立方氮化硼刀片加工高锰钢的有效参数
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
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。
立方氮化硼刀具
立方氮化硼刀具一、立方氮化硼介绍立方氮化硼(cubic boron nitride):立方结构的氮化硼,分子式为BN,其晶体结构(图1)类似金刚石,硬度略低于金刚石，为HV72000,98000兆帕,常用作磨料和刀具材料。
1957年,美国的R.H.温托夫首先研制成立方氮化硼。
但至今尚未发现天然的立方氮化硼。
立方氮化硼有单晶体和多晶烧结体两种。
单晶体是把六方氮化硼和触媒在压力为3000,8000兆帕、温度为800,1900? 范围内制得。
典型的触媒材料选自碱金属、碱土金属、锡、铅、锑和它们的氮化物。
立方氮化硼的晶形有四面体的截锥、八面体、歪晶和双晶等。
工业生产的立方氮化硼有黑色、琥珀色和表面镀金属的,颗粒尺寸通常在1毫米以下。
它具有优于金刚石的热稳定性和对铁族金属的化学惰性，用以制造的磨具，适于加工既硬又韧的材料，如高速钢、工具钢、模具钢、轴承钢、镍和钴基合金、冷硬铸铁等。
用立方氮化硼磨具磨削钢材时，大多可获得高的磨削比和加工表面质量。
二、PCBN刀具的制造工艺PCBN刀具的制造主要通过CBN粉末和结合剂经超高压高温烧结而成.大致步骤有;混合粉末--模压成型/与硬质合金底层组装成整体--超高压高温烧结--深加工.关键技术在于CBN与结合剂的选择与配比,超高压高温烧结工艺参数的确定.三、PCBN刀具特点PCBN刀具是人造立方氮化硼刀具，在高温的时候还能保持高硬度的特性，主要做加工铁件之用。
其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料，因此它与金刚石统称为超硬材料。
1、PCBN刀具材料的种类按添加成分分:有直接由CBN单晶烧结而成的PCBN和添加一定比例粘结剂的PCBN烧结体两大类;按制造复合方式分:有整体PCBN烧结块document management as a breakthrough, and constantly improve the content, active in the application. Government information between the provincial and municipal governments all passed through a network of offices, and six counties (districts) have complete decision-making service system and throughdial-up internetworking is realized with the city, the City Planning Commission and other 10 departments has been one of the first to achieve a single network with the city. On the Government's website, focus on strengthening the management and operation of the site, update the website in a timely manner, strengthening the network resource sharing. At present, nearly 700 municipal government website page, updated news more than more than 6,000. Not long ago, China International e-government technology and application Conference was carried out