车削加工齿轮用CBN刀具更高效
CBN刀片
CBN刀片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—CBN刀片。
其中CBN刀片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CBN刀片的性能和适合加工领域。
一、CBN刀片的分类CBN刀片分为整体聚晶CBN刀片和焊接式CBN刀片。
整体聚晶CBN刀片是通体都是一种材质—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CBN刀片是只有刀尖部位是立方氮化硼材料，其他是硬质合金材料。
此类中间有中间孔，市面上有很多国标刀杆与之相配。
二、CBN刀片的应用（1）CBN刀片可以车代磨，硬车削高硬度难加工材料由于CBN刀片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CBN刀片可以车代磨硬车削高硬度难加工材料。
如BN-H10材质硬车削汽车零部件齿轮，加工效果是陶瓷刀具的5-6倍。
（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。
可高转速，高质量的加工工件。
其中CBN刀片对线速度不敏感，可高速切削工件。
如BN-S30材质高效切削刹车盘、制动鼓，在保证工件的要求粗光洁度和尺寸要求的同时，生产节拍是涂层刀具的1/2。
（3）干式切削CBN刀片加工工件时采用干式切削，减少环境污染，如BN-K1材质加工高硬度铸铁，铸铁都知道铸造成型，表面余量大切屑多，采用涂层刀具或陶瓷刀具根本无法加工，还是湿式切削，铁屑不容易清理。
采用CBN刀片BN-K1材质，不仅可大余量切削高硬度铸铁，不添加切削液，不仅可保证现场卫生，而且铁屑方面回收利用。
三、CBN刀片可加工领域（1）由于其良好的加工性能，可加工高硬度铸铁，如冷硬铸铁，镍硬铸铁，高铬铸铁，高镍铬铸铁。
立方氮化硼刀具(CBN刀片)资料大全
推荐刀具牌号
高硬度铸铁 （硬度：HRC3568） 硬钢 （硬度≥HRC45）
粗加工 精加工 粗加工 精加工 粗加工 精加工
BN-K1 BN-K10 BN-S10，BN-S20 BN-S200，BN-H10， BN-H11，BN-H20， BN-H21 BN-S30，BN-S300 BNK30，BN-K10
02
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。
03
碎断
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。
汽 车 行 业
02
CBN刀具的应用
重载切削
高速切削
CBN刀具 的应用
以车代磨
干式切削
3
CBN刀具的切削参数
常规切削参数 华菱超硬CBN刀具切削参数 切削公式
03
CBN刀具的切削参数
常ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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υ c。 加工材质 硬铸铁 灰铸铁 淬火钢 耐热合金 切削速度 Vc（m/min） 70 ～ 150 400 ～ 1000 60 ～ 140 100 ～ 240 进给量 Fr（mm/r） 0.15 ～ 0.5 0.15 ～ 0.5 0.15 ～ 0.5 0.05 ～ 0.3 吃刀深度 ap（mm） 0.12 ～ 2.0 0.12 ～ 2.0 0.2 ～ 2.5 0.1 ～ 2.5
CBN刀具的切削参数
CBN刀具的切削参数作者单位：郑州华菱超硬材料有限公司一，CBN刀具切削参数的制定方法：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υc。
1，切削深度ap的选择1）切削深度应根据工件的加工余量来确定。
粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀应尽可能切除全部余量。
当加工余量过大，工艺系统刚度较低，机床功率不足，刀具强度不够或断续切削的冲击振动较大时，可分多次走刀。
切削表面层有硬皮的铸锻件时，应尽量使ap大于硬皮层的厚度，以保护刀尖。
2）半精加工和精加工的加工余量一般较小时，可一次切除，但有时为了保证工件的加工精度和表面质量，也可采用二次走刀。
