使用立方氮化硼刀具以车代磨的切削参数与风险

立方氮化硼刀片车削粉末高温合金的刀具磨损

立方氮化硼刀片车削粉末高温合金的刀具磨损作者：任敬心吴小玲张研杨茂奎粉末高温合金与其他的铸造和变形高温合金相同，含有很多高熔点合金元素，例如，FGH95(FG02-01)粉末高温合金就含有铬、钴、钼、铌、镍、铁、钽等。

这种粉末高温合金是先将合金制成粉末，经热等静压成形，再经铸造而制成的。

粉末高温合金的g'相含量约为50%(体积)，组织均匀，晶粒细小，屈服强度高，抗疲惫性能好，可用于制造涡轮发动机的涡轮盘等。

由于g'相含量高，且弥散分布于晶粒间，使粉末高温合金得到很大的强化效应，且在相当高的温度范围内，随温度升高，其硬度反而有所进步，使切削加工性很差。

车削时，若采用硬质合金刀具，则刀具磨损十分严重，为此，国内外相继研究采用新刀具材料加工粉末高温合金，与YD15和YG10HT等硬质合金刀片的切削寿命相比，立方氮化硼(CBN)刀片的切削寿命可进步很多倍。

试验结果表明，CBN刀片是精车、半精车粉末高温合金的一种理想的刀具材料。

1 试验用CBN刀片及刀具几何参数1) CBN刀片目前所用的CBN 刀片有CBN聚晶体型和CBN与硬质合金的复合聚晶型，前者称作聚晶CBN刀片，后者称作复合聚晶CBN刀片。

复合聚晶CBN刀片的基底是硬质合金(图1)，其目的是使刀片既有超硬层的高硬度，又有硬质合金相对较高的韧性，并可节约昂贵的超硬材料。

CBN刀片的切削性能优越，不仅可用来加工淬硬的材料，而且可加工其他难加工材料。

图1 复合聚晶CBN刀片(GE6000)本课题采用了图1所示的美国通用电器公司(GE)生产的复合聚晶CBN刀片(以下简称CBN刀片)，其牌号为GE6000，其中含有96%的CBN及4%的Co。

CBN基底为硬质合金(WC+Co)，在高温高压条件下，Co从扩散源(硬质合金)基体出发，沿CBN晶界形成Co网络。

进步这种CBN刀片质量的关键是减小CBN层与硬质合金层之间的应力差。

图2示出CBN 聚晶体的扫描电镜图片，可明显看出类同水泥地龟裂的晶界。

立方氮化硼刀具的切削应用

ｔｈｅｒｅａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ’ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＣＢＮｃｕｔｔｉｎｇｔｏｏｌｓ；ｆｕｎｃｔｉｏｎ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
参考文献
［１］杨荣福，董申．金属切削原理［Ｍ］．北京：机械工业出版
社，１９８８．
观上无方向性，会随着切削刀具的磨损连续地露出
收稿日期：２０１５年１月
４结语
传统切削用量优化方法应用于现代加工时，所
应以此最低试验切削用量为限。
［２］袁哲俊．金属切削实验技术［Ｍ］．北京：机械工业出版
社，１９８８．
［３］ＹＥＨｏｎ￣ａｏ，Ｗａｎｙｉ，ＲｅｎＸｉａｏｐｉｎｇ，ｅｔ１ａ．Ｖａｌｉｄｉｔｙａｎａｌｙ —
的应用特点，从实际加工应用人手，结合实际零件展开加工应用讨论，并且讨论ＰＣＢＮ刀具加工不同材料时候的选型，参数选择以及冷却液的结合等。
关键词：ＰＣＢＮ刀具；性能；特点；应用
中图分类号：ＴＧ７１１文献标志码：Ａ
得出的优化结论不能超出取得泰勒公式的试验切削用量范围，否则将难以预见的与实际情况偏离而失去效力。其中最高生产率目标因为自动换刀机构的出现而变得没有实际意义。最低生产成本目标所对应切削用量如果低于前期试验的最低切削用量，则

车削堆焊件轧辊的立方氮化硼刀片

车削堆焊件轧辊的立方氮化硼刀片由于轧辊是轧钢厂的主要消耗零件，为了获得获得良好的加工性能和使用寿命，在生产制造过程中就采用堆焊技术，来提高轧辊辊身的硬度，从而提高轧辊的使用寿命。

还有部分轧辊工作时间长了之后会出现裂纹，剥落，断裂等失效形式，如直接报废，加工成本太高，并且影响加工效率。

常采用堆焊方法来修复轧辊，不仅不影响轧钢厂的加工效率，而且降低了加工成本。

下面就简单介绍一下轧辊的失效形式及如何选择刀片车削堆焊轧辊。

一、轧辊的失效形式轧辊质量直接影响轧机的工作效率、轧制产品的质量和产量、轧辊的消耗等。

并且轧辊作为轧钢过程中的一个重要消耗部件,在正常的轧制过程中,会因很多原因遭到破坏。

尤其热轧轧辊的工作环境更为恶劣。

其中轧辊的主要失效形式有裂纹、剥落和断裂等,其中任何一种失效形式都会影响轧辊使用寿命。

遇到以上失效形式，一般采用堆焊方式来恢复轧辊的使用性能，使轧辊恢复正常工作，不仅不影响加工效率，而且降低了加工成本。

二、根据轧辊的使用要求不同，对堆焊材料的要求轧辊根据其使用要求的不同，对堆焊材料的选择也不同，按其合金类型可归纳为八类，下面简单介绍其中的两种：1、低合金钢：此类合金价格便宜，堆焊金属组织以索氏体或屈氏体为主，冲击韧性好，抗裂性好，硬度HRC30-35，易于加工。