in the country, "survey of best public services Government website" activities in Pingliang city people's Government website in five Northwestern provinces (districts) ranked second, ranked first in the Gansu province. V, infrastructure has made new breakthroughs In 2002 smooth completed organ office building of construction, and decoration and relocation of based Shang, we according to organ construction general planning, demolition hospital within old room 37 between, transformation garden 3600 square meters, new plant lawn 2700 square meters, planting 和与硬质合金复合烧结的PCBN复合片两类。
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
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。
电火花放电磨削聚晶立方氮化硼刀具刃口
电火花放电磨削聚晶立方氮化硼刀具刃口1.聚晶立方氮化硼（PCBN）磨削概况近年来，聚晶立方氮化硼（PCBN）的使用，使58HRC以上硬度的工件精密硬态切削加工成为可能，达到以车代磨的表面质量，与高速钢、硬质合金材料相比，PCBN刀具可以大幅提高工件表面质量和加工速度，提升加工效率以及刀具寿命。
目前，国内外对PCBN刀具刃口加工的手段主要有机械磨削、电火花放电磨削等。
机械磨削，即用高速旋转的金刚石砂轮磨削PCBN刀具被加工表面。
机械磨削具有工艺简单、刀具刃口表面粗糙度值低等优点，但是，由于存在砂轮整形困难、砂轮损耗严重、成本较高等问题，难以实现对尖细刃口和复杂形状刃口刀具的加工，应用范围受到限制。
电火花放电加工是一种基于脉冲放电蚀除原理的自激放电加工过程，放电蚀除的物理过程是电磁学、热力学、流体动力学等综合作用的过程，电火花加工的机理是一种电物理过程。
而电火花加工属于非接触式加工，没有机械切削力，所以在制作工具电极时不必考虑其受力特性，具有工具电极成形简单、相对损耗小等优势，可有效应用于尖细刃口和复杂形状刃口PCBN刀具加工。
本文针对超硬刀具产品的自身特性，结合电火花放电磨削的原理，对超硬刀具电火花放电磨削的电极旋转线速度、峰值电流以及脉冲宽度等因素对加工效率、加工质量进行了详述。
2.电火花放电磨削影响因素2.1电极旋转线速度当电极不旋转时，工件材料去除量是最低的，工件表面粗糙度值也是最大的；电极旋转后，加工速度和加工质量均明显提高，这是由于电极的旋转改善了放电加工条件，加速了材料的蚀除速度；随着电极旋转速度的增加，工件材料去除量也增加，但增加幅度逐渐变缓，电极的损耗也增加，这是由于电极的磨损主要发生在放电加工初期，随着电极转速的增加，放电点迅速转移，放电频率明显加强，从而导致电极损耗增大；随着电极转速的增加，工件表面粗糙度值先减少，后增加。
在加工质量和加工效率方面，电极线速度变化的影响小于峰值电流和脉冲宽度的影响。
ZGMn13高锰钢的切削加工特点
高锰钢的种类锰含量在11%～18%的钢称高锰钢。
高锰钢分为高碳高锰耐磨钢、中碳高锰无磁钢、低碳高锰不锈钢及高锰耐热钢。
ＺＧＭｎ13是一种高锰钢,因其在承受外来的强大压力或冲击产生变形硬化后,显示出极高的耐磨性能而广泛应用于工程机械和矿山机械中。
同时,它也是一种典型的难加工材料,其切削加工性能在高锰钢中很具有代表性。
1 2高锰钢的性能( 1)高锰钢是一种耐磨钢,经过水韧处理的高锰钢可以得到较高的塑性和冲击韧性。