3）多次走刀时，应尽量将第一次走刀的切削深度取大些，一般为总加工余量的2/3~3/4。
4）在中等功率的机床上、粗加工时的切削深度可达8~10mm，半精加工（表面粗糙度为Ra6.3~3.2μm）时，切削深度取为0.5~2mm，精加工（表面粗糙度为Ra1.6~0.8μm）时，切削深度取为0.1~0.4mm。
2，进给量f的选择切削深度选定后，接着就应尽可能选用较大的进给量f。
粗加工时，由于作用在工艺系统上的切削力较大，进给量的选取受到下列因素限制；机床—刀具—工件系统的刚度，机床进给机构的强度，机床有效功率与转矩，以及断续切削时刀片的强度。
半精加工和精加工时，最大进给量主要受工件加工表面粗糙度的限制。
工厂中，进给量一般多根据经验按一定表格选取（详见车、钻、铣等各章有关表格），在有条件的情况下，可通过对切削数据库进行检索和优化。
3，切削速度υc的选择在切削深度ap选定以后，可在保证刀具合理耐用度的条件下，用计算的方法或用查表法确定切削速度υc的值。
cbn加工材质及牌号选择
CBN刀具的加工材质
（1）高硬度铸铁
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。
针对高硬度铸铁常用CY1和HJ3系列材质，优势显著。
可拉荒粗车有夹砂、气孔的铸件毛坯。
（2）高硬度钢件（硬度HRC45以上）
如高锰钢、高速钢、淬火钢，高频淬火钢，工具钢，轴承钢等，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。
使用CY1/CY6和HJ6系列材质cbn刀具效果明显。
【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）普通灰铸铁（HT150/200/250/300等）
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。
使用CY3和HJ3材质的系列刀具。
加工速度高，效率高，有效节约成本。
（4）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。
使用HJ8牌号的cbn刀具。
PCD和CBN应用
（1）汽车发动机缸体加工PCD、PCBN刀具近年来，随着我国汽车工业的不断发展，汽车行业已成为国民经济的支柱。
各汽车厂在不断提高质量和性能的同时，更加关注部件加工的效率和成本。
缸体是发动机的关键部件，其关键的加工部位有：曲轴孔、缸孔、顶面、止口等。
（2）汽车发动机缸盖加工PCD、PCBN刀具从缸盖各部位的尺寸精度、位置精度、形状精度及粗糙度等要求来看，通常要用到铣、镗、铰等方面的刀具，其中尤为重要的是阀座底孔、导管底孔、阀座锥面、导管孔的加工。
（3）汽车变速箱加工PCD刀具在变速箱的加工中，以孔加工为主。
（4）活塞、连杆加工PCD、PCBN刀具活塞和连杆的主要作用是将混合气体燃烧所产生的爆炸力通过活塞销传给连杆，来推动曲轴的曲柄使曲轴旋转。
由于活塞、连杆工作条件苛刻，在高温、高压、高耐磨的环境下，要求活塞具有高精度、高耐磨性特点。
（5）凸轮轴、曲轴加工PCBN刀具（6）轧辊和刹车盘加工PCBN整体焊接式刀具（7）齿轮加工PCBN刀具齿轮广泛应用于机床、汽车、船舶及精密仪器等制造行业中。
齿轮材料的耐磨性好、制造精度高、抗冲击性好。
采用PCBN刀具，可实现以车代磨。
（8）轴承加工PCBN刀具采用PCBN刀具精车淬硬轴承钢(HRc>60)，切削过程比较平稳，而且刀具使用寿命长，可实现以车代磨。
（9）空调压缩机部件加工P CBN刀具压缩机是空调的核心部件，采用高耐磨性的PCBN刀具。
（10）汽车复合PCD系列刀具现代汽车零部件越来越多地采用压铸铝合金制造，形状结构复杂，为了满足高效和高精度加工多阶梯成型孔的要求，利用高精度进口磨床和成型磨削技术开发出的PCD成型阶梯铰刀发挥着优越的作用。
（11）飞机复合材料加工PCD刀具飞机机翼的碳纤维复合材料，具有韧性大、耐磨性强、质量轻等特点，采用普通刀具不能达到加工要求，PCD刀具可体现其硬度高、耐磨性为硬质合金100多倍的特点。
（12）医疗器械--人体骨关节加工PCD刀具人体骨关节形状复杂，轮廓精度和表面粗糙度要求极高，PCD刀具在针对生陶瓷材质的加工中，具有精度高、耐磨性强等特点，广泛应用于医疗器械中。
CBN刀具车削加工淬火钢件的切削参数范围