具有一定的耐磨性，但不能进一步提高轧辊使用寿命。

2、热作模具钢：该类材料具有良好的红硬性、高温耐磨性及较高的冲击韧性，焊后消除应力退火后，硬度一般在HRC45-50，使用寿命比原轧辊提高1-5倍。

3、弥散硬化钢：15Cr3Mo2MnV等，焊态硬度HRC35-38，易加工。

经560℃，保温15小时弥散硬化处理后，硬度可提高到HRC46-47。

通过堆焊可以使轧辊的表面硬度得到提升，从而延长了轧辊的使用寿命。

三、轧辊堆焊时的注意事项（1）堆焊前需先将轧辊辊身表面的疲劳层或缺陷，尤其是裂纹必须彻底清除；（2）在堆焊时，为了防止裂纹的产生，必须先加工轧辊辊身预热，预热温度根据轧辊辊及堆焊材料而定；（3）焊接时堆焊成败的关键环节，要获得理想的堆焊层必须综合考虑某些可变因素，如：焊接电压、焊接速度、轧辊转速、轧辊的保温、焊接电流、焊接材料等，对一些含碳及合金元素高的辊芯，为防止脆性区的裂纹，除一定的预热措施外，多采用低碳低合金过渡层进行预先堆焊过渡层。

全面介绍立方氮化硼性质及在磨具、刀具应用

立方氮化硼的性质1.立方氮化硼的物理性质纯净的CBN是无色透明的。

由于原料纯度及合成工艺的影响，可呈现黑色、褐色、琥珀色、橘黄色、黄色等。

CBN的理论密度为3.48g/cm3，实际密度3.39~3.44g/cm3.常压下CBN的熔点在3000℃左右；10.5MPa压力下，熔点在3220℃左右。

室温下的热传导率为1.3KW·K-1·m-1，导热性也很好。

其热膨胀系数为3.5X10-6K-1，也较小，但稍高于金刚石。

CBN的折射率为2.117，电阻率为102~1010Ω·cm，介电常数为4.5。

2.立方氮化硼的机械性质强度：抗压强度为7.2GPa，抗弯强度为294MPa。

中国国家标准规定，对于70/80粒度，I 型CBN的单颗粒抗压强度不低于19.6N，II型CBN的单颗粒抗压强度不低于27.44N。

3.立方氮化硼的化学性质立方氮化硼的化学组成为43.6%B和56.4%N。

主要杂质有SiO2、B2O3、Al2O3、Fe、Mg、Ca等。

立方氮化硼的热稳定性和对铁族元素及其合金的化学惰性明显优于金刚石。

金刚石在500~700℃时就开始氧化，且由于反应产物是气体（CO2），金刚石的破坏会继续直到消耗完为止。

CBN在800℃以上开始与空气或氧气发生作用生成B2O3！CBN的硬度虽比金刚石低，但由于其与含铁黑色金属的化学惰性和较好的热稳定性，使其金属磨除率达到金刚石的10倍，很快地解决了淬火钢等硬而韧的难磨金属材料的加工问题。

这也是CBN得以较快发展的原因。

立方氮化硼在磨具方面的应用由于立方氮化硼磨具的磨削性能十分优异，不仅能胜任难磨材料的加工，提高生产率，有利于严格控制工件的形状和尺寸精度，还能有效地提高工件的磨削质量，显著提高磨后工件的表面完整性，因而提高了零件的疲劳强度，延长了使用寿命，增加了可靠性，加上立方氮化硼磨料生产过程在能源消耗和环境污染方面比普通磨料生产好，所以，扩大立方氮化硼磨料磨具的生产和应用是机械工业发展的必然趋势。

立方氮化硼刀片可实现以车代磨加工淬火钢

立方氮化硼刀片可实现以车代磨加工淬火钢随着现代技术的不断发展，越来越多的高硬度淬火钢出现在加工现场，刚开始多数选择磨削方式作为最后加工工序，来保证淬火钢的尺寸和精度。

但随着刀具行业的不断研究、实践，最终研制出可以车代磨的车刀刀具材料—硬质合金刀片、陶瓷刀片、立方氮化硼刀片。

下面就具体介绍一下什么情况下适合以车代磨淬火钢及以车代磨淬火钢的刀具材料的选择。

一、什么情况下选择以车代磨工艺虽说目前已实现以车代磨工艺，但车削并不是完全代替了磨削加工淬火钢。

如淬火钢精度要求较高时可选择磨削方式，那什么情况下可选择以车代磨工艺，请看以下分析：(1)在数控机床上加工复杂的表面和几个复杂的表面，车削代替磨削工序可以减少1/3～2/3的劳动量，而且能保证很高的位置精度。

(2)形状复杂的内孔或小孔。

如采用磨削，要求砂轮的形状也相应复杂，有的时候无法磨削，这时采用车削最为有利。

(3)一个零件几个表面(外圆、内孔、端面、阶台、沟槽)都需磨削，这时采用车削，一道工序即可完成，可减去磨削用的工装。

(4)零件淬火后易变形和留余量小时易造成废品，这时可留余量大一些，待淬火后，再用超硬刀具切除多余余量，再磨削，以减少因变形大而产生的废品，此时可以选择韧性好的立方氮化硼刀片（非金属粘合剂立方氮化硼刀片）进行大余量硬车削。

(5)在加工载荷变动量很大的，困难条件下使用的表面高频零件，采用超硬刀具加工，工件表面组织和物理力学性能较磨削时好，可以延长零件的使用寿命。

三、以车代磨加工淬火钢的车刀刀具材料在一开始介绍了可以车代磨的刀具材料：硬质合金刀片，陶瓷刀片，立方氮化硼刀片，并对三种刀具从硬度和韧性上做出分析，其中立方氮化硼刀片是最适合加工淬火钢的刀具材料。

由于淬火钢经过热处理后的硬度高，属于难加工材料的一种，从硬度上来划分以上三种刀具适合的加工范围。

硬质合金刀片：由于本身刀体硬度低，故只适合加工硬度HRC45以下的淬火钢，低速切削效果较好；陶瓷刀片：众所周知脆性大是陶瓷刀片的缺点，只适合加工硬度HRC45-55之间的小余量的淬火钢，并且尽量避免断续切削；立方氮化硼刀片：由于具备较高的硬度和耐磨性，良好的抗冲击性能，故适合加工HRC45以上的淬火钢。

