CBN刀具材料及其常用加工技术的分析

    近年来，说起以车代磨、以铣代磨加工淬硬钢，通常首先想到运用立方氮化硼（CBN）刀具材料，CBN的微粒硬度达HV8000～9000，其烧结体PCBN的硬度可达HV3000～5000，耐热性达1400～1500℃。PCBN在800℃时硬度还高于陶瓷与硬质合金的常温硬度，故可以硬质合金3～5倍的切削速度进行切削，且其化学稳定性好，在1200～1300℃高温下，也不会与铁系材料发生化学反应，与碳也是在2000℃时才会发生反应。
    CBN对各种材料的粘结、高温时的扩散作用也比硬质合金小得多，因此特别适合加工钢铁材料。CBN的导热性为硬质合金的20倍，仅次于金钢石，且其导热性随着温度的提高而增强。CBN与不同材料的摩擦系数仅为0.1～0.3，且随着切削速度的提高，摩擦系数会下降，而硬质合金的摩擦系数为0.4～0.6。
    三菱材料公司较早开发了CBN材料的立铣刀，其CBN－2XLB型R1X5球头立铣刀（即球头半径为1MM，颈长为5MM）可以20000R／MIN的转速、1700MM／MIN的进给量、0.05MM的切深（背吃刀量）铣削60HRC的SKD11模具钢。切削了800米以后，后刀面仅磨损0.03MM。若将切深提高到0.1MM（即在较高切削负荷下），在切削了400米以后，后刀面磨损高度仅为0.022MM。
    由于其球头精度高（R公差为±5μM，外径公差0～10μM），加工精度很高，为保持同样的高精度，一把CBN高精度球头立铣刀所能加工的表面，若换用相同精度的硬质合金球头立铣刀，则需要7～8把。
    在切削淬硬模具钢时，若选择CBN材料，虽然价格较贵，但因切削速度高，可以缩短加工时间，延长刀具寿命，提高产品质量，因此可能具有更好的经济性。
    当然，如果脱离实际加工条件，一味选用新型刀具材料，也可能会增大加工成本（CBN刀具的价格约为硬质合金刀具的6～10倍）。另外，使用新型刀具材料时，若切削条件选择不当，也会影响加工质量与刀具寿命。
    因此，应对整个加工任务进行评估，综合权衡生产批量、加工时间、机床和刀具性能，在保证加工质量的前提下，在切削速度较低等条件下，也可以选用价格较低的涂层硬质合金刀具，同样可以实现较好的加工效果。