CBN刀具车削加工淬火钢件的切削参数范围CBN刀具车削加工淬火钢件，已经是非常普遍的一种现象，采用CBN刀具以车代磨加工淬火钢件效率成倍提高，而且干式切削，车削加工过程中不添加切削，绿色环保，更适合制造业的绿色制造。
CBN刀具虽然广泛应用于淬火钢件的车削加工，但很多工人还不太了解CBN刀具的切削参数，经常刚上去就出现崩刀、打刀现象。
主要就是不了解CBN刀具的切削参数，用硬质合金刀具的参数测试，效果不好。
小编在机械加工行业摸爬滚打了十几年，还算是有一点小心得，今天分享给大家。
在先介绍CBN刀具车削加工淬火钢件的切削参数范围之前，先来了解一下淬火钢都有哪些难加工问题。
1、淬火钢件的粗加工：车削加工淬火过的齿轮，齿圈的生产过程中，一些齿轮、齿圈淬火或渗碳淬火后，硬度一般在HRC55以上，而且变形严重，如高铁齿轮，工程机械大齿圈，重工行业用大齿圈等，这些大型齿轮齿圈淬火后变形量非常大，这就涉及到淬火钢粗加工。
同样，在模具钢生产过程中，淬火钢的粗加工也经常看到，但很多厂家采取的措施也五花八门，有的先把大余量线切割掉，有的用硬质合金刀具慢慢啃，有的用立方氮化硼（PCBN）刀具多次走刀才能完成加工，工人感慨粗加工淬火钢是有劲使不出，干着急，没办法。
2、淬火钢件的断续加工：间断切削加工一直是个难题，何况是动辄HRC60左右的淬火钢。
特别是在高速车削淬火钢时，刀具在间断车削淬火钢时会以每分钟100次以上的冲击来完成加工，对刀具的抗冲击性能是个很大的挑战。
以汽车齿轮加工为例，淬硬齿轮以车代磨已经成为一种趋势，据了解，作为齿轮产业的三大市场之一，车辆齿轮占据了齿轮市场总额的62%，其中汽车齿轮又占据了车辆齿轮市场份额的62%。
也就是说，汽车所用齿轮占有了整个齿轮市场近40%的比重，可见齿轮对于汽车产业的重要性。
虽然淬火钢的以车代磨和硬车削已经很普及，其实汽车淬硬齿轮加工过程中仍然遇到很多问题，如一些汽车齿轮内孔有油孔，这就出现间断切削加工难题，很多CBN刀具在高速运转时期遇到油孔容易崩刀，齿轮的位置公差难以保证，等等3、淬火钢件的切槽加工：举一个简单的例子，同步器滑套啮合槽淬火后的硬车削加工，虽然立方氮化硼刀具厂家开发出了同步器滑套专用立方氮化硼切槽刀具，但PCBN刀具的寿命仍然不尽如人意。
三菱综合材料高硬度钢车削加工用涂层CBN材质“BC81系列”
本 和更 高 的生产效 率配 备 ｉ Ｌ ｏ ｃ ｋ
技 术的 Ｃ ｏ ｒ ｏ Ｍｉ ｌ ｌ ４ １ ５是 安 全 、 可
靠 的解 决 方案 ， 可 降低工 件报废
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度 和耐 磨损 性呢 。 经过研 究 决定 三 菱 综 合 材 料 只 花 了 １年 来 进 完成 ， 加工 效率低 、 生 产成 本高。 将 本公司 的 ＭＩ Ｒ ＡＣ Ｌ Ｅ涂层技术 行 Ｃ Ｂ Ｎ母材及涂层 的改 良。
应 用于 Ｃ Ｂ Ｎ 刀具。 这 是 一 项 挑
我公 司开 发的单齿 、 双 齿及 多齿
刀片可确保 更低的每 刃成本 ；
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（ ３ ） 提供 Ｅ Ｈ接 口， 可 实现极 开 发 理 念 。 大的刀具灵活性 ；
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Ｂ Ｎ 《 立方氮化硼 ）刀具 的需 耐 崩 刃 性 。 合 使用 ， 可实现 无振 动加 工和 高 的 Ｃ
可靠性 ， 并 显著 提高生产效率 。
求越来 越旺 盛。 三 菱综合 材 料在
母 材 开 发 外 的又 一 大 难 题
具 有 顶 尖 耐 磨 损 性 ０ １ Ｏ年 发 售 了 高 硬 度 钢 通 用 加 是 开 发 出 “ 该 新 品 适 用 于 高 进 给 面 铣 ２ Ｂ Ｎ材 料 Ｂ Ｃ ８ ０ ２ ０， 相 加 工和 型 腔 加 工 ， 直径 ： １ ３ — 工 用涂 层 Ｃ
用CBN刀片以车代磨的光洁度
用CBN刀片以车代磨的光洁度淬硬工具钢、轴承钢、渗碳钢以及耐热合金、镍基合金、钨铬钴合金等材料的加工中，以车代磨的得到广泛应用，超硬刀具作为以车代磨工艺的刀具材料，在此不再赘述；本文根据以车代磨齿轮和齿轮轴的表面光洁度实验，从刀具角度浅谈影响以车代磨的光洁度几种因素。