立方氮化硼刀具(CBN刀具)牌号及切削参数选用表

华菱超硬是硬材料加工行业中知名的刀具，致力于高硬度切削和高速切削领域完整的刀具产品及方案设计
郑州华菱超硬材料有限公司
2014.10
加工高硬度铸铁的立方氮化硼刀具牌号说明：立方氮化硼刀具抗冲击韧性（抗断裂性能/抗崩损性能）BN-K1＞BN-S30 ＞ BN-S300 ＞BN-k10 ＞BN-K11.而高温耐磨性能顺序反之。
郑州华菱超硬材料有限公司
2014.10
立方氮化硼刀具（CBN 刀具）牌号及切削参数选用表
立方氮化硼刀具（CBN 刀具）常用的三大领域（硬钢，硬铸铁，珠光体灰铸铁和球铁）所适用的 CBN 刀具牌号及对应切削参数范围，按照图表形式概括如下，一目了然：
备注：加工硬钢时，BN-S20 和 BN-S200 牌号为整体聚晶立方氮化硼刀片，BN-H10，BN-H11，BN-H20，BN-H21 为焊接 CBN 刀刀具，致力于高硬度切削和高速切削领域完整的刀具产品及方案设计
郑州华菱超硬材料有限公司
2014.10
备注：切削参数可根据所用机床、系统刚性，及工件动平衡性视具体情况进行微调。
华菱超硬是硬材料加工行业中知名的刀具，致力于高硬度切削和高速切削领域完整的刀具产品及方案设计

立方氮化硼车刀加工钢和铸铁时的磨损形态

立方氮化硼车刀加工钢和铸铁时的磨损形态立方氮化硼刀具在切下金属切屑的同时，其本身也要发生损坏。

刀具损坏刀一定程度就要换刀或换刃才能正常切削。

刀具损坏的形式主要有磨损和破损两类。

由于立方氮化硼刀具高温性能好，其耐磨性高于硬质合金刀具，刀具磨损后，加工精度降低，加工表面粗糙度增大，切削力和切削温度增加，甚至产生振动，不能正常切削。

至于刀具破损，除发生微小的崩刃外，根本不能进行切削，因此刀具磨损和破损直接影响加工效率、质量与成本。

立方氮化硼刀具的磨损规律与硬质合金刀具的基本相同，磨损速度也是随切削速度的提高、进给量与切削温度的增加而加快，而以切削速度影响最大。

从加工钢和铸铁的磨损过程可知，其磨损过程分为初期、正常与剧烈磨损三个阶段。

当磨损量增加时，刀刃上常伴有微崩刃并且逐渐加大成较小的破损。

立方氮化硼刀具加工钢和铸铁时的磨损形态主要是（1）前、后刀面磨损。

前刀面磨成台阶（加工铸铁）或月牙洼（加工钢）后刀面磨成棱面；（2）边界磨损，加工铸铁时比较常见（3）微崩刃，是一种形态的刀具破损，但其大小在磨损限度以内时，刀具仍可继续切削。

立方氮化硼刀具连续切削钢件时，磨损的主要原因是伴随有微崩刃的磨料磨损以及粘结磨损，切削铸铁则主要是磨料磨损与微崩刃，而化学反应与扩散作用则加速刀具的磨损。

立方氮化硼刀具连续切削时，其破损原因主要是磨损，所以应根据加工方法和加工要求，确定合理的磨损耐用度。

由于陶瓷刀具具有良好的高温性能，最适合于高速切削，因而确定陶瓷刀具磨损耐用度时应充分考虑其优越性；同时陶瓷刀具适用于机夹可转位刀片，换刀比较方便。

对于要求严格保证精度与粗糙度的加工以及强制换刀的加工，应根据具体要求来确定磨损耐用度。

立方氮化硼刀具断续切削时，刀具损坏的主要形式是破损。

刀具的破损有早期和后期两种。

早期破损是切削刚开始或短时间切削后即发生的破损。

这时，前、后刀面尚未产生明显的磨损。

切削高硬材料或者断续切削时，最常出现这种破损。

立方氮化硼刀具在数控机床上的应用说明

立方氮化硼刀具精车淬硬钢实现以车代磨采用立方氮化硼刀具精车淬硬钢，其工件硬度高于45HRC，效果最好。

其切削速度一般为80~120m/min，工件硬度越高，切削速度宜取低值，如车硬度为70HRC的工件，其切削速度宜选60~80m/min。

精车的切深在0.1~0.3mm，进给量在0.05~0.025mm/r，精车后的工件表面粗糙度为Ra0.3~0.6μm，尺寸精度可达0.013mm。

若能采用刚性好的标准数控车床加工，PCBN刀具的刚性好和刃口锋利，则精车后的工件表面粗糙度可达Ra0.3μm，尺寸精度可达0.01mm，可达到用数控磨床加工的水平。

如果机床刚性好，选用的切削速度较低，则选用PCBN复合刀片可精车断续表面。

精车加工余量一般为0.3mm左右，尽可能提高工件淬火前的尺寸精度和减少热变形，以保证精车时切削余量均匀，延长PCBN刀具的使用寿命。

精车一般不用切削液，因为在较高的切削速度下，大量的切削热由切屑带走，很少会停留在工件表面而影响加工表面质量和精度。

精车刀片宜选用强度和韧性高的80°菱形刀片，刀尖半径在0.8~1.2mm之间，为保护刀具刃口，使用前需用倒棱。

精车淬硬工件是一门新工艺，实施前需做工艺试验，可用与工件材料、硬度和大小相同的棒料，在同类机床上进行精加工或粗加工试验，关键是要试验刀具与切削参数的选择及工艺系统是否有足够的刚性。

该工艺目前国内已经采用，如一汽集团用郑州博特PCBN刀具加工渗碳淬火(58~63HRC)的20CrMnTi变速箱齿轮拨叉槽，采用的工艺参数为υc=150m/min,f=0.1mm/r，αp=0.2~0.3mm，实现了以车代磨。

目前，虽然PCBN刀具材料的价格相对硬质合金及陶瓷刀具的价格还偏高，但均摊到每个工件上的刀具成本却低于其他材料刀具，采用先进切削加工工艺时，若将磨削机床等设备投资摊入生产成本，则PCBN刀具的使用会带来更大经济效益。

