目前，CBN刀具在黑色金属加工领域，是耐磨性能最好的刀具材料，经过论证，立方氮化硼刀片的寿命一般是硬质合金刀片和陶瓷刀片的几倍到几十倍。立方氮化硼刀具(CBN刀具)作为脆性超硬刀具材料，硬度是其最明显的特点，而韧性是其最基本的保证，本文通过使用CBN刀具车削不同硬度的铬钻(Cr-Mo)合金钢的试验，阐述了工件材料硬度对CBN刀具寿命的影响，并对其原因作了分析;来进一步明确CBN刀具适宜加工硬度范围，进一步指导CBN刀具的使用。并浅谈了华菱超硬除了除了对CBN刀具硬度之外的研究—--抗冲击韧性。

CBN刀具的性能与能加工硬度范围研究

一、CBN刀具的性能立方氮化硼(CBN)是人工合成的一种高硬度材料，它的硬度(HV7300～9000)仅次于金刚石，但它的耐热性和化学稳定性都大大高于金刚石，它能耐1300～1500℃的高温，与铁族金属直至1200～1300℃时也不易起化学作用。因此，CBN刀具既适用于非铁族难加工材料的加工，也适用于淬硬钢、冷硬铸铁及高温合金等铁族难加工金属的切削。用CBN刀具进行半精加工和精加工，加工精度可达IT5，表面粗糙度可小至Ral.25～0.2μm。着刀具具有较优的几何形状，无论是在刀具寿命还是加工表面粗糙度方面，CBN刀具切削都完全可以代替磨削加工。

二、CBN刀具的耐用度，由于CBN对铁族金属呈化学惰性并具有高硬、耐磨、耐高温、强度好等特点，故其加工对象多为淬火钢类难加工零件，使用CBN刀具切削软质材料的资料较少，CBND具切削软质材料时的磨损情况资料不多。为了明确CBN刀具的适用范围，通过车削不同硬度的Cr一伽合金钢来测定CBN刀具的耐用度，发现了一些值得注意的现象。实验是在以下条件下进行的。切削时不使用切削液。这是因为使用水溶性切削波在高温下CBN会和水发生化学反应，损害CBN的性能。同时CBN刀具的切削速度一般选得较高，以便使切削区加热到促使材料软化的温度而有利于切削，这时使用切削液可能引起对具冷热不匀，产生很大的热应力而导致热龟裂，使CBN刀具崩刃。所以CBN刀具一般宜于干式切削。切削的工件材料为中淬透性合金调质钢35CrMo合金钢，工件硬度分别为HRC28、35、45和58o刀具的主要几何角度为：前角Y。。-5”，后角a。一矿，刀尖圆角半径r.-0.smm，无负倒核。刀具的磨钝标准根据ISO统一规定以1/2切削深度处后刀面上测定的磨损带宽度yB作为刀具磨钝标准，本实验取yB“0·Zm“。在切削用量中，切削速度y是影响刀具耐用度T的最主要因素。刀具耐用度与切削速度关系为：yT”。Co式中m——指数，表示y-T间影响成程度C。——系数，与刀具、工件和切削条件有关当工件硬度为HRC28fD35时，CBN刀具的m值约为0.sl工件硬度为HRC45和58时，m值约为0.6～0.65。硬质合金切削刀具YT15，m值约为0.46。实验中切削速度在100～300m/min之间，切削深度a，一0.smm，进给量f=0.lmm/r。切削速度y-150m/min和y-200m/min时工件硬度和刀具耐用度的关系曲线见图1，CBN刀具耐用度的最低点约在工件硬度为HRC35时。

三、切削力和切削温度切削力测定中发现当工件硬度低于HRC40，切削力基本恒定，当工件硬度高于HRC40，CBN刀具的切削力随工件硬度增大而显著增大。这个现象说明切削力不是造成CBN刀具耐用度在切削硬度约为HRC35的工件时最低的原因。刀具后D面温度曲线见图2。对于所有的切削速度，当工件硬度约为HRC35时，CBN刀具后刀面的温度均为最高，这似乎可以说明切削热是引起刀具切削硬度为HRC35的工件时后刀面磨损最大的原因。磨损的后刀面，通过扫描式电子显微镜观察，可见刀具后刀面上有许多条痕和大量的金属铁(Fe)沉积。联系到图2所示为温度特性曲线，此时CBN刀具的磨损主要是粘结现象引起的，因为高温时粘结的剧烈程度比低温时大得多。另一方面，由于CBN刀具切削铅一铝合金钢时有较大的m值(0.6)，以及磨钝刀具后刀面上的摩擦条痕，说明CBN刀具同时存在着粘结和摩擦磨损，当切削硬度约为HRC35的工件时，粘结磨损占主要地位。四、结论1.当切削不同硬度的Cr-Mo合金钢时，在切削较软的HRC35工件时，CBN刀具后刀面温度最高，耐用度最低。2.切削硬度约为HRC35的合金钢时可在CBN刀具后刀面上观察到大量的摩擦条痕和沉积金属铁(Fe)，此时CBN刀具以粘结磨损为主。

立方氮化硼刀具的硬度与脆性的辩证

目前，CBN刀具在黑色金属加工领域，是耐磨性能最好的刀具材料，经过论证，立方氮化硼刀片的寿命一般是硬质合金刀片和陶瓷刀片的几倍到几十倍。例如华菱超硬BN-S30牌号立方氮化硼刀片加工灰铁材质刹车盘，切削线速度600M/min，比硬质合金刀片效率提高2倍，粗加工时寿命提高6-12倍，精加工时寿命是硬质合金刀片的15-20倍。而且随着研究的进步，CBN刀具适应各种高硬度复杂材料的加工，华菱超硬HLCBN新研制的CBN刀具牌号，可以加工HRC70以上硬度的碳化钨，在国内尚属首例。

单纯的提高切削刀具硬度及耐磨性并不难，但随着刀具材料的硬度增加，造成脆性增加、CBN刀具的韧性降低;针对立方氮化硼刀片硬而脆的特性，华菱超硬HLCBN曾推出的适合低速切削和重载粗加工立方氮化硼刀片牌号，以华菱超硬BN-S20牌号为例，它不仅可以断续切削淬硬钢，也可以大余量切除工件的淬硬层，但前提是并没有牺牲刀具的耐磨性，这是与市场上的CBN刀具最大的不同，“耐磨性与抗冲击性的完美平衡”是HLCBN品牌屹立于世界超硬刀具行业的原因之一。

综述

立方氮化硼刀具(CBN刀具)作为脆性超硬刀具材料，硬度高是其最明显的特性，而韧性是其最基本的保证，但我们不能因为一味的追求其韧性，而丧失了它的超硬材料特性--耐磨性，更不能一味追求其高硬度和刀具寿命，而不顾刀具的抗冲击韧性，作为超硬材料的研究者，我们应该反思总结，避免使超硬刀具研究走向另外一个极端。