1，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，则以车代磨的光洁度可达Ra0.3μm，尺寸精度可达0.01mm，可达到用数控磨床加工的水平。
2，以车代磨时的数控刀杆选择；较低端数控车刀刀杆，一般采用材料是45钢调质到HB210-240，而在以车代磨工艺中，采用的刀柄硬度应提高1.5倍，一般刀柄材料采用42CrMo 材料为佳，热处理硬度HRC45左右可获得较好的刚性。
这样可以能把让刀震刀风险降到最低，来获得较好的加工表面光洁度和精度。
3，以车代磨加工中，刀杆前端的伸出长度尽可能短（不得大于刀杆高度的1.5倍），可最大限度避免震刀问题。
以车代磨出现振刀纹一般是系统刚性不好的原因，而刀杆，刀片角度以及工件的装卡方式、机床主轴可卡盘精度都影响以车代磨的表面光洁度4，工件的长径比：以车代磨时，工件长径最好比不大于4:1，当工件的长径比大于4:1时，一半多采用跟刀架，超过8:1时采用跟刀架的同时采用反向车削；这样方能适当避免振刀。
5，刀片材质：CBN刀片是最适合作为以车代磨的刀具材料，华菱超硬BN-H20牌号CBN刀片以车代磨加工齿轮轴时，除了在直径方向的公差略孙于精密磨削外，光洁度和公差级别在同类刀具中均是首屈一指的。
由于BN-H20采用的是非金属基结合剂，其热导率更高，耐磨性和寿命更长，而在以车代磨加工中，判定刀片的实效形式一般为加工表面粗糙度的下降。
BN-H20由于采用超细晶粒CBN，刀片在高温切削加工中，使得刃口的微观沟槽磨损降到了最低。
6，冷却液的使用：以车代磨使用BN-H20牌号CBN刀片，是可以加冷却液，而且能够获得更好的刀具寿命。
PCBN超硬刀具的研究及进展
PCBN超硬刀具的研究及进展现代切削速度的不断提高和先进的集成制造速度的不断发展对现代刀具的性能提出了更高的要求，因此开发出高热稳定性和高耐磨性的超硬刀具是当今的发展趋势，聚晶立方氮化硼（polycrystalline cubic boron nitride，PCBN）超硬刀具的高强度、高耐磨性、高导热性、良好的高温力学稳定性以及高温化学稳定性等优异性能，使PCBN超硬刀具成为国内外各工业国家的研究重点。
1.PCBN超硬刀具发展简介1957年，美国GE公司最早合成立方氮化硼，并在1973年合成立方氮化硼刀具，其材料和制品已发展60年。
各国也竞相研制出性能优异的超硬CBN刀具。
我国于1967年合成立方氮化硼样品，1973年制成超硬刀具并投入生产。
我国的刀具的型号和种类也日益丰富，但是我国产品的性能和系列化与国外相比还存在着较大的距离。
为了缩短与发达国家在PCBN超硬刀具行业的的差距，我国于2010年设立了“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项，并明确提出要对超硬材料刀具的设计与制造、高精度刀具进行研发，积极建立高精度、高效率切削装置，根据不同工件及加工工艺要求，进行大量实验，建立健全不同刀具不同条件下加工不同工件的数据库等；研发出适用于钢件、钛合金、高温合金等难加工材料的高效切削刀具系列产品。
2.PCBN刀具的特性和应用PCBN刀具具有高硬度、高耐磨性，不同结合剂含量的PCBN硬度值在40-60GPa 之间；良好的耐热性和红硬性，耐热性可达1400℃；可有效切削铁系材料；具备高速切削特性和高加工精度，可以在线速度1000m/min以上的条件下连续干切削，达到抛光级的加工表面光洁度。
高强度、高耐磨性、高导热性、良好的高温力学稳定性以及高温化学稳定性等优异性能，使PCBN超硬刀具成为最能满足当前苛刻要求的首选切削工具。
根据制造业统计，PCBN在制造业的应用情况如图1 所示，PCBN超硬刀具主要用于汽车行业、重型机械等领域的淬火钢工件车削加工，也从侧面反映了PCBN 超硬刀具良好的切削性能。
CBN砂轮在磨削加工中的应用
CBN砂轮在磨削加工中的应用CBN材料除用来制作刀具外，其最大的应用领域还是制成CBN磨具，用于高速高效磨削和珩磨加工，可使磨削效率大大提高，其磨削精度和质量提高一个等级。
1.磨削汽车零件——凸轮轴和曲轴汽车发动机上的凸轮轴具有多个凸轮，淬火后的凸轮粗磨及精磨是影响凸轮质量的关键工序。
一般都是采纳靠仿照形磨削，工件速度的提高受到限制，工件易产生磨削烧伤裂纹，采纳靠仿照形磨削，其凸轮表面的轮廊曲线要受砂轮直径大小的影响，所以很难保证凸轮轮廊曲线的正确。
