什么是CBN刀具?

　　很多机械行业的人不了解CBN刀具，不清楚CBN刀具用于哪些行业或领域，不清楚CBN刀具可以加工哪些工件，本次小编就给大家讲解一下，什么是CBN刀具?CBN刀具能用于哪些行业。

　　1、什么是CBN刀具?

　　CBN刀具是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用CBN微粉和少量的结合剂合成的，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。

　　20世纪70年代，前苏联、中国、美国、英国等国家才相继研制成功作为切削刀具的CBN烧结体—聚晶立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride)。从此，CBN(立方氮化硼)以它优越的切削性能应用于高硬度材料及难加工材料的切削加工，如淬硬钢、高合金耐磨铸铁、高温合金、高速钢、表面喷焊材料、 烧结金属材料等难加工材料的切削加工。

　　2、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

　　3、CBN刀具相比其他材质刀具的优势

　　(1)相较于硬质合金刀具：CBN刀具自身硬度高，耐磨性优异，其耐磨性是普通硬质合金刀具的30-50倍。

　　(2)相较于陶瓷刀具：CBN刀具在具备优异的耐磨性的同时，抗冲击韧性和抗断裂性能强，金属切削率高，尤其断续加工HRC60以上的工件不崩刀。

　　(3)相较于进口CBN刀具：切削性能稳定，性价比更高，尤其在高速切削淬火钢、灰铸铁领域赶超进口CBN刀具。

　　4、CBN刀具的结构形式

　　CBN刀具结构形式分为焊接式CBN刀具和整体式CBN刀具，其中焊接式CBN刀具又分为镶嵌式CBN刀具和复合式CBN刀具。

　　镶嵌式CBN刀具：实现高速切削，多刃口更经济，刀片夹紧方式灵活，耐磨性优异，主要用于半精加工和精加工工序。

　　复合式CBN刀具：实现高速切削，耐磨损和耐崩损性均衡，优异的刀尖强度，在断续加工中表现优异，主要用于半精加工和精加工工序。

　　整体聚晶CBN刀具：是刀块通体都是CBN材质，集高硬度，高耐磨性、耐热性，耐崩损性于一身，可实现重载切削，硬切削，以车代磨等工艺，粗加工、精加工均可。

　　同时还可提供定位槽、断屑槽、修光刃、涂层等产品。

　　5、CBN刀具的加工材质

　　(1)高硬度铸铁

　　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。针对高硬度铸铁常用BN-K1和BN-K10材质，优势显著。

　　(2)高硬度钢件(硬度HRC45以上)

　　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。针对高硬度钢件常用的CBN材质为BN-S10、BN-S20、BN-S200、BN-H10、BN-H21材质等。

　　(3)普通灰铸铁(HT150/200/250/300等)

　　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。常用CBN材质为BN-S300和BNK30。

　　(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。常见的CBN材质为BN-S300、BN-S200、BDN80等。

　　6、CBN刀具的常用工艺

　　重载切削：采用极大的切深对大型零件进行车削，CBN刀具BN-K1和BN-S20材质具有强度高、耐磨损、抗冲击韧性好等特点，相较于其他刀具，可获得更高的加工效率，广泛应用于能源、矿山、钢铁、冶金行业。

　　高速切削：是指在比常规切削速度高出很多的速度下进行的切削加工，超硬刀具BNK30材质目前可在3000m/min的切削速度下高速加工，高出硬质合金刀具极限切削速度近10倍。

　　以车代磨：是将淬硬钢的车削作为最终精加工工序的工艺方法，其加工质量可代替磨削工序，HLCBN刀具具有硬度高、耐崩损性强等特点，并形成了从连续—断续，粗加工—超精加工一整套的“以车代磨”硬加工领域刀具方案。

　　干式切削：是完全不用冷却润滑液的切削，不影响环境，便于切屑回收，是一种“绿色制造”工艺。目前可对铸铁、硬钢、铝合金、高温合金，碳纤维复合材料等进行干式切削，助力绿色制造。

　　7、CBN刀具材质表

　　包括整体聚晶CBN刀具，复合式CBN刀具和镶嵌式CBN刀具及涂层CBN刀具。

　　8、CBN刀具的材质性能

　　9、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Fr，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。

　　10、常用整体聚晶CBN刀具型号汇总表

　　11、常用复合式CBN刀具型号汇总表

　　12、CBN刀具连续切削中的磨损形式

　　(1)后刀面磨损：最常见的磨损形式，是刀具与工件材料中的硬粒子摩擦形成的，磨损严重则会致使被加工工件的表面粗糙度和尺寸精度超差，需替换新的CBN刀片。

　　(2)月牙洼磨损：发生在刀片的前刀面，是由工件材料和切削刀具之间的化学反应造成的。月牙洼磨损会导致切屑处理恶化，影响已加工表面质量，而且过大的月牙洼磨损会削弱切削刃并可能导致断裂。

　　(3)压力面磨损：主要原因是因为切削速度太快，进给量太大，刀具后角太小而造成压力面磨损。

　　(4)边界磨损：主要原因是主偏角太大，进给量太大，切削速度太低造成边界磨损。

　　13、CBN刀具断续切削中的磨损形式

　　(1)崩刃

　　这是CBN刀具断续加工钢和铸铁时常见的一种破损形式。它是在切削刃上产生的小缺口，刀刃上几个小缺口或被崩掉一小块。如微崩刃的刀具在允许的磨损限度内还能继续切削，超差则需要更换。

　　(2)碎断

　　CBN刀具连续切削高硬度材料或者断续切削工件时常发生的破损形式，这是由于断续切削高硬度工件时冲击载荷过大、短时间切削后即发生的早期破损，虽然切削条件适当，但切削较长时间后，没有及时换刀，由于刀具材料疲劳就发生了大块的断裂。

　　(3)剥落

　　铣削钢和铸铁端面时，在前刀面上常出现的贝壳状剥落。出现此类情况，可通过提高切削速度、降低进给量，使用有负倒棱、刃口经过钝化处理的刀片。