对一般中小企业来说，精加工工序的磨削加工始终是制造过程的瓶颈，若购置性能好的车床，采用PCBN刀具，应用以车代磨等先进切削加工工艺，即可节省设备投资、提高生产率，又可大大增加加工过程的柔性。

立方氮化硼刀具加工耐磨铸钢件的效果

立方氮化硼刀具加工耐磨铸钢件的效果一、耐磨铸件难加工情况：1，某些工件单件加工时间长，刀具走不到头就已经磨损导致工件返工，影响加工效率。

2，铸件夹砂，气孔，白口等原因造成刀具经常崩刃，甚至出现严重接刀痕甚至造成报废。

3，补焊过的毛坯件如铸铁、铸钢之类，焊缝部位硬度高，刀具经过焊接点时损害严重。

4，耐磨铸件本身材质硬度高，如高猛钢、高铬铸铁，冷硬铸铁等工件。

高铬白口铸铁由于其良好的性能，在采矿、水泥、电力、筑路机械等方面应用十分广泛。

如华菱超硬立方氮化硼刀具BN-K1牌号加工高铬白口铸铁的案例：由于叶轮有5枚叶片，故为断续切削。

切削参数为：vc=75m/min，ap=5mm，f=0.1mm/r。

切削过程中，叶轮每转一周刀具要承受5次冲击，一次走刀一个刀刃要承受3000多次冲击。

切削结果显示：BN-K1牌号立方氮化硼刀具切完一个工件后没有产生断裂破碎，一片刀片相当于25片陶瓷刀片，充分展现了其耐热抗冲击性能，不仅大大降低了刀具的使用成本，而且使生产效率提高了5倍。

二、耐热耐磨钢铸件加工案例工件：建材机械用铸造耐磨钢零件；硬度：HRC37-45；粗车加工余量4mm；原用刀具硬质合金610牌号；切削线速度19m/min;走刀量0.25-0.3mm/r。

用立方氮化硼刀具BN-S20牌号HLCBN；切削线速度65m/min;走刀量0.25-0.3mm/r。

加工效率提高三倍，原来合金车刀磨一次加工2件；HLCBN每个刃口能加工27件。

单件加工成本降低30%。

三、高锰钢铸件的机加工刀具1，粗加工用立方氮化硼整体聚晶刀片BN-S20，吃刀深ap=2-3.5mm（根据实际加工余量，BN-S20牌号刀具最大吃刀深度可以超过10mm）；走刀量Fr=0.25-0.8mm/r；线速度v=85m/min 。

刀具耐用度:3小时/刃口，刀片能旋8次-12次使用，一个刀片可用三个班。

可见BN-S20牌号刀具使用成本与其他刀具牌号比较有很大的优势。

立方氮化硼刀片加工高锰钢的有效参数

立方氮化硼刀片加工高锰钢的有效参数一、加工高锰钢时常出现的问题（1）加工硬化严重，加剧了刀具磨损，容易造成刀具崩刀而损坏（2）切削力大；（3）切削温度高，致使刀具耐用度降低和工件易变性，尺寸精度低；（4）加工精度不容易保证，刀具和切屑之间由于高温、高压作用，容易形成鳞刺，影响工件表面粗糙度，很难保证工件质量；（5）切削时切屑不容易卷曲和折断，切屑除了困难。

二、高锰钢加工用刀具及选择标准由于高锰钢极易加工硬化，属于典型的难加工材料，故加工高锰钢的刀具材料必须具有高硬度，高热硬性，高耐磨性，高的强度和抗冲击韧性，和导热系数较高。

目前加工高锰钢的刀具材料有硬质合金刀具，涂层硬质合金刀具，陶瓷刀具和立方氮化硼刀片。

相比以上四种刀具的性能大家都很了解，故在此就不在一一介绍本身的。

下面就简单介绍一下以上几种刀具材料是否适合加工高锰钢。

1、如果单件加工工时小于五分钟，可选用硬质合金刀具，大切深可考虑YG系列，小切深考虑用YW系列,切削速度控制在Vc=20～40 m/min较好。

2、如果工件加工时间长，表面质量差，粗加工选择整体立方氮化硼刀片，精加工可考虑陶瓷刀具或者涂层刀片，陶瓷的切削速度可控制在Vc=50～80m/min之间。

由于在加工过程中，切削层及表层下一定深度范围内会产生严重的硬化现象，故应选择较大的切削深度和进给量，一般粗车时ap=3～6 mm,Fr=0.3～0.8 mm/r；大件粗车时可取ap=6～10 mm；半精车时ap=1～3 mm；Fr=0.2～0.4mm/r；精车时ap≤1mm；f≤0.2mm/r。

但以上三种刀具均不能很好的加工高锰钢，加大吃刀深度，硬质合金刀具会出现不耐磨的现象，陶瓷刀具易崩损，涂层刀具由于表面耐磨层较薄，常时间的加工也会出现不耐磨的现象。

其中立方氮化硼刀片相较于以上三种刀具加工高锰钢效果较好。

华菱超硬研制的非金属粘合剂立方氮化硼刀片BN-S20牌号，不仅可大余量粗车高锰钢，而且如遇到铸造缺陷，不会出现剧烈磨损和崩刀现象。

立方氮化硼刀片的寿命与耐磨性

立方氮化硼刀片的寿命与耐磨性综述：众所周知，刀片在加工使用过程中一般的失效形式为正常磨损，所以刀片的寿命与耐磨性有很大的关系，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。

立方氮化硼刀片的寿命除了和本身性能质量有关外，还与加工工件的材质、加工切削量、加工速度等有很大的关系。

所以了解立方氮化硼刀片的寿命与性能的关系，正确应用立方氮化硼刀片，提高加工效率，降低不必要的加工浪费，很有必要。

一，立方氮化硼刀片与其他材质刀片的寿命比较1，用华菱超硬立方氮化硼圆刀片，以Vc=40 m/min、f=0.16 mm/r的切削用量加工HRC55的冷硬铸铁，刀具耐用度为500 min，而用陶瓷刀片加工时刀片耐用度只有5 min。