( 2 )高锰钢具有很高的耐磨性。
2ＺＧＭｎ13高锰钢的切削加工特点( 1)加工硬化严重。
( 2 )切削温度高。
( 3)切削力大。
( 4 )断屑困难。
( 5 )尺寸精度不易控制。
3切削高锰钢的合理方法3 1通过热处理改善高锰钢的切削性能改善高锰钢的切削性能可以通过高温回火来实现。
将高锰钢加热60 0～65 0℃,保温2ｈ后冷却,使高锰钢的奥氏体组织转变为索氏体组织,其加工硬化程度显著降低,加工性能明显改善。
加工完成的零件在使用前应进行淬火处理,使其内部组织重新转变为单一的奥氏体组织。
3 2合理选择刀具材料( 1)采用硬质合金刀片常用牌号有:ＹＧ8、ＹＧ6Ａ、ＹＧ6Ｘ、ＹＧ8Ｎ、ＹＷ1、ＹＷ2Ａ、ＹＷ3、ＹＣ4 5、767、798、813等。
虽然ＹＧ类硬质合金较为常用,但其不适于高速切削。
因为高速切削钢料时,切削时的高温将使刀具前刀面上形成强烈的月牙洼磨损,并加速后刀面磨损,刀具耐用度降低。
在切削速度较高且切削过程较平稳的情况下可考虑选用ＹＴ类硬质合金。
ＹＧ类硬质合金中添加适量的ＴａＣ或ＮｂＣ(一般为0 5 %～3% ) ,可提高其硬度和耐磨性而不降低其韧性。
随着硬质合金中含钴量的增加,这些优点更为显著。
因此,以ＴａＣ和ＮｂＣ为添加剂的通用型硬质合金也适用于高锰钢的切削加工。
( 2 )采用金属陶瓷刀片采用金属陶瓷刀片进行高锰钢的精车、半精车,可选用较高的切削速度,加工表面质量好,刀具耐用度高。
CBN立方氮化硼刀具的使用
立方氮化硼(CBN)在切削加工中的应用用PCBN刀片精车淬硬钢加工硬铸铁和灰口铸铁高速镗削铸件孔铰削淬硬钢或硬铸件小孔用于难加工材料的切削加工采用PCBN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，使用前需用细油石倒棱。
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Vc=150m/min,f=0.1mm/r，ap=0.2～0.3mm，实现了以车代磨。
加工硬铸铁用PCBN刀具车削淬硬钢时，要求工件淬火硬度高于45～55HRC，加工硬铸铁时，只要硬度达到中等硬度水平(45HRC)，就会取得良好的加工效果。
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）。
加工高硬度材料的立方氮化硼刀具牌号
加工高硬度材料的立方氮化硼刀具牌号一、华菱超硬刀具加工高硬度材料范围：1，高硬度铸铁/铸钢的加工,如:高铬铸铁、白口铸铁、镍硬铸铁、耐热耐磨钢的粗车和精车。
2，热处理后的高硬度工件加工,如:淬硬轴承钢、渗碳钢、工具钢、模具钢的热后硬车削。
3，其他难切削材料类：高温合金、粉末冶金等的加工。
4，普通灰口铸铁、高牌号球墨铸铁的高速切削。
二、华菱超硬刀具加工高硬度材料之高硬度钢件高硬度合金钢车削时，由于工件硬度高，产生的切削热量大，切削力大；造成硬车刀具磨损过快，或者刀尖容易崩损的现象。
华菱超硬结合以往车削高硬度合金钢的经验，在立方氮化硼刀具选择及切削参数方面给予以下建议。
三、华菱超硬刀具车削高硬度合金钢的立方氮化硼刀具材质牌号及性能优势：（1）BN-S20牌号：粗精车HRC45—79硬度的高硬度合金钢合金钢。
如对热处理后高硬度W18Cr4V高速钢，Cr12MoV模具钢，GCr15滚动轴承钢，9SiCr 工具钢，20Cr，15CrMo，65Mn合金钢材质。
也可对铸态耐磨合金钢ZGMn13进行进行拉荒粗车，可对热处理高硬度合金钢进行大余量粗车加工进行修复，能承受强断续切削，是目前广泛受用户使用的一种超硬刀具。
BN-S20牌号立方氮化硼刀具产品实例如下：（2）BN-H20牌号：适合高速精车HRC45—HRC68硬度的高硬度合金钢，如对，40CrMo，20CrMnTi齿轮热后硬车削；BN-H20采用陶瓷基结合剂，导热率更高，适合对热处理后高硬度合金钢工件如淬硬钢，氮化钢，渗碳钢等进行高速精加工。
