到185m/min，切削效率提高1倍。 本文参考机械制造技术来源于超星网。