生产实践证明，当砂轮直径大时，磨出的凸轮瘦，当砂轮直径小时，磨出的凸轮胖，只有当砂轮直径接近或等于磨削靠模凸轮的滚轮直径时（一般为570mm），其仿形误差接近于零，即磨出的凸轮表面轮廊曲线接近于靠模凸轮。
在实际生产中，所用的砂轮直径一般都是从D600（或610）用到D500，与理想的砂轮直径（570）相差甚多，所以生产中总有大凸轮轴的凸轮曲线超标。
为解决这个问题，我们在靠仿照形凸轮磨床上采纳CBN砂轮磨削，可把CBN砂轮直径制成D575，CBN磨料层厚为4～5mm，其磨轮的磨削最小直径是D565，磨削直径范围虽然只有10mm，但磨削零件数却相当于几十片一般砂轮，不仅可保证凸轮曲线正确，而且也不会产生磨削烧伤现象。
如Liton工业自动化公司用CBN砂轮磨削凸轮轴，其成本降低了50%，凸轮表面的疲乏强度提高了30%；东风汽车公司襄樊柴油发动机厂用陶瓷结合剂CBN砂轮粗磨冷激铸铁凸轮轴，其凸轮磨削余量t=4～5mm，砂=60m/s，工件转速n=100r/min,f=0.1mm/s，采纳高速磨削液，CBN砂轮的寿命基本相当于20片刚玉磨料砂轮。
2.CBN砂轮在内孔磨削中的应用内圆磨削的效率一直很低，其重要原因就是磨削速度、砂轮材质及磨杆的刚性问题。
生产过程中用在修整砂轮、更换砂轮的时间几乎占了单件工时的1/3～1/5。
假如内圆或沟槽磨削采纳CBN电镀砂轮，并把砂轮速度提高，增大磨杆直径，便可适当提高工件转速与进给速度，不仅可保证孔（弧）径、槽宽尺寸与形位精度，表面粗糙度和避开烧伤，而且还可以成倍地提高加工效率，降低加工成本。
以车代磨在淬硬齿轮内孔加工中的应用
以车代磨在淬硬齿轮内孔加工中的应用新乡航空工业（集团）有限公司 453000摘要针对淬硬齿轮内孔磨削效率的不足，结合硬车削的特点，分析淬硬齿轮内孔采用以车代磨工艺的可行性。
通过制订切合实际的以车代磨加工方案，并给出了相应数据，在生产中获得成功，极大地提高了生产效率。
关键词以车代磨内孔加工粗糙度刀片一、引言二十一世纪初期，随着高硬度刀具材料、涂层技术机床结构刚性不断改进，如采用CBN 刀具、陶瓷刀具新型精密车床及车削加工中心上对淬硬钢进行车削等，结果都取得了非常好加工效果，其加工质量和精度可以达到精磨水平，车削硬度极限也已达到HRC68。
越来越多的工业强国已将硬车削作为替代磨削一种经济实用方法普及。
二、车削粗糙度的理论计算车床加工回转体工件时，刀刃在工件上运动轨迹是螺旋线，所以，让工件通过放大观测可以看到工件表面不是光滑的圆柱表面，而是等于螺距很小（等于进给量）的螺纹表面。
这是形成表面粗糙度的原因之一。
在加工过程中由于加工表面的塑性变形、刀具在工作表面的摩擦以及在切削过程中产生的其它现象，往往使已加工表面的实际粗糙度H实大于理论高度H。
表面粗糙度的理论高度H的计算可以按刀尖圆弧半径re＝0与re≠0情形分别加以讨论。
2.1当re≠0时，根据几何学知识，有AB2＝O1A2- O1B2即((re-H) 2＝re2–(f 2)2∴ H= re(1- )一般来说，在加工粗糙度较高的工件表面时，刀尖圆弧半径re取得较大，而进给量f远比re小，这时≈1- 1 2( f 2re)2注：根据微分学中的近似计算公式f(x)= f(x0)+ f'(x0)(x-x0)，对于f(x)= ，取x0=0，有≈ 1- 1 2x，(|X|充分小)故H= re{1-（1- 1 2( f 2re)2}得到H≈ f2 8re …………………………… 公式 12.2当re＝0时∵ cotΨ1= f1H , cotΨ= f2H因（其中f1 + f2=f）∴cotΨ1+ cotΨ= f1H+ f2H= fH故H=f/( cotΨ1+ cotΨ)……………………… 公式 22.3提高表面粗糙度的研究由公式1、2可以看出：主偏角Ψ及副偏角Ψ1越小，刀尖圆弧re越大，f 越小时，表面粗糙度的理论高度H就越小。
CBN及CBN砂轮磨削技术参数优化
CBN及CBN砂轮磨削技术参数优化CBN（Cubic Boron Nitride）是继人造金刚石问世之后，于1957年，由美国GE公司首先合成出的又一种超硬材料。
我国在1966年试制成功CBN，至今已有四十余年的历史了。
CBN的硬度仅低于金刚石，除了高硬度、高耐磨性、低摩擦系数等性质外，还具有比金刚石优越的耐热性和对铁族金属材料的化学惰性。
利用它这些优异的性能作研磨材料所制成的CBN磨具，特别适合于各类铁族金属材料的磨加工。
它和金刚石用于加工硬而脆的非铁系材料相互补充，使超硬材料的应用范围大大拓宽。