立方氮化硼刀片的耐用度是陶瓷刀片的100倍。

河南超硬材料研究所研制的立方氮化硼整体聚晶刀片开始在重载粗加工的应用，立方氮化硼刀片开始应用到大进给，大吃深的粗加工中，比硬质合金刀片的切除率更高。

譬如用立方氮化硼刀片切削冷硬铸铁轧辊，可以获得极高的金属切除率。

例如，当Vc=6l m/min、αp =/mm、f=0.94 mm/r时，金属切除率达400 cm3/min，刀片几乎没有磨损。

2，华菱超硬立方氮化硼刀片加工灰铁材质刹车盘，切削参数：线速度600M/min,刀片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。

二，立方氮化硼刀片牌号与性能的关系立方氮化硼刀片的性能与立方氮化硼刀片的牌号密相关。

CBN的粒度、含量及结合剂的种类不同直接决定了立方氮化硼刀片性能，每个厂家也根据性能及成分编织成了自己的立方氮化硼刀片牌号，虽然各有对照，但一般不能通用。

按其组织大致可把立方氮化硼刀片分为两大类：一类是不加结合剂由CBN晶粒直接烧结而成，CBN含量多(70%以上)，硬度高，适用於耐热合金、铸铁和铁系烧结金属的切削加工；另一类是以CBN晶粒为主体，通过陶瓷结合剂(主要有TiN、TiC、TiCN、AlN、Al2O3等)烧结而成，这类立方氮化硼刀片中CBN含量少(70%以下)，硬度低，适用于淬硬钢的切削加工。

如何使用立方氮化硼刀片硬车加工齿轮

如何使用立方氮化硼刀片硬车加工齿轮对于热处理后硬度HRC58-63的齿轮硬车加工时，常采用立方氮化硼刀片或陶瓷刀片，以实现以车代磨，节能增效的目的。

由于齿轮热处理后预留加工余量和加工工况不同，具体的刀具材质和的选用亦有差异，齿轮热处理后精车表面的加工状况，分为连续切削，断续切削，并结合热处理后预留的加工量选择刀具材质以及结构形式；经过不同材质刀具和不同刀具的反复试切，结合国内外淬火钢热后硬车方面的学术研究，现总结出齿轮和齿轮轴行业硬车削时刀具材质选用经验，笔者尝试用这些刀具加工淬硬模具钢，淬硬轴承钢时，也取得很好的效果。

工具/原料立方氮化硼刀具BN-H10，BN-H20，BN-S20，陶瓷刀片车床，热处理后的齿轮，其他工量具。

方法/步骤1工况一：连续切削（精车）：加工材料：20CrMnTi齿轮钢（淬火后硬度58HRC-63HRC)，淬火后精车。

连续切削时常用切削参数：线速度Vc=120-230m/min；进给量fn=0.06-0.25mm/r；背吃刀量ap≤0.3mm。

连续切削时常用刀具：1）华菱超硬BN-H10：适合高速连续切削，耐磨损性和耐崩损性均衡，可获得Ra0.4内的切削粗糙度（如图1）；2）可选刀具BN-H11：特点：更多数量的CBN刃口，使用成本更经济（如图2）。

2连续切削的案例：以车代磨加工齿轮内孔（如下图）加工材料：齿轮钢（淬火后硬度58HRC-63HRC)加工工序：淬火后精车（连续切削）刀具：BN-H10切削参数：ap=0.2mmFr=0.1mm/rVc=180mm/min切削状态：连续切削，干式切削。

华菱BN-H10立方氮化硼刀具与陶瓷刀片的效果对比如图：3工况二：断续切削（精车）关于齿轮热后断续切削：淬火后齿轮需要加工端面，而加工面有螺栓孔或者齿轮内孔部位存在油孔时，热后精车会存在“断续加工”，此时就需要刀具抗断裂韧性和抗崩损性能优异。

断续切削时常用立方氮化硼刀具：1)常用BN-H20：中等断续切削用立方氮化硼刀片，经济切削线速度Vc=100-180m/min,fn=0.07-0.15mm/r，镶嵌式结构（同BN-H11)2)华菱新BN-H21：强断续切削刀片，焊刃复合式结构；抗冲击韧性更好，适合强断续切削HRC55以上淬火钢件（刀片结构同BN-H10）。

氮化硼刀片切削参数,氮化硼刀片吃刀量

氮化硼刀片切削参数，氮化硼刀片吃刀量氮化硼刀具与金刚石刀具同称为超硬刀具，其性质与金刚石类似，可用于高速精密切削多种材料。

氮化硼刀具的发展，大幅度地提高了劳动生产率，改善了产品质量，降低了生产成本，现如今在市场上已占有很大的份额。

今天为大家说一下氮化硼刀片切削参数，氮化硼刀片吃刀量，一起来看看吧。

氮化硼是什么？氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体。

化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮，具有四种不同的变体：六方氮化硼（HBN)、菱方氮化硼（RBN）、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿氮化硼(WBN)。

通常氮化硼刀片是指立方氮化硼刀片。

什么是立方氮化硼刀片？立方氮化硼（CBN）刀片是利用人工方法在高温高压条件下用立方氮化硼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，因此它与金刚石刀具统称为超硬刀具。

立方氮化硼刀具的特点立方氮化硼（CBN）刀具包括立方氮化硼成型刀具和立方氮化硼刀片两类。

立方氮化硼成型刀具是把立方氮化硼复合层直接焊接到成型刀具上，它具有如下特点：（1）高强度和耐磨性。

CBN微观硬度大约为8000～9000HRC，仅次于金刚石9000～10000HRC。

此外，CBN刀具的耐磨性比硬度合金、陶瓷和金刚石刀具都高得多，可用于加工强硬的铸铁以及强度大、硬度高及热敏性高的钢件或其他合金材料。

（2）热稳定性好。

CBN耐热性可达1400～1500℃，在1200℃下可保持硬度不变，比金刚石几乎高出1倍。

CBN刀具具有抵抗周期性高温作用的能力，当用来高速加工高温合金时，CBN刀具的切削速度可以为硬质合金的4～6倍。

（3）良好的导热性。

CBN的导热性大大高于高速钢、陶瓷和硬质合金，且CBN刀具的导热系数随温度的提高而增大。

（4）化学稳定性极强。

CBN化学惰性大，在中性和还原性介质中对酸碱都是稳定的。

在2000℃高温情况下才与碳元素起反应，因此非常适合用于加工黑色金属。

立方氮化硼刀具的应用磨辊是磨煤机磨辊总成的重要耐磨件，其材料为BTMCr20，含有Cr、Ni、Mn及Cu等成分。

粗车加工高铬铸铁用立方氮化硼刀片型号方案

粗车加工高铬铸铁用立方氮化硼刀片型号方案加工高铬铸铁，因高铬铸铁硬度较高，毛坯一般伴随着气孔，沙眼，包砂等铸造缺陷，对刀具的抗冲击性、耐高温、耐磨损性能要求很高。

