立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride)是20世紀(jì)50年代首先由美國通用電氣(GE)公司利用人工方法在高溫高壓條件下合成的，其硬度僅次于金剛石而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它材料竹坝，因此它與金剛石統(tǒng)稱為超硬材料嘱杆。

　　CBN具有較高的硬度、化學(xué)惰性及高溫下的熱穩(wěn)定性磷兢，因此作為磨料CBN砂輪廣泛用于磨削加工中杭嚷。由于CBN具有優(yōu)于其它刀具材料的特性，因此人們一開始就試圖將其應(yīng)用于切削加工狭龄，但單晶CBN的顆粒較小嚣咕，很難制成刀具，且CBN燒結(jié)性很差蜘傻，難于制成較大的CBN燒結(jié)體绷咳，直到20世紀(jì)70年代，前蘇聯(lián)琅翻、中國位仁、美國、英國等國家才相繼研制成功作為切削刀具的CBN燒結(jié)體——聚晶立方氮化硼PCBN(Polycrystalline Cubic Boron Nitride)方椎。從此聂抢，PCBN以它優(yōu)越的切削性能應(yīng)用于切削加工的各個領(lǐng)域钧嘶，尤其在高硬度材料、難加工材料的切削加工中更是獨樹一幟涛浙。經(jīng)過30多年的開發(fā)應(yīng)用康辑，現(xiàn)在已出現(xiàn)了用以加工不同材料的PCBN刀具材質(zhì)。

　　1 PCBN刀具材料及其切削性能

　　1.1 PCBN刀具材料的種類

　　按添加成分分：有直接由CBN單晶燒結(jié)而成的PCBN和添加一定比例粘結(jié)劑的PCBN燒結(jié)體兩大類轿亮；按制造復(fù)合方式分：有整體PCBN燒結(jié)塊和與硬質(zhì)合金復(fù)合燒結(jié)的PCBN復(fù)合片兩類疮薇。目前應(yīng)用較廣的是帶粘結(jié)劑的PCBN復(fù)合片，根據(jù)添加的粘結(jié)劑比例不同則PCBN硬度也不同我注，粘結(jié)劑含量越多則硬度越低按咒、韌性越好；粘結(jié)劑種類不同但骨，則PCBN的用途也不同励七，如表1所示為常見粘結(jié)劑的PCBN刀具及其用途。

　　表1常見粘結(jié)劑的PCBN刀具及其用途

　　CBN含量(%)-粘結(jié)劑種類-主要用途

　　～60-TiN-淬火鋼

　　～70-TiC-鑄鐵

　　～70-Al2O3-鑄鐵

　　～90-AlN-高強(qiáng)度鑄鐵

　　～80-Co-耐熱合金鋼鑄鐵

　　1.2 PCBN刀具的切削性能

　　由于CBN晶體與金剛石晶體都屬閃鋅礦型籍纸，且晶格常數(shù)相近剿夫，化學(xué)鍵類型相同，因而CBN具有接近金剛石的硬度和抗壓強(qiáng)度烹驰，又因為其是由N姓拂、B原子所組成，因此具有比金剛石更高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性魄蔗。PCBN刀具材料主要性能如下：

　　(1)具有很高的硬度和耐磨性寒肋。CBN單晶的顯微硬度為HV8000～9000，是目前已知的第二高硬度的物質(zhì)肆洽，PCBN復(fù)合片的硬度一般為HV3000～5000易麻。因此用于加工高硬度材料時具有比硬質(zhì)合金及陶瓷更高的耐磨性，能減少大型零件加工中的尺寸偏差或尺寸分散性社咒，尤其適用于自動化程度高的設(shè)備中秽祷，可以減少換刀調(diào)刀輔助時間，使其效能得到充分發(fā)揮位俩。

　　(2)具有很高的熱穩(wěn)定性和高溫硬度矗寂。CBN的耐熱性可達(dá)1400～1500℃，在800℃時的硬度為Al2O3/TiC陶瓷的常溫硬度乍狐，因此赠摇，當(dāng)切削溫度較高時，會使被加工材料軟化浅蚪，與刀具間硬度差增大藕帜，有利于切削加工進(jìn)行，而對刀具壽命影響不大惜傲。

　　(3)具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性洽故。CBN具有很高的抗氧化能力贝攒，在1000℃時也不產(chǎn)生氧化現(xiàn)象，與鐵系材料在1200～1300℃時也不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)时甚，但在1000℃左右時會與水產(chǎn)生水解作用隘弊，造成大量CBN被磨耗，因此用PCBN刀具濕式切削時需注意選擇切削液種類荒适。一般情況下梨熙，濕切對PCBN刀具壽命無明顯提高，所以使用PCBN刀具時往往采用干切方式刀诬。

　　(4)具有良好的導(dǎo)熱性锯忱。CBN材料的導(dǎo)熱系數(shù)低于金剛石但大大高于硬質(zhì)合金，并且隨著切削溫度的提高健吃，PCBN刀具的導(dǎo)熱系數(shù)不斷增大闰妓，因此可使刀尖處熱量很快傳出，有利于工件加工精度的提高陕绢。

　　(5具有較低的摩擦系數(shù)过腰。CBN與不同材料的摩擦系數(shù)在0.1～0.3之間，大大低于硬質(zhì)合金的摩擦系數(shù)(0.4～0.6)闯揪，而且隨摩擦速度及正壓力的增大而略有減小橄看。因此低的摩擦系數(shù)及優(yōu)良的抗粘結(jié)能力，使CBN刀具切削時不易形成滯留層或積屑瘤呜谓，有利于加工表面質(zhì)量的提高暮课。

　　2 PCBN刀具應(yīng)用于先進(jìn)切削加工工藝

　　2.1適用于高速及超高速切削加工技術(shù)

　　PCBN刀具最適合于鑄鐵法洼、淬硬鋼等材料的高速切削加工洼荡。由PCBN刀具切削鑄鐵及淬硬鋼時刀具后刀面磨損與切削距離的關(guān)系可以看出：當(dāng)切削速度超過一定限度后，切削速度越高眠琴，PCBN刀具后刀面磨損速度反而越小下质，即高速切削下刀具的壽命反而高，這一特點尤其適合現(xiàn)代高速切削加工诞仓。

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