(一)CBN刀具的定义

　　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。

　　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&MDash;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切削加工高硬度铁、钢件等黑色金属材料。

　　下图是CBN刀具和其他刀具材料的硬度和韧性对比图

　　(二)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。

　　(三)CBN刀具的结构

　　CBN刀片标准结构有整体式、镶嵌式、复合式。

　　(四)CBN刀具的应用

　　1、加工材质

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　2、应用行业：矿山机械、钢铁行业、汽车行业、航空航天行业、风电行业。

　　(五)CBN刀具的推荐切削参数

　　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。

　　(六)CBN刀具的磨损形式

　　1、连续切削中的磨损形式

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　2、断续切削中的破损形式

　　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。

　　碎裂

　　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。

　　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。