BN-K1材质立方氮化硼刀片性能：此材质立方氮化硼刀片硬度及耐磨性能优异之外，抗冲击韧性最好，不宜崩损，可对轧辊拉荒粗车，是目前抗冲击的高硬度立方氮化硼刀具材质。

除了适合加工高铬铸铁外，还适合加工冷硬铸铁、高镍铬合金铸铁，含硼高速钢铸造轧辊，半钢轧辊等。

1、粗车加工高铬铸铁难点：加工此类高铬铸铁件，因高铬铸铁硬度较高，毛坯一般伴随着气孔，沙眼，包砂等铸造缺陷，对刀具的抗冲击性、耐高温、耐磨损性能要求很高。

BN-K1材质立方氮化硼刀片性能：此材质立方氮化硼刀片硬度及耐磨性能优异之外，抗冲击韧性最好，不宜崩损，可对轧辊拉荒粗车，是目前抗冲击的高硬度立方氮化硼刀具材质。

除了适合加工高铬铸铁外，还适合加工冷硬铸铁轧辊、高镍铬轧辊，含硼高速钢铸造轧辊，半钢轧辊等。

2、粗车加工高铬铸铁，我们需要和客户交流如下信息以确定立方氮化硼刀片方案：加工方式（粗、精）以确定刀具的大致尺寸型号。

确定所用刀柄的主偏角和刀杆的尺寸（长*宽*高）；一般根据轧辊“长径比”选择，细长轧辊常用90度或75度机夹车刀，“粗壮”轧辊常用45度或圆弧车刀加工。

3、粗车加工高铬铸铁常用立方氮化硼刀片型号：高铬铸铁轧辊辊身加工：刀杆CRGNR/L 圆形刀片RNUN200800 RNMN160800 RNMN12040045度或75度车刀CSSNR/L或CSRNR/L 方形刀片SNMN150716或SNMN120712或SNMN120412（08）；95度车刀CCLNR/L 刀片CNMN1207或CNMN1204。

高铬铸铁轧辊孔型加工：CRDCN4040（3232）刀片RCGX圆锥底或V型槽孔型刀片。

4、高铬铸铁常见零部件有：轧辊，渣浆泵（杂质泵，泥浆泵，水泵）泵体，叶轮，护板，泥浆泵缸套高铬铸铁材质有：Cr15Mo3，Cr15Mo2Cu，KmTBCr12 ，Cr20 Cr26。

立方氮化硼刀具(CBN刀具)车削加工硬质合金材料

立方氮化硼刀具（CBN刀具）车削加工硬质合金材料引言：硬质合金除了做刀具外，亦可以作为各种耐磨耐热模具使用，如碳化钨轧辊，硬质合金冲头，硬质合金耐磨衬套等零件。

硬质合金工件的硬度大约69～81.5HRC，有的高达90HRC，对于硬质合金材料工件的车加工，采用立方氮化硼刀具，可以代替电物理加工、金刚石刀具切削和金刚石磨轮磨削。

以下是华菱超硬立方氮化硼刀具加工硬质合金材料时的案例，以及立方氮化硼刀具车削加工硬质合金材料的注意事项。

(1) 用立方氮化硼刀具（CBN刀具）车外圆：在φ40mm、长100mm的硬质合金冲头上，切去3.5 mm余量，只需25min，如用金刚石磨轮磨削，则需要215min。

(2) 立方氮化硼刀具（CBN刀片）断续车削：不仅可以连续车削硬质合金，而且可以进行断续车削。

如断续车削YG20、YG25的硬质合金套筒时，νc=30m/min，ap=0.35mm，f=0.034mm/r。

刀具的几何参数是：γo=-6°，αo=8°，κr=45°，刀具的耐用度为6 5min。

(3)用立方氮化硼刀片（CBN刀具）镗孔：在硬质合金材料衬套上镗孔，精度为IT6～IT8，表面粗糙度Ra为1.6～0.8μm。

切削用量是：νc=15m/min，ap=0.2～0.5mm，f=0.1～0.15mm/r。

刀具几何参数是：γo=-5°，αo=6°～8°，κr=45°，κ′r=15°，rε=0.5mm。

用立方氮化硼刀具镗孔的效率比用金刚石磨轮磨削高10倍左右。

)（4）缺点：用立方氮化硼刀具车削加工硬质合金时，表面粗糙度一般大于0.8μm的。

这是因为切削硬质合金时的径向分力FP 很大，导致刀具发生退让。

当νc=10m/min、ap=0.5mm、f=0.1mm/r、后刀面磨损0.05mm时，FP为400N左右;VB=0.1mm时，FP=700N;VB=0.2mm时，FP=1300 N。

立方氮化硼刀具五大力学性能、三大加工范围

立方氮化硼刀具五大力学性能、三大加工范围立方氮化硼是20世纪70年代才发展起来的一种新型刀具材料，它是继人工合成金刚石之后，利用高温、高压技术获得了第二种无机超硬材料，它具有以下几方面的优良的物理力学性能。

