單晶立方氮化硼的顆粒很小，目前人工合成的單晶立方氮化硼的最大粒徑為3mm左右。鑒于培育立方氮化硼大單晶在技術(shù)上存在難度，所以倚评，蘇聯(lián)、美國条嚼、英國洲猿、日本和中國相繼研制出聚晶立方氮化硼[1]。

　　聚晶立方氮化硼可以分為整體PCBN燒結(jié)塊和帶硬合金基體的PCBN復(fù)合片齿贡。整體PCBN燒結(jié)塊是由CBN顆粒在高壓高溫下燒結(jié)而成的;PCBN復(fù)合片是由CBN層與硬質(zhì)合金基體在高壓高溫下燒結(jié)而成的村会。多晶體的結(jié)構(gòu)使聚晶立方氮化硼具有各向同性，克服了單晶存在解理面的缺陷饮乃，同時泌拐，PCBN具有硬質(zhì)合金基體的抗沖擊韌性[2]。這些優(yōu)點使聚晶立方氮化硼的應(yīng)用廣泛刀饥，特別是作為刀具材料在切削加工方面發(fā)揮了極大作用威球，被廣泛應(yīng)用于汽車、機床蒙拜、航空航天蜓浦、儀器儀表等制造領(lǐng)域。PCBN刀具可以實現(xiàn)以車代磨误撤，并且刀具壽命比硬質(zhì)合金刀具提高幾十倍到幾百倍绳拧。隨著科技的進步和技術(shù)水平的提高，它的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)粩鄶U大。PCBN刀具的1/2用于汽車制造業(yè)翘悉，約20%用于重型設(shè)備（如軋輥等）的加工[3]茫打。

PCBN刀具的應(yīng)用

　　常用刀具的綜合性能及PCBN刀具的應(yīng)用范圍 

　　圖1大致說明了幾種刀具材料的硬度居触、耐磨性和韌性妖混、強度的關(guān)系，可見理想的刀具材料應(yīng)位于該圖右上角轮洋，即應(yīng)既具有極高的耐磨性制市，有利于延長刀具耐用度，同時又具有好的斷裂韌性弊予，使得其能夠承受大的切削力祥楣。

圖1 常用刀具材料綜合性能 

　　PCBN刀具按加工方式分，車削占60%汉柒，鏜削占32.5%误褪，端銑占7.5%。按加工材料分碾褂，淬火鋼占65%兽间，鑄鐵占28%，耐熱鋼占7%达迁。按替代原加工分寇羔，50%替代磨削，30%替代硬質(zhì)合金刀具仔约，10%替代金屬陶瓷刀具甫页，5%替代陶瓷刀具。

　　PCBN刀具按加工方式分淫韧，車削占60%裸朱，鏜削占32.5%，端銑占7.5%嘿帆。按加工材料分龟付，淬火鋼占65%，鑄鐵占28%气岁，耐熱鋼占7%诲猴。按替代原加工分，50%替代磨削浦堪，30%替代硬質(zhì)合金刀具慌回，10%替代金屬陶瓷刀具，5%替代陶瓷刀具鳖宾，5%替代磨加工吼砂。 

　　PCBN已廣泛用于數(shù)控機床、多用途機床、自動化渔肩、專用高速機床因俐、柔性生產(chǎn)單元或柔性生產(chǎn)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的自動化生產(chǎn)線，用于各種高硬度材料（如冷熱作工具鋼周偎、高速鋼抹剩、軸承鋼、粉末冶金鋼蓉坎、粉末冶煉金屬澳眷、馬氏體不銹鋼、高強度鋼蛉艾、高錳鋼钳踊、白口鑄鐵、奧氏體軟鐵等）的切削加工[4]勿侯。 

　　不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)CBN刀具材料的要求 

　　圖2勾畫出了不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)CBN刀具材料的要求拓瞪。硬質(zhì)鋼的加工對PCBN性能要求的范圍最廣，這是因為硬質(zhì)鋼成分多樣和加工材料量大诫痹。 

　　圖2是不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)CBN強度救咙、抗磨損性和抗化學(xué)摩擦性的要求[5]

