华菱超硬-知名硬材料切削领域CBN刀具品牌解读CBN立方氮化硼刀片

立方氮化硼英文： Cubic Boron Nitride，缩写CBN或CBN。在21世纪初，中、美、德三国相关地质学家联合组成的国际研究团队在自然界中发现了CBN。在此前该物质只能通过合成。同年，国外科学家和中国与德国相关研究机构一同在我国青藏地区发现了该物质，其在1300℃高温、118430个大气压条件下形成了晶体。立方氮化硼刀片是人工合成法在高温高压下合成的一种超硬材料刀片，其材质硬度仅次于金刚石而远远高于其他材料，因此它与金刚石统称为超硬材料。

上世纪70年代，中国、美、英、前苏联等国家相继研发出用于切削的CBN烧结体——聚晶立方氮化硼刀片（PCBN），从此，立方氮化硼就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。

华菱超硬制作了CBN刀片和其他刀片材料的硬度与韧性的对比图可以方便大家直观了解。

立方氮化硼刀片的优势

• 较高的硬度和耐磨性

单晶CBN显微硬度为HV8000~9000，是目前存在已知硬度仅次于金刚石的物质，而其复合片硬度一般为HV3000~5000。

• 良好的热稳定性和高温硬度

CBN的耐热性最高可达到1500℃，在800℃时的硬度为Al2O3/TiC陶瓷的常温硬度，也正因如此CBN比PCD更占优势的就是其耐高温性能。

• 优良的化学稳定性

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。

• 具有良好的导热性和较低的摩擦系数

常见的CBN刀片结构

整体式CBN刀片

复合式PCBN刀片

镶嵌式CBN刀片

华菱超硬CBN刀片应用

适用加工工件材质：

• 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。华菱超硬针对高硬度铸铁推出BN-K1和BN-K10材质，优势显著。
• 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。针对高硬度钢件华菱超硬推荐BN-S10、BN-S20、BN-S200、BN-H10、BN-H21材质加工。
• 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。华菱超硬推荐BN-S300和BNK30材质高速加工。
• 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。华菱超硬推荐BN-S300、BN-S200、BDN80等材质加工。

五大应用领域

常用加工工艺

重载切削：采用极大的切深对大型零件进行车削，华菱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，华菱超硬刀具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，华菱超硬刀具具有硬度高、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。华菱目前可对铸铁、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。

CBN刀片性能参数

CBN刀片推荐切削参数

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。

合适的CBN刀片选择

CBN刀片型号的选择大致概括刀杆或刀盘型号 选择 和刀片型号（含刀尖圆弧） 选择 两类。

立方氮化硼（CBN）刀片配用车刀杆选择

焊接复合式CBN刀片有中心孔定位，可配用普通可转位硬质合金刀片用刀杆，在此不再赘述。

整体CBN刀片由于没有中心定位孔，常选用C型上压式车刀刀杆（既立方氮化硼车刀杆），着重选择刀方尺寸，车刀的主偏角，正反手及配用刀片的形状。如常用外表面车刀杆CCLNR3232P12；CRGNR3232P；CSSNR3232P12，CSRNR3232P，CSXNR4040S15等型号。

以CRGNR3232P刀杆为例，其字母代表意思依次为：

C表示装夹方式—上压式

R表示整体刀片形状（圆形）

G表示车刀主偏角角度（45度）

N表示整体刀片后角角度（N代表零度）

R表示正反手（L表示反手）

3232表示刀体的刀方尺寸（高*宽）

P表示刀杆的长度（170长）

立方氮化硼（CBN）刀片型号的选择

举例：CBN刀片型号SNMN120712依次包括刀片形状，刀片后角，刀片的公差级别，刀片的装夹方式（整体CBN刀片多为N表示），刀刃长度，刀片厚度，刀片刀尖圆弧半径。

CBN刀片的形状根据被加工工件的形状选择，刀片后角根据被加工工件的材料选择，刀片的公差级别根据被加工工件的加工精度选择，刀片的切削刃长度、刀片厚度、刀尖圆弧角根据被加工工件的切削用量选择。

其中刀尖圆弧角和走刀量、表面粗糙度之间的关系，粗加工时按刀尖圆弧半径选择刀具最大走刀量，或通过经验公式计算刀具走刀量；精加工时按工件表面粗糙度要求计算精加工走刀量。

粗加工选用最大走刀量参考表如下：

粗加工走刀量经验计算公式：

f粗=0.5 R

式中：R－刀尖圆弧半径mm

f粗－粗加工走刀量mm

华菱超硬会为客户提供配刀表，只要按照表格上面的内容填写即可，之后立方氮化硼（CBN）刀片型号的选择工作交给华菱。

常见的CBN刀片磨损形式

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；

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。

断续切削中的破损形式——并非华菱产品破损，只是举例说明

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。