（一）CBN硬度大CBN是现阶段最硬的材料之一，其围观硬度大约为（8000~9000HV），仅次于金刚石（9000~10000HV）的硬度。

在加工淬火钢及灰铸铁时，CBN刀具的耐磨性比硬质合金、陶瓷和金刚石刀具都高得多，因此能保证达到高的加工精度和高的刀具耐用度。

（二）CBN热稳定性好CBN的耐热性可达1400~1500℃，比金刚石的耐热性（700~800℃）高得多，CBN 在1370℃以上才由立方晶格而开始转化。

CBN在不同温度下的硬度比Al2O3+TiC陶瓷及硬质合金都高。

由于CBN的这一特性，用来加工高温合金（如高镍或高钴基耐热合金）时，CBN刀具的切削速度可以为硬质合金的4-6倍。

CBN和金刚石不一样，它与铁系元素亲和力削，直到1200~1300℃时也不易与铁系元素起化学反应。

金刚石的热稳定性欠佳，在700~800℃就开始碳化，形成CO2而完全失去硬度。

且易于与铁系元素起反应，因此金刚石刀具不适宜加工钢铁材料。

CBN没有金刚石的这个缺点，故能加工许多硬质材料。

（三）CBN的化学惰性很大。

它和金刚石不一样，与铁系材料直至1200~1300℃时也不易起化学作用。

因此，CBN 刀具可用于加工淬火钢和铸铁，粘结磨损和扩散磨损都很小。

而金刚石则不适宜加工这类材料。

CBN在1000℃以下不会产生氧化现象。

试验证明，在空气重加热到1000℃时，CBN 晶体与氧化合，在表面产生一层氧化硼薄膜，它像保护层一样，可防止进一步氧化。

但是，CBN在高温下与水要起化学反应BN+3H2O=H3BO3+NH3。

由于水解作用，造成大量CBN被磨损。

因此在湿式切削时，要注意选择切削液。

在高温下切削时，一般采用干切削。

（四）CBN具有良好的导热性CBN的导热性大大地高于陶瓷和硬质合金，但赶不上金刚石。

使用立方氮化硼刀具以车代磨的切削参数与风险

使用立方氮化硼刀具以车代磨的切削参数与风险1, 使用立方氮化硼刀具以车代磨的切削参数以车代磨加工淬火钢的切削参数，主要根据刀具材料、工件材料的物理力学性能、工件形状、工艺系统刚性和加工余量来选择。

在选择切削用量三要素时，首先考虑选择合理的切削速度，其次是切削深度，再其次是进给量。

立方氮化硼刀具(CBN)不仅有很高的金属切除率，而且有很好的表面加工质量。

切削各种淬火钢可以有效地代替磨削，减少加工工序，提高生产率。

现在市场上所销售的CBN刀片，大都以它与硬质合金复合片的形式，作成可转位刀片或刀具，目前锐力超硬材料公司率先研制出整体式CBN刀片，增加了CBN刀片的应用领域，开始在粗加工，断续加工中广泛使用。

由于CBN刀具的硬度高(HV8000～9000)，耐热性高(1400℃～1500℃)，在使用时能允许以高于硬质合金几倍的切削速度切削淬火钢，而耐用度是硬度合金的几倍到几十倍。

在切削硬度为HRC55～65的材料时，立方氮化硼刀具的切削速度应在50～120m／min。

铣削时的Vc=100～160m/min，每分钟进给量Vf=70～160mm/min；铰削时Vc= 60～130m/min，ap=0.1～0.2mm，f=0.07～0.2mm/r。

需注意用立方氮化硼刀具精车淬硬钢，其工件硬度高于45HRC，效果最好，工件硬度越高，切削线速度宜取低值，如车硬度为70HRC的工件，其切削速度宜选用60-80m/min;当精车的切深在0.1～0.3mm，进给量在0.05～0.025mm/r，精车后的工件表面粗糙度为Ra0.3～0.6μm，尺寸精度可达0.013mm。

若能采用刚性好的标准数控车床加工，刀具的刚性好和刃口锋利，则精车后的工件表面粗糙度可达Ra0.3μm，尺寸精度可达0.01mm，可达到用数控磨床加工的水平。

2，以车代磨工艺成本与风险与磨削相比，采用立方氮化硼刀具以车代磨技术比磨削具有更高的加工效率。

在硬车削中，立方氮化硼刀具可采用大切深间断切削、加上高的工件转速，其金属切除率通常是磨削加工的3～4 倍，所消耗的电能及人工，物料耗材却只有磨削的1/5。

立方氮化硼刀片具有什么特性及何种材料加工可以使用CBN刀

立方氮化硼刀片具有什么特性及何种材料加工可以使用CBN刀片立方氮化硼整体聚晶刀片是采用CBN微粉整体烧结而成的块状材料，经刃磨而形成刀片，与立方氮化硼复合片均称为立方氮化硼刀片。

整体聚晶立方氮化硼刀片是一种机夹可转位刀片，常配合立方氮化硼车刀杆使用。

性能特点：它具有聚晶立方氮化硼的特性如较高的硬度、化学惰性及热稳定性，与立方氮化硼焊接复合片相比，具有长切削刃和较高的韧性，因此它不但可以精加工也可以粗加工。

应用特点华菱提供如下难加工材料和高效率加工方面的刀具产品及解决方案：1，高硬度铸铁/铸钢的加工,如:高铬铸铁、白口铸铁、镍硬铸铁等高硬度合金铸铁，高锰钢等耐热耐磨钢的粗加工和精加工【可拉荒粗车有夹砂、气孔的铸件毛坯】2，热处理后的高硬度工件加工,如:淬硬轴承钢、渗碳钢、氮化钢、工具钢、模具钢热后硬切削，可断续切削【刀片的韧性和耐磨性能优异；单边背吃刀量ap可达7.5mm，可加工HRC45-HRC79之间的高硬度钢件】3，其他难切削材料类：高温合金、粉末冶金，难熔合金及碳化钨，镍基，钴基合金的加工以及热喷涂喷焊件的硬面加工【可订做非标，来图来样加工】4，普通灰口铸铁、珠光体球墨铸铁的高速切削【刀具寿命是合金刀具寿命的10-20倍】立方氮化硼整体聚晶刀片可加工硬度在HRC60以上的淬火钢、模具钢、工具钢、合金钢、灰口铁、白口铁等硬质合金、陶瓷等传统刀具难加工的材料，而且在断续切削，粗加工方面具其独特的特点和应用案例[2]。