和普通磨料的磨具相比，CBN磨具具有高速、高效、高加工质量、长寿命、低成本的特点，可作为高速数控磨床高效、高精度磨削的首选工具。
在汽车、压缩机、机床、工具、轴承等工业领域有着广泛的应用。
1 CBN的性质1-1 CBN的晶体结构六方氮化硼（hBN）经高温高压合成，晶体结构由层状转变为立方结构，密度由2.25g/cm3增加到3.48g/cm3，各种性质都发生了突变。
1-2 CBN的主要特性在将CBN作研磨材料使用时，我们主要关注CBN的硬度、耐磨性、强度和导热性等性质。
1-2-1 硬度CBN的硬度仅次于金刚石，而远高于其它普通磨料。
高的硬度意味着切削能力更强、更锋利。
1-2-2 耐磨性CBN有高的耐磨性，意味着它比普通磨料更难磨损，保持磨粒形状的能力是CBN作为高性能磨料的主要特性之一。
1-2-3 抗压强度CBN的抗压强度很高，这意味着在高强度、大去除量磨削等恶劣条件下使用时，它能保持颗粒完整而不易破碎，因而使CBN磨具寿命更长。
1-2-4 导热性CBN有良好的导热性，在磨削时可实现冷切削。
从而大大减少被磨工件烧伤的可能性。
另外，CBN还有高的热稳定性和较低的热膨胀系数。
特别是CBN与铁、碳没有明显的化学亲和力，决定着它在磨削铁族金属时的价值。
而金刚石在一定温度下与铁发生化学反应而使其结构破坏，这就是金刚石不能加工铁族金属材料的原因。
cbn材料
cbn材料CBN材料是一种新型的超硬材料，具有极高的硬度和耐磨性。
CBN是立方氮化硼（Cubic boron nitride）的简称，其硬度仅次于金刚石。
CBN材料适用于加工高硬度材料，如高速钢、硬质合金和陶瓷等。
CBN材料具有以下几个显著的特点：1. 极高的硬度：CBN材料的硬度接近于金刚石，几乎是其他常见硬质材料的两倍。
这使得CBN材料能够在加工中保持较长时间的刀具寿命，并提高加工效率。
2. 高温稳定性：CBN材料在高温下仍能保持稳定的性能，不易发生热膨胀和热震裂纹。
因此，CBN材料适用于高速、高温的切削加工过程。
3. 优异的导热性：CBN材料具有良好的导热性能，可以迅速将热量传导出去，降低加工温度，减少刀具磨损和变形。
4. 耐磨性强：CBN材料能够在高负荷和高速度下保持较长时间的使用寿命。
这种耐磨性使得CBN材料成为加工硬度较高的材料的理想选择。
5. 化学惰性：CBN材料对大多数化学介质具有较好的惰性，不易被化学物质侵蚀。
这使得CBN材料更加耐用和稳定。
CBN材料由于其卓越的性能，在工业制造领域得到了广泛应用。
例如，CBN砂轮可用于高速切削、精密磨削和超精密加工；CBN刀具可用于切削硬质材料和精密加工高硬度钢；CBN涂层可以提高刀具的耐磨性能等。
值得一提的是，虽然CBN材料的硬度优于其他材料，但在实际应用中，CBN材料仍存在其它一些局限性。
比如，CBN材料的价格较高，制备难度较大，限制了其大规模应用；此外，CBN材料也不适用于加工铁系材料，因为CBN材料对铁具有较高的亲和力，容易形成刀具焊接。
总之，CBN材料是一种卓越的超硬材料，具有极高的硬度和耐磨性，以及优异的导热性和高温稳定性。
CBN材料在工业制造领域有着广泛的应用前景，尤其适用于加工硬度较高的材料，如高速钢、硬质合金等。
尽管CBN材料存在一些局限性，但随着科技的进步，CBN材料的制备技术不断改进，相信其在未来将有更广泛的应用。
cbn刀片粗车加工铝合金或不锈钢效果好吗
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CBN刀具，属于超硬刀具的一种，是以CBN为原料，在少量分离剂作用下应用超高温高压技术制造而成。
由于CBN刀具硬度十分高，因而十分合适加工硬度大于HRC50以上和耐磨性强的材料。
CBN（立方氮化硼），是由立方氮化硼在高温高压下转化而来，是继人造金刚石之后又开展起来的一种超硬刀具资料。
CBN是非金属的硼化物，其硬度仅次于金刚石，远远高于高速钢和硬质合金，因而在制成刀具后，更合适加工。
相比于硬质合金而言，CBN材质在加工效率、刀具寿命以及零件的质量和尺寸上都能有十分大的优势；而相关于其他品牌的CBN刀具，威士刀具有十分高的性价比和稳定性，且提供对应的修磨效果，可以有效降低客户的使用成本和单件加工成本。
常见的不锈钢材料都是用高速钢刀具、硬质合金刀具来加工的，特别是奥氏体不锈钢。
