铸铁件加工与CBN刀具材质
CBN刀具的特性及应用案例（精）
CBN刀具的特性及应用案例（精）CBN 刀具的特性及应用案例CBN 刀具是由立方氮化硼制作而成的刀具。
CBN 是氮化硼(BN 的同素异构体之一,结构与金刚石差不多,利用超高温超高压技术人工合成的超硬材料。
CBN 刀具分为焊接式 CBN 刀具和整体式 CBN 刀具。
焊接式 CBN 刀具是以硬质合金作基体,只在刃口上镶焊有 CBN 复合层,整体式CBN 刀具是通体都是一种材料。
两者的区别在于焊接式CBN 刀具适合精加工工序,只能加工背吃刀量ap ≤ 0.3mm 以下的工件,而整体式 CBN 刀具可以加工余量为0.3mm 以上的工件, 适合粗加工和半精加工工序。
CBN 刀具的特性为:(1具有较高的硬度和耐磨性;(2具有很高的热稳定性;(3具有优良的化学稳定性;(4具有较好的导热性;(5具有较低的摩擦系数。
CBN 刀具适合加工的材料范围:高硬度铸铁、热处理之后的高硬度工件加工(淬硬钢HRC ≥ 50 、灰铸铁球墨铸铁、和高温合金等材料。
以下是华菱超硬刀具针对各种材料的加工进行分析。
一、加工高硬度铸铁材料对于 HSD75以上的铸铁加工(如高硬度轧辊,因硬度较高,毛坯一般伴随着气孔,沙眼,包砂等铸造缺陷,对刀片的抗冲击性、耐高温、耐磨损性能要求很高;适合此材料的CBN 刀具为BN-K1牌号,此牌号保持了CBN 刀具硬度及耐磨性能优异之外,抗冲击韧性较好,不宜崩损,能承受较大的切削深度, 适合大余量粗加工高硬度铸铁,也适用于精加工工序。
以加工以镍铬合金铸铁轧辊加工为例,轧辊硬度:HSD80, 刀具牌号:BN-K1, 切削参数:ap=4mm , Fr=1mm/r, Vc=55m/min,切削方式:干式切削。
加工效果:BN-K1牌号与某陶瓷刀具相比刀片寿命长,遇到气孔,砂眼不崩刀。
二、加工热处理后的高硬度工件材料经过热处理后的工件硬度高,加工较困难,陶瓷刀具脆性大遇到断续切削会产生崩刀(如淬火后齿轮加工端面,端面部位有螺栓孔等,华菱针对淬火钢断续切削推出的 CBN 刀具 BN-H20牌号和 BN-S20牌号,两者的区别在于 BN-H20牌号适合加工中等断续切削, BN-S20牌号加工强断续切削。
cbn刀片加工高硬度大型耐磨铸件案例加工参数选择
加工耐磨铸件时，由于硬质合金刀具的高温硬度不够，而陶瓷刀片由于抗冲击脆性的原因经常崩碎，针对以上问题，华敏cbn 推出CY1材质，用于高硬度铸铁和硬钢领域，适合工件的大余量车削，高转速，抗震性好不崩刀，耐磨性好寿命长。
具体方案如下：
（1）车削轧臼壁外圆，采用整体聚晶CBN 刀片CY6材质，生产效率成倍提高； （2）铣削齿板，断续切削，采用整体聚晶CBN 刀片CY6材质，耐崩损性优异，
（1）泵壳：硬度HRC60，重载切削采用整体聚晶CBN 刀片CY1，切削性能稳定，性价比高，超硬刀具国产化的代表。
破碎机零部件 渣浆泵
（2）叶轮：车削端面，强断续切削，采用整体聚晶CBN 刀片CY1，性价比高，切
强断续切削工况，采用整体聚晶CBN 刀片CY1材质，可大幅提高生产
耐磨铸件。
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。
住友CBN材质刀具
住友CBN系列 （CBN烧体刀具--沃斯顿）
1977年住友电工在日本最先成功的开发出具有划时代意义的CBN烧结体刀具。 住友CBN是以CBN（立方氮化硼）为主要成分，加入特殊陶瓷成分作为结合剂，在 超高压温度的条件下烧结而成，与原来的刀具材质相比，具有各更高的硬度和更 优异的耐热性。由于这些特性 住友CBN可以加工以往只能依赖磨削的淬火钢及 高硬度铸铁等难削材，且能够高速精加工铸铁，发挥诸如刀具的长寿命化等优异 性能。 1.住友CBN因为与铁系金属的亲和性低，所以主要被用于铁系金属切削加工。 2.住友CBN大致可以分三类。A类是由CBN粒子直接结合而成,CBN含量,适合加工铸 铁,耐热合金,硬质合金等高硬度材. B类是采用特殊陶瓷结合将CBN粒子结合在 一起,CBN粒子之间结合力大,加工淬火件,铸铁等材质,有优异的耐磨性和韧性. C类是在住友CBN上涂盖特殊陶瓷的涂层住友CBN,依靠CBN烧结体母材和涂层膜分 担对切削刀具材料的硬度,韧性,耐热性,耐氧化性等 .