适用于普通机床、专用机床、自动线以及数控机床，广泛应用于军工、汽车、冶金轧辊、轴承、模具等行业的切削加工。

其使用寿命是硬质合金刀具的5～25倍，高耐磨性大大减少了换刀和磨刀的次数，也可不用冷却液而进行干式高速切削，适应日益提高的国家环保要求和“低碳经济”要求。

郑州华菱超硬刀具牌号的选择及切削参数：立方氮化硼刀片加工铸铁件、淬火钢件牌号的选择及切削参数：淬火钢件加工根据加工余量及有无断削选择相应的刀具牌号BN-H10牌号PCBN硬车刀片：连续切削用，Vc=120-190m/min.Fn=0.1-0.3mm/r(BN-H11镶嵌式CBN刀片)如图：BN-H20牌号PCBN硬车刀片：中等断续切削用PCBN刀片，Vc=100-180m/min,fn=0.07-0.15mm/r，镶嵌式结构（同BN-H11）。

一篇文章让你读懂立方氮化硼刀具的性能优势及加工领域

一篇文章让你读懂立方氮化硼刀具的性能优势及加工领域随着现代技术和切削技术的不断发展，很多刀具材料相继出现，刀具发展由高速钢刀具—硬质合金刀具—吐涂层硬质合金刀具—陶瓷刀具—立方氮化硼刀具。

其中立方氮化硼刀具1970年开始使用于切削刀具，并且由于其良好的加工性和可高速切削的性能，使之成为加工高硬度难加工材料的手选择刀具材料。

接下来就具体介绍一下立方氮化硼刀具的性能优势及加工领域。

一、立方氮化硼刀具的性能（1）硬度高，耐磨性好：立方氮化硼刀具的硬度仅此与金刚石刀具，和金刚石刀具统称为超硬刀具。

由于其较高的硬度也使立方氮化硼刀具具有良好的耐磨性。

（2）具有很高的热稳定性：耐热性可达1400℃～1500℃，比金刚石的耐热性(700℃～800℃)高出一倍，是刀具材料中耐热性最高的，故可加工高温合金材料。

（3）具有很好的化学稳定性：与铁系材料到1200℃～1300℃不起化学作用。

（4）良好的导热性：CBN的导热系数(79.54 W/m.k)仅次于金刚石(146.5 W/m.k)，随着切削速度的提高，CBN的导热系数也逐渐增高。

这有利于降低切削区的温度而减少扩散磨损。

二、立方氮化硼刀具的分类立方氮化硼刀具分为整体聚晶立方氮化硼刀具和焊接式立方氮化硼刀具。

整体聚晶立方氮化硼刀具是通体都是一种牌号—立方氮化硼，此刀片中间没有孔，属于机夹可转位刀具,需专门配置刀杆；二焊接式立方氮化硼刀具是只有刃口部位是立方氮化硼材料，基体是硬质合金材质。

此类中间有中心孔，其配备刀杆和硬质合金刀具的刀杆通用。

三、立方氮化硼刀具的应用随着切削技术的不断发展，立方氮化硼刀具广泛应用于高硬度难加工材料的加工。

（1）立方氮化硼刀具可以车代磨，硬车削高硬度难加工材料由于立方氮化硼刀具具有较高的硬度和耐磨性，红硬性。

所以采用华菱超硬整体聚晶立方氮化硼刀具可以车代磨硬车削高硬度难加工材料。

（2）高速切削随着现代技术的发展，由于部分工件如汽车零部件刹车盘、制动鼓均属于批量生产，由数控车床铸件替代普通车床加工刹车盘、制动鼓。

华菱立方氮化硼刀具加工高铬铸铁的切削参数

华菱立方氮化硼刀具加工高铬铸铁的切削参数一、高铬铸铁的机加工和刀具的选用高铬铸铁是一种高硬度高强度的具有抗磨耐腐性能的高合金白口铸铁，高铬铸铁作为耐磨铸件在不做任何热处理的情况下，硬度一般在HRC45以上，抗拉强度为650～850MPa。

高铬铸铁作为难切削材料之一，硬质合金刀具很难正常加工，而陶瓷刀具由于脆性大的原因，一般只用于精加工中；在90年代以前由于难于切削的原因在一定程度上限制了高铬铸铁的应用，随着新的刀具材料的出现，高铬铸铁行业机加工刀具经历了由硬质合金到复合陶瓷再到立方氮化硼材料的过程，在一定程度上改变了高铬铸铁机加工工艺和设备投入, 也带来了高铬铸铁铸件作为抗磨铸件在工业制造领域的一度繁荣。

2003年以前由于受刀具材料的限制，硬质合金刀具和复合陶瓷刀具是加工高铬铸铁的主流，高铬铸铁加工工艺路线一般为：毛坯—软化处理（降低硬度）---粗加工----热处理（提高硬度）---精加工。

从工艺路线可以看出，两次热处理和两次装夹，不但增大了工作量，影响加工效率，也增加了机加工成本。

据统计，仅软化处理和两次机加工就使成本增加2500一3000元/吨。

华菱超硬2003年研发的BN-K1牌号立方氮化硼材料刀具，由于硬度比硬质合金和陶瓷高，而抗断裂性和抗崩损性能比陶瓷刀具高，作为高硬度铸铁常用刀具牌号，被广泛应用于35HRC—68HRC的高硬度铸铁的粗加工、断续加工和精加工。

与陶瓷刀片相比，BN-K1牌号氮化硼刀片的硬度一般在3500HV左右，是陶瓷刀片的2倍，是合金刀片的4倍。

BN-K1牌号的耐热性可达1400～l500℃，BN-K1牌号加工高铬铸铁时，在1000℃时的硬度还要高于陶瓷和硬质合金的常温硬度，高速切削高硬度白口铸铁Cr26时，BN-K1牌号刀具的耐磨性是氮化硅陶瓷的25倍，抗冲击能力是氮化硅陶瓷的2000多倍，刀具寿命可以达到氮化硅陶瓷的22～30倍。

因此BN-K1牌号刀具的切削参数比硬质合金刀具高3～5倍的速度切削高温合金和淬硬钢，这也为PCBN刀具的高速切削创造了条件。