　　與應(yīng)用領(lǐng)域相對應(yīng)的PCBN材料的組成 

　　PCBN刀具的高速與超高速切削 

　　現(xiàn)代切削加工技術(shù)的發(fā)展趨勢是切削加工的高速、超高速發(fā)展荷况。高速禾计、超高速加工技術(shù)是指采用超硬材料的刀具，通過極大地提高切削速度和進給速度來提高材料切除率梆甘、加工精度和加工質(zhì)量的現(xiàn)代加工技術(shù)宇夭。超高速加工的切削速度范圍因不同的工件材料、不同的切削方式而異江伴。目前楔撩，一般認為，超高速切削各種材料的切削速度范圍為:鋁合金巳超1600m/min踢臀，鑄鐵1500m/min焙番，超耐熱鎳合金達300m/min，鈦合金達150~1000m/min媚曾，纖維增強塑料為200~9000m/min缔御。各種切削工藝的切削范圍:車削為7007000m/min，銑削為300~6000m/min妇蛀，鉆削為200~1100m/min耕突，磨削為250m/s以上。因此评架，對刀具適用性和使用壽命提出了更高的需求眷茁，而PCBN刀具是迄今世界上最能滿足這一要求的首選刀具炕泳。 

　　高速切削是一個相對的概念，通常認為上祈，高速加工時切削速度要比常規(guī)切削高5~10倍以上培遵。高速切削時隨切削速度的提高，切削力降低登刺，切削溫度的增加逐漸緩慢籽腕，可以提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，降低制造成本塘砸，加快產(chǎn)品的開發(fā)周期节仿。一般來說，切削力降低15%~30%以上肺沃，表面質(zhì)量提高1~2級，切削速度和進給速度提高15%~20%鬼浮，可降低制造成本10%~15%[6]樱猬。 

　　高速切削現(xiàn)已廣泛用于航天航空、汽車和摩托車全头、模具肛巫、機床等工業(yè)中的鋼、鑄鐵咽露、有色金屬及其合金衅惠、高溫耐熱合金以及碳纖維增強塑料等材料的加工，其中以鋁合金和鑄鐵的高速加工最為普遍者只。而高速切削是指刀具切削刃相對于零件表面的切削運動（或移動）速度超過普通切削5~10倍哗饭，主要體現(xiàn)在刀具快進、快切蔑懈、快退三個環(huán)節(jié)上琉阱。

　　PCBN刀具的硬態(tài)干式切削

　　人們普遍認為PCBN刀具硬態(tài)干式切削，一方面可以充分發(fā)揮刀具優(yōu)秀的切削性能和金屬軟化作用拐迁，另一方面加工過程中省去了切削液的使用（通常切削液占加工總成本的16%~20%左右）蹭劈，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益，而且有利于環(huán)境保護和工人身體健康线召，是一種較為理想的加工方法铺韧。 

　　然而在干切削帶來眾多優(yōu)點的同時，也應(yīng)看到缓淹，干切削加工時的惡劣環(huán)境哈打，使工件與刀具都承受著高機械載荷和高熱載荷，工件表面質(zhì)量必然會受到切削溫度的影響割卖，因此要想使干切削技術(shù)完全被人們所接受前酿，為了降低表層和亞表層缺陷患雏，獲得更好的加工表面質(zhì)量，適當?shù)睦鋮s潤滑是必要的[7]罢维。

　　Kennametal推出了一種新型的淹仑、高耐磨性的、有涂覆膜的PCBN肺孵，其型號為KB9610匀借。高速加工硬材料時，其切削速度至少能提高20%盘塘，因此可獲得高的生產(chǎn)率裤泄。

　　KB9610的硬質(zhì)合金基體上的PCBN含有低濃度的CBN，PCBN上涂有多層鋁合金層告傻，這種產(chǎn)品完全可以防止化學(xué)磨蝕并且耐高溫几崔，KB9610主要用于連續(xù)精加工和半精加工淬火材料（HRC>45）、硬的涂層和冷硬鑄鐵蝠题，吃刀量可達0.5mm[8]影塑。 

　　PCBN刀具用于淬火鋼加工 

　　用PCBN刀具實施硬度切削工藝可改變傳統(tǒng)切削—淬火—磨削的制造工序，能有效地提高生產(chǎn)效率和降低能量消耗[9]殷宴。雖然PCBN刀具在淬硬鋼的切削加工中具有很多優(yōu)勢徘繁，但國內(nèi)沒有推廣使用這種新型超硬刀具材料，最重要的原因是工廠缺乏對PCBN刀具切削性能和使用技術(shù)的了解窜货。 