C
-沃斯顿）
意义的CBN烧结体刀具。 瓷成分作为结合剂，在 具有各更高的硬度和更 能依赖磨削的淬火钢及 刀具的长寿命化等优异
铁系金属切削加工。
成,CBN含量,适合加工铸 瓷结合将CBN粒子结合在 优异的耐磨性和韧性. 烧结体母材和涂层膜分 氧化性等 .
更多咨询--0755-29599108--沃斯顿 住友刀具
种类 A B 材质名 适用被削材 特征 CBN粒子直接 BN700 BN7000 铸铁K 烧结合金,难削 结合 BN7500 BNS800 材S BN1000 BN2000 CBN粒子为主 淬火钢H BN350 BNX10,20 的结合材 更多咨询--0755-29599108BNX25 BN500 --沃斯顿 住友刀具 BNC2010 BNC2020 CBN烧结体涂 BNC300 淬火钢H BNC100 层 BNC160 BNC200 BNC500 铸铁K
cbn刀片加工硬钢和铸铁的刀具性能效果
华敏PCBN刀具质量、服务已远超国内同行，与世界一流刀具企业如山高、住友等并驾齐驱。
这一点也得到了东南亚、日本、韩国、德国、俄罗斯等国际客户的认可。
下面就华敏公司刀具与同行的刀具加工性能做下对比，让用户更直观的了解华敏cbn无与伦比的优势。
(一)铸铁、难加工材料加工
被加工材料：HT250
刀具型号：HJ30 CNGA120408
切削条件：Vc=600m/min,f=0.2mm/r，ap=0.25mm，湿式加工
(二)硬钢
被加工材料：20CrMoTi
硬度：HRC58-63
刀具型号：HJ60 CNGA120408
切削条件：Vc=120m/min，f=0.2mm/r，ap=0.3mm
以上试验结果，足以证明在不同领域华敏公司刀具抗崩刃、耐磨性超群，与市场同类产品相比，具有更稳定的加工性能，保证了工件更优异的尺寸精度。
CBN刀片材质
480 个/刃 200 个/刃
KBN65B
其他公司的CBN D
1,500 个/刃 1,000 个/刃
11
具寿命。
・应用 : 热处理钢、压延材质或铸铁的重加工或连续加工。 ・由于其具有多个切刃 , 固体立方氮化硼经济实用。因 TiN 涂层 ( 金色 ) 易于识别。
■ 适用材质图
● 热处理钢
● 铸铁加工
● 烧结金属加工
● 压延材质加工
V (m/min) V (m/min) V (m/min) V (m/min)
KBN510 黑色 KBN525 黑色
KBN65B 黑色
KBN900 金色
粘合剂 (CBN Vol%)
平均颗粒 直径 ( μm)
TiC (50)
2
TiN (45)
~1
Al-Co-W (85)
2
Al (90)
9
基底材质 硬度 (GPa)
28
25
32
31
抗崩损 韧性 (MPa∙m1/2)
5.0 5.0
7.0
7.0
横向强度 (MPa)
1,000 1,250
1,150
1,050
特性
・应用 : 热处理钢的精加工。 ・优异的抗崩损性与耐磨损性。推荐用于高效率与精密加工。 ・应用 : 热处理钢的间断加工。 ・适用于热处理钢的间断加工。高进给量的条件下实现稳定加工。 ・应用 : 烧结金属与灰口铸铁的精加工。 ・高抗弯强度、耐磨损性与切刃锐化性使产品具有高切削性能、精加工质量与长时间的工
刀片材质 CBN
刀
片
● CBN
材
仅次于金刚石。CBN（立方晶体氮化硼）是一种的高温下仍然能保持稳定物理特性的材料。