BN-H20牌号立方氮化硼刀具产品实例如下图：华菱超硬立方氮化硼刀具加工高硬度合金钢的切削参数及使用说明：高硬度度合金钢包含但不局限于淬火钢和耐热合金钢材质，譬如模具材料最常用的合金钢3Cr2Mo，4Cr5MoV1Si合金钢，硬度一般在HRC45～HRC68之间，部分氮化钢在HRC65以上。
在加工此类高硬度合金钢时，如果加工余量大于0.5mm常采用BN-H20牌号，合金钢加工余量大需要粗精车一把刀加工时采用BN-S20牌号。
立方氮化硼 切割效率
立方氮化硼切割效率
摘要：
1.立方氮化硼介绍
2.立方氮化硼切割效率的优势
3.立方氮化硼切割效率的提高方法
4.立方氮化硼在我国的应用现状及前景
正文：
立方氮化硼（Cubic Boron Nitride，简称CBN）是一种具有高硬度、高热导率和高化学稳定性的陶瓷材料，被广泛应用于磨料、切削工具等领域。
其中，立方氮化硼的切割效率在众多领域中备受关注。
立方氮化硼切割效率的优势主要表现在以下几个方面：
首先，立方氮化硼具有极高的硬度，其莫氏硬度约为9，仅次于金刚石。
这使得立方氮化硼刀具在加工硬质材料时具有很高的切削性能，可显著提高切割效率。
其次，立方氮化硼具有较高的热导率，这使得刀具在高温加工过程中能够快速散热，降低刀具磨损，从而提高切割效率。
此外，立方氮化硼具有优良的化学稳定性，对铁族元素具有良好的抗粘结性能，可有效降低刀具的磨损，进一步提高切割效率。
为了进一步提高立方氮化硼的切割效率，研究者们采取了多种方法：
1.优化立方氮化硼刀具的制备工艺，提高刀具的质量和性能。
2.开发新型立方氮化硼复合材料，以提高刀具的抗磨损性能。
3.研究立方氮化硼刀具的切削性能与加工参数之间的关系，为实际加工提供优化方案。
立方氮化硼在我国的应用现状及前景十分广阔。
近年来，随着我国制造业的快速发展，对立方氮化硼的需求不断增加。
我国已经具备了立方氮化硼刀具的自主研发和生产能力，并在航空、航天、汽车等领域取得了显著的应用成果。
高锰钢材料研究
高锰钢材料研究（一）化学成分：高锰钢按照国家标准分为5个牌号，主要区别是碳的含量，其范围是0.75%－1.45%。
受冲击大，碳含量低。
锰含量在11.0%－14.0%之间，一般不应低于13%。
超高锰钢尚无国标，但锰含量应大于18%。
硅含量的高低，对冲击韧度影响较大，故应取下限，以不大于0.5%为宜。
低磷低硫是最基本的要求，由于高的锰含量自然起到脱硫作用，故降磷是最要紧的，设法使磷低于0.07%。
铬是提高抗磨性的，一般在2.0%左右。
（二)高锰钢加工所用刀具：高锰钢具有较高的塑性和韧性，加工硬化严重，切削温度高，断屑困难，容易造成崩刃，因此要求刀具材料具有红硬性高、耐磨性好，有较高的强度、韧性和导热系数。
切削高锰钢可选用硬质合金、立方氮化硼PCB N刀具材科。
目前加工效率比较高的还是立方氮化硼刀具，其中ZB1000系列的立方氮化硼刀具有较高的抗弯强度和冲击韧，可减少切削时的崩刃。
同时，ZB1000系列的立方氮化硼刀具的导热性较好，有利于切削热从刀尖散走，降低刀尖温度，避免刀尖过热软化。
如果车削工时短【单件加工工时小于5分钟】，可选用硬质合金刀具大切深刻考虑YG系列，小切深考虑用YW系列。
如果加工工件时间长，表面质量差，粗加工选择整体立方氮化硼刀具，精加工可考虑陶瓷刀具或涂层刀片。
如果工件大或加工余量大，车削硬化会非常严重，如果是批量生产，用加夹车刀最划算。
（三）高锰钢的切削速度选择：高锰钢的切削加工性很差，为了维持一定的刀具耐用度，切削速度应低些。
1.采用硬合金刀具时，Vc=20～40m/min，其中，较低的速度用于粗车，较高的速度用于半精车和精车。
2.采用立方氮化硼PCBN刀具时，可以选用较高的切削速度，一般Vc=60～100m/min 比用硬质合金刀具加工效率提高1～4倍。
（四）高锰钢切削深度和进给量选择：采用硬合金刀具时，Vc=20～40m/min,其中较低的速度用于粗车，较高的速度用于精车或半精车。
如何使用立方氮化硼加工高锰钢
如何使用立方氮化硼刀具加工高锰钢一、高锰钢的特能和切削加工性锰含量约为11%～18%的钢称高锰钢，水韧处理和加工硬化后硬度可达HB450～550，常作为耐磨铸件使用，这时的高锰钢才具有较好的使用性能;如高强度,高韧性,高耐磨性。