由于如用CBN刀具加工奥氏体不锈钢的话，其经济性较差，由于CBN刀具加工奥氏体不锈钢时切削刃容易黏结，惹起刀具严重失效。
而马氏体不锈钢淬火后具有较高的硬度、强度和耐磨性，所以CBN刀具是能够很好地用来加工高硬度的马氏体不锈钢的，这种状况下用CBN刀具加工比硬质合金刀具更优良的。
所以说，CBN刀具是能够加工部分不锈钢的。
CBN材料的性能
CBN 材料的性能CBN (Cubic Boron Nitride)是第二种人造超便材料。
目前，CBN材料冇两代产品，第一代为单品CBN,第二代为微晶CBN.两代CBN产品在硬度匕相屋无几，但足在切削性能上有较大的羌距，与单晶CBN相比，微品CBN在切削过程中具有自锐作用，能不断地产生新的、锋利的切削刃.所以微晶CBN广泛应用于刀具、砂絡CBN材料具有其它材料难以比拟的物理、化学特性。
1 )硬度高CBN属于超硬材料，英微观坝度可以达到8000-9000HV,表1-1给出了一些坚硬物质的硕度苗.从表1・1可以看出：与大部分材料相比，CBN的酸度较高，仅次于金刚石。
表］.］常见坚硬物质的硬虞2)耐热性和热稳定性好CBN材料具有良好的耐热性，可承受1400〜15009的高温，而金刚石只糙承受700-800*0^溫度，当温度达到1370C时，CBN才开始发生晶格转化。
CBN的热稳定性明显要优于金刚石，金刚石在高温下很容易与铁系元素反应，并豆在7Q(H800C C时金刚石就开始碳化。
但是CBN材料的热稳定性也不是绝对的，在800°C以上的高温条件下，CBN材料很容易与水发生反应而分解，导致CBN刀具发生严垂歳损。
所以CBN 磨具（刀具）易采用干磨削（切削）.CBN刀具、磨具适于加工硬度髙、导热性差的材料。
3）化学惰性好CBN材料具有良好的化学惰性，其与铁系元索的亲和力小，即使温度达到120073000 CBN也很难与铁系元素反应。
CBN材料的化学精性优于金刚石，金刚石与铁系元素亲和力大.在高温下很容易与铁系元素反应。
所以CBN刀具、磨具适于加工铁族材料。
4）导热性好CBN材料具有良好的导热性，虽然英导热性要比金刚石差，但是与刚玉、陶瓷和硬质合金相比，其导热性要好，其导热率高（是刚玉的46倍）【»所以CDN刀具（磨具）能将切削热迅速从工件中导出，进入工件的热量校少，能有效防止工件烧伤变形。
CBN及CBN砂轮磨削技术参数优化
CBN及CBN砂轮磨削技术参数优化CBN（Cubic Boron Nitride）是继人造金刚石问世之后，于1957年，由美国GE公司首先合成出的又一种超硬材料。
我国在1966年试制成功CBN，至今已有四十余年的历史了。
CBN的硬度仅低于金刚石，除了高硬度、高耐磨性、低摩擦系数等性质外，还具有比金刚石优越的耐热性和对铁族金属材料的化学惰性。
利用它这些优异的性能作研磨材料所制成的CBN磨具，特别适合于各类铁族金属材料的磨加工。
它和金刚石用于加工硬而脆的非铁系材料相互补充，使超硬材料的应用范围大大拓宽。
和普通磨料的磨具相比，CBN磨具具有高速、高效、高加工质量、长寿命、低成本的特点，可作为高速数控磨床高效、高精度磨削的首选工具。
在汽车、压缩机、机床、工具、轴承等工业领域有着广泛的应用。
1 CBN的性质1-1 CBN的晶体结构六方氮化硼（hBN）经高温高压合成，晶体结构由层状转变为立方结构，密度由2.25g/cm3增加到3.48g/cm3，各种性质都发生了突变。
1-2 CBN的主要特性在将CBN作研磨材料使用时，我们主要关注CBN的硬度、耐磨性、强度和导热性等性质。
1-2-1 硬度CBN的硬度仅次于金刚石，而远高于其它普通磨料。
高的硬度意味着切削能力更强、更锋利。
1-2-2 耐磨性CBN有高的耐磨性，意味着它比普通磨料更难磨损，保持磨粒形状的能力是CBN作为高性能磨料的主要特性之一。
1-2-3 抗压强度CBN的抗压强度很高，这意味着在高强度、大去除量磨削等恶劣条件下使用时，它能保持颗粒完整而不易破碎，因而使CBN磨具寿命更长。
1-2-4 导热性CBN有良好的导热性，在磨削时可实现冷切削。
从而大大减少被磨工件烧伤的可能性。
另外，CBN还有高的热稳定性和较低的热膨胀系数。
特别是CBN与铁、碳没有明显的化学亲和力，决定着它在磨削铁族金属时的价值。
而金刚石在一定温度下与铁发生化学反应而使其结构破坏，这就是金刚石不能加工铁族金属材料的原因。
CBN刀具和PCD刀具的区别