　　PCBN刀具切削淬硬鋼時切削力的特征及其變化規(guī)律是衡量PCBN刀具切削性能的重要指標之一嘹券。馮吉福，呂智等指出末雪，PCBN刀具切削淬硬高速鋼時切削力與切削深度呈線性上升的關(guān)系;主切削力和軸向力和進給量也呈線性上升關(guān)系;主切削力和軸向力隨切削速度增大而降低;切削深度減小時切削形態(tài)從鋸齒形切屑向帶狀切屑過渡的趨勢[10]犀村。 

　　高速切削鈦合金 

　　鈦合金由于高的強度/重量比和較高的抗腐蝕能力，被應(yīng)用于航空業(yè)萄窜。但鈦合金的切削速度低铃剔、導(dǎo)熱系數(shù)低以及很容易跟刀具材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等難加工性已成為生產(chǎn)中的辣手問題。實際生產(chǎn)中加工鈦合金的切削速度多在50m/min以下查刻，因此键兜，鈦合金的高速切削加工是當前亟待解決的生產(chǎn)難題，也是當今研究的熱點問題穗泵。采用PCBN刀具對鈦合金TC4進行高速切削的試驗表明普气，PCBN刀具加工鈦合金TC4與硬質(zhì)合金刀具相比，有著切削力高佃延、表面粗糙度低和刀具壽命長等特點现诀，并且在高速、低進給量履肃、低背吃刀量的條件下仔沿，有更長約刀具壽命和更好的工件加工表面粗糙度坐桩。因此，PCBN刀具更適合用作鈦合金的精加工[11封锉，12]爬蜜。 

　　上世紀制造技術(shù)的進步可據(jù)兩個趨勢做出終肯的總結(jié):一是所達到的精度呈指數(shù)級增產(chǎn)，二是每隔10年生產(chǎn)率增長2倍假凿。后一趨勢主要是由更硬披痕、熔點更高的切割工具的使用產(chǎn)生的。在過去的25年中赫赊，PCBN的應(yīng)用在很大程度上大與這一趨勢相關(guān)聯(lián)诞只。 

　　高效切削已經(jīng)成為現(xiàn)代制造的主流，而聚晶立方氮化硼刀具在其中扮演著不可缺少的角色剧胚。目前包惹，我國刀具制造業(yè)還停留在傳統(tǒng)的發(fā)展模式上，無法滿足現(xiàn)代制造業(yè)對高效刀具的需求脱刷。

　　超硬材料刀具發(fā)展是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)阐逗。美、德饮码、日等世界制造業(yè)的國家無一例外都是刀具工業(yè)先進的國家。超硬材料刀具不但推動制造技術(shù)發(fā)展進步的重要動力褒选，還是提高產(chǎn)品質(zhì)量氏篇、降低加工成本的重要手段。 

　　今天先進的數(shù)控機床已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)的主要裝備蹭睡，它與同步發(fā)起來的先進超硬材料刀具一起共同推動了加工技術(shù)的進步衍菱，使制造技術(shù)進入了現(xiàn)代制造的新時代。 

　　由于我國機床工具行業(yè)對現(xiàn)代金屬切削刀具與傳統(tǒng)刀具的差別缺乏足夠的認識肩豁，長期以來重主機脊串、輕工具，在發(fā)展戰(zhàn)略上超硬材料刀具與數(shù)控機床的發(fā)展嚴重脫節(jié)清钥，使我國超硬材料刀具技術(shù)的發(fā)展和行業(yè)水平與現(xiàn)代制造業(yè)的要求相差甚遠琼锋。 

　　超硬刀具的應(yīng)用程度將取決于技術(shù)和經(jīng)濟兩方面的考慮。然而有一點是顯而顯見的祟昭，即朝著具有更高生產(chǎn)率缕坎、更高切削速度和更低成本的方向發(fā)展。隨著更耐磨和更難加工工件材料的增多篡悟，各類超硬刀具的應(yīng)用將持續(xù)大量增加谜叹。亳無疑問，為達到我未來工業(yè)經(jīng)濟的高速發(fā)展搬葬，超硬刀具的成功應(yīng)用是一個關(guān)鍵因素荷腊。

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