其重要性能是,在较大的冲击或接触应力的作用下,表层迅速产生加工硬化,能承受很大的冲击载荷。
高锰钢的切削特点:1.切削时,塑性变形大,加工硬化严重。
致使车外圆时比加工45号钢高几倍加剧了刀具的磨损2.由于切削力大,产生的热量高，而高锰钢自身导热性能又差,致使切削区温度高达1000°C以上,刀具磨损严重,刀具寿命低。
3.高锰钢塑性大,断屑困难，切削时易形成积屑瘤和鳞刺。
4. 高锰钢的线膨胀系数与黄铜差不多，在高的切削温度下，局部产生热变形，尺寸精度不易控制。
二、立方氮化硼刀具切削加工实例及切削用量1、以车削加工高锰钢圆锥破碎机耐磨件为例（如图），工件材料为ZGMn13,铸件毛坯高低不平。
选用刀具材料:BN-S20切削刀量:ap=7.5mm；Fr=0.3mm/r；切削速度:Vc=80m/min粗车时，取αp =6～10 mm；走刀量Fr=0.25-0.8mm/r；切削速度v=85m/min；半精车时αp =1～3 mm；f=0.2～0.4 mm/r；精车时ap≤1 mm；f≤0.2mm/r；切削线速度v=135m/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。
2、以铣削高锰钢铸件齿板平面为例（如右图）此工件为断续切削面铣削加工，切削用量ap=2.5mm；每齿走刀量Fr=0.25-0.4mm/r;线速度Vc=90m/min.适用龙门铣床，龙门刨铣床铣削高锰钢；也适合在加工中心高速铣削高锰钢，BN-S20刀具牌号在铣削高锰钢时表现出很强的抗冲击韧性，遇到加工表面不规整时，刀具不会崩刀碎裂。
高锰钢的切削加工
高锰钢的切削加工1．高锰钢有哪几种？其性能如何？锰含量约为11％～18％的钢称高锰钢。
常用的铸造高锰钢ZMn13的化学成分为：Mn含量11％～14％，c含量1.0％～1.4％，Si含量0.3％～1.0％，P含量<0.03％，S含量<0.05％。
高锰钢是一种耐磨钢，经过水韧处理的高锰钢可以得到较高的塑性和冲击韧性。
所谓水韧处理，就是把钢加热到1000℃～1100℃，保温一段时间，使钢中的碳化物全部溶入奥氏体中，然后迅速冷却，使碳化物来不及从奥氏体中析出，从而保持了单一的均匀的奥氏体组织。
经过水韧处理的高锰钢称为高锰奥氏体钢。
其力学性能为：σb=980 MPa，σs=392 MPa，HB210，δ=80％，αk=2.94 MJ ／m2。
高锰钢具有很高的耐磨性，虽然它的硬度只有HB210，但它的屈服点σs较低，只有σb的40％，因此具有较高的塑性和韧性。
高锰钢在受到外来压力和冲击载荷时，会产生很大的塑性变形或严重的加工硬化现象，钢被剧烈强化，硬度显著提高，可达HB450～550，因此有了较高的耐磨性。
高锰钢可分为高碳高锰耐磨钢、中碳高锰无磁钢、低碳高锰不锈钢和高锰耐热钢。
几种高锰钢的牌号和性能见表5-1。
2．高锰钢有哪些切削加工特点？高锰钢锰含量高达11％～18％，具有较高的塑性和韧性，在切削加工中有以下特点：(1)加工硬化严重：高锰钢在切削过程中，由于塑性变形大，奥氏体组织转变为细晶粒的马氏体组织，从而产生严重的硬化现象。
加工前硬度一般为HB200～220，加工后表面硬度可达HB450～550，硬化层深度0.1～0.3 mm，其硬化程度和深度要比45号钢高几倍。
严重的加工硬化使切削力增大，加剧了刀具磨损，也容易造成刀具崩刃而损坏。
(2)切削温度高：由于切削功率大，产生的热量多，而高锰钢的导热系数比不锈钢还低，只有中碳钢的1/4，所以切削区温度很高。
当切削速度Vc<50 m/min 时，高锰钢的切削温度比45号钢高200℃～250 ℃，因此，刀具磨损严重，耐用度降低。
立方氮化硼刀具的种类与使用
立方氮化硼刀具的种类与使用立方氮化硼刀具过去主要用于精加工，近十几年来通过改进生产工艺，控制原料纯度和晶粒尺寸，采用复合材料和热压工艺等，其脆性有了重大改进，韧性提高，使用可靠性大大改善，已可作为常规刀具在生产中应用，对提高工效、保证产品质量起重要作用。