CBN刀具和PCD刀具的区别？适合加工什么样的材料？CBN刀具和PCD刀具都是超硬刀具，硬度高、耐磨性好、加工硬材料等是它们共同的优势特性，但是它们适合加工的材料确是非常不相同的，很多做机械加工的人士，搞不清楚这两种刀具有什么区别，都适合加工什么样的材料，本文就从华菱超硬刀具工程师处了解到的关于这两种刀具的区别，跟大家分享，有助于选择更合适的刀具。
CBN刀具和PCD刀具的区别刀具结构CBN刀具主要刀具结构有数控车刀片、标准铣刀片、车刀、槽刀，鲜少有杆状刀具。
PCD刀具的结构与硬质合金刀具较为相似，有各种数控车刀片、标准铣刀片、车刀、槽刀、杆状铣刀、球头铣刀、螺旋铣刀、麻花钻头以及非标成型刀具。
●加工材料CBN刀具加工材质：高硬度铸铁——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。
针对高硬度铸铁常用BN-K1材质，优势显著。
高硬度钢件——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。
针对高硬度钢件常用的CBN 材质为BN-S20、BN-S200、BN-H10、BN-H21材质等。
灰铸铁（HT150/200/250/300等）——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。
常用CBN材质为BN-S300和BNK30。
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。
常见的CBN材质为BN-K50、BN-H20、BN-K10等。
PCD刀具加工材质：有色金属及其合金——如铝、铜、金、银及其合金、压铸铝、紫铜、硬质合金等，针对压铸铝件常用CDW085、CDW002材质，加工光洁度亮度更好。
复合材料——如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、铝基碳化硅、玻璃钢、金属基复合材料等，针对复合材料常用CDW302、CDW010材质，耐用度好寿命长。
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。
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车削加工齿轮用CBN刀具更高效
车削加工齿轮时常出现的问题：
（1）齿轮硬度一般在HRC58-62左右，硬质合金刀具或陶瓷刀具加工不动，或者就是不耐磨，频繁换刀；
（2）部分齿轮被加工面存在断续切削，如端面有油孔或内孔有键槽，硬质合金刀具或陶瓷刀具抗冲击性不好，容易崩刀。
车削加工齿轮的刀具材料要求
齿轮热处理后本身硬度高，而且想要实现高效加工齿轮，其切削刀具需具备以下条件：
①刀具硬度高，耐磨性和耐高温性好；
②有足够的抗弯强度和抗冲击韧性；
③具有良好的加工稳定性，抗氧化性。
目前满足以上要求的刀具材料主要以陶瓷和CBN刀具为主。
在齿轮严格的尺寸精度和表面光洁度，甚至断续切削工况下，对硬切削刀具的性能及稳定性有很大的挑战，大部分齿轮企业采用进口CBN刀具，但刀片价格昂贵，生产成本高。
对此，国内针对高硬度齿轮研制出2款CBN刀具材质—BN-H10材质和BN-H21材质，分别用于连续切削和断续切削工况。
在车削加工齿轮领域优势明显，可优势代替进口CBN刀具。
CBN刀具车削加工齿轮的优势
（1）BN-H10材质CBN刀具主要用于连续切削工况，普车和数控车床均可使用，具备优异的耐磨性和耐热性。
车削加工齿轮的推荐切削参数：Vc=120-230m/min，ap=0.3mm以内，fn=0.1-0.25mm/r，在保证形位公差、尺寸精度和表面光洁度达到Ra0.8的情况下，大幅提高生产效率，刀具寿命是传统刀具的N倍。
（2）BN-H21材质CBN刀具具备优异的刀尖强度，在断续切削工况优势明
显。
其车削加工齿轮的推荐切削参数为：Vc=100-180m/min，ap=0.3mm以内，Fr=0.07-0.15mm/r，断续切削齿轮时，一个刃口可以连续加工3个小时左右，其加工性能可以和进口CBN刀具相媲美。
备注：（1）在选择CBN刀具具体型号前，尽量和刀具工程师沟通一下，以便为您选择更合适的CBN刀具材质及型号。
（2）采用BN-H10材质和BN-H21材质CBN刀具车削加工齿轮时一般采用干式切削，不添加切削液，但有时对工件的加工精度和表面质量及刀具寿命有特殊要求时，也可使用水基切削液进行连续、均匀的冷却方式，避免刀片产生微裂纹。