立方氮化硼刀具材料的性能特点立方氮化硼刀具是指用立方氮化硼（CBN）做成切削部分的刀具。
立方氮化硼（CBN）是氮化硼BN的同素异构体之一，结构与金刚石相似，是用超高温超高压技术人工合成的超硬材料。
其硬度仅次于金刚石(显微硬度可达8000～9000HV)，且热稳定性高(达1250～1350℃)，对铁族元素化学惰性大，抗黏结能力强，用金刚石砂轮即可磨削开刃，故适于加工35HRC以上的硬质材料，如各种淬硬钢(碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、轴承钢、模具钢等)、冷硬铸铁、钴基和镍基高温合金、硬质合金、表面喷涂(焊)材料等高硬及耐磨材料，也可用于钛合金、纯镍、纯钨及其它材料的加工。
它是以车、铣代替磨削的最佳刀具之一。
用立方氮化硼刀具加工淬硬钢的表面粗糙度为Ra1.60.4μm，精度可达IT7IT6。
上海通用汽车公司在一条发动机柔性生产线上，用山高刀具（上海）公司生产的立方氮化硼CBN300刀片面铣刀铣削发动机缸体平面（铸件），切削速度高达1600m/min，进给速度为5000mm/min。
立方氮化硼刀具也有使用上的局限，如其脆性较大，强度和韧性较差，不适用于冲击负荷下的间断表面加工。
此外，用它加工软的铁族元素材料时，因易于产生长切屑，擦伤刀具前刀面并形成积屑瘤，会导致切削力的波动而损坏刀具。
为了提高氮化硼刀具的抗冲击性能，目前已研制出以类石墨的六方氮化硼(g-BN或h-BN)为原料，用爆炸法合成出的一种新型WBN材料(WBN是属铅锌矿结构的BN)。
它具有很高的韧性和烧结活性，极易转变为CBN，并易于和CBN共同烧结成强度和硬度接近CBN水准的聚晶体。
WBN及CBN的两相烧结体是用WBN的韧性去弥补CBN的脆性，其抗冲击强度较单纯的CBN烧结体提高60%，断裂韧度提高2.53倍，抗挠曲强度提高1倍左右，抗压强度与硬质合金相当，热稳定性为1100~1200℃。
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。
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。
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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=50～80
m/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=0.2～0.4
mm/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。
提高了加工效率，降低了加工成本。
下面就简单介绍一下华菱超硬立方氮化硼刀片BN-S20牌号加工高锰钢的切削参数和案例。
三、华菱超硬立方氮化硼刀片BN-S20牌号加工高锰钢的切削参数
1、华菱超硬立方氮化硼刀片BN-S20牌号粗加工高锰钢的切削参数：吃刀深度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 。
2、华菱超硬立方氮化硼刀片BN-S20牌号精加工高锰钢的切削参数：吃刀深ap=0.5-1mm；走刀量Fr=0.15mm/r；线速度v=135m/min 。
注意：1、立方氮化硼整体聚晶BN-S20牌号可吃刀深度7mm以上，比陶瓷刀具和普通CBN刀具抗冲击。
特别是对于铸件表面恶劣的加工情况，可以拉荒粗车，不必对工件进行打磨平整后再加工。
2、BN-S20刀具的CBN含量和刃口均针对锰钢铸件加工特性研发而成，针对性强；不可用来加工普通软钢件如45号软钢。
3、使用BN-S20刀具牌号加工高锰钢时，每转的走刀量根据刀杆的主偏角度不同而不同，不可一概而论，可以根据用户情况计算相对应的切削参数。
四、总结
随着高锰钢的使用日益广泛，越来越多的机械制造商都在寻找可有效加工高锰钢的刀具材料。
对于刀具行业来说，只要不断研制出高效率，高质量的刀具材料或刀具牌号，就能更好的推动机械制造业的发展。