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。
cbn刀具形式及牌号
华敏PCBN刀片三种结构形式您还在为不了解PCBN刀片结构形式而烦恼吗？您还在为无法选择合适的PCBN刀片而忧愁吗？郑州华敏为您解决烦恼、排解忧愁，全程为您服务。
郑州华敏专注于超硬刀具的研发制造，最早提出了PCBN刀片的三种结构形式，我们因专注而专业，强大的技术团队、严格的质检流程、多部门共同协作，为您打造属于您的PCBN刀片。
物理几何特性：1、断裂韧性高；2、抗弯强度大；3、可承受1400度高温；4、刀尖数量多，每个尖都可以切削。
如C1204，80度角4个刀尖，加上钝角有8个刀尖。
应用范围及优势：1、可满足粗、半精和精加工；2、适合连续、弱断续、强断续环境切削；3、适合大切深高速切削；4、可加工沉孔或通孔，装夹更牢固。
5、硬钢加工首推此结构。
6、可无限次复磨，刀片利用率高；物理几何特性：1、刀尖是整体烧结材质，抗崩刃性好。
2、焊接温度900多度，刀尖可承受750度切削温度而不脱落；3、焊接刀尖，可承受切削阻力较整体烧结和整体复合刀片低。
4、仅锐角刀尖可用。
如C1204，有4个刀尖。
应用范围及优势：1、可满足粗、半精和精加工；2、焊接强度高,可承受更高的切削温度和切削力。
3、适合切深<1mm加工工况，可满足弱断续和连续加工环境；4、对应装夹刀杆全,可直接代替涂层刀片,无需更换刀杆。
5、硬钢加工推荐此结构。
物理几何特性：1、刀尖是复合材质，脆性大，抗崩刃性较差；2、焊接温度800度，可承受650度切削温度而不脱落；3、刀尖数较整体焊接少一倍。
个别小刀片只有一个刀尖。
应用范围及优势：1、适合半精、精加工需求；2、适合切深<0.5mm，强断续、弱断续和连续精加工环境；3、切削温度高的环境下脱焊概率增大。
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。
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
加工粉末冶金的超耐磨刀具材质——CBN刀具
加工粉末冶金的超耐磨刀具材质-CBN刀具（CBN刀片）粉末冶金就是说制取金属粉末，及采用成形和烧结工艺将金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）制成材料和制品的工艺技术。
它是冶金和材料科学的一个分支学科。
粉末冶金技术的应用范围十分广泛，从普通机械制造到精密仪器；从五金工具到大型机械；从电子工业到电机制造；从民用工业到军事工业；从一般技术到尖端高技术，可见粉末冶金技术在工业可以说无处不在。
粉末冶金零件的切削加工常用高硬度，耐磨性较强的刀具材料以实现高效率加工或减少换刀频次。
常用立方氮化硼材质刀具；目前立方氮化硼刀具BN-K10或BN-S50牌号CBN刀具（有CBN成型刀具和数控机夹CBN刀片两种结构）精加工粉末冶金零件效果显著，对于粉末冶金零件的粗加工，华菱开发出BN-S20或BN-S30牌号数控CBN刀片更适合大余量粗加工粉末冶金零件。
粉末冶金发展历史：粉末冶金方法起源于公元前三千多年。
制造铁的第一个方法实质上采用的就是粉末冶金方法。
而现代粉末冶金技术的发展中共有三个重要标志：1、克服了难熔金属熔铸过程中产生的困难。
1909年制造电灯钨丝，推动了粉末冶金的发展；1923年粉末冶金硬质合金的出现被誉为机械加工中的革命。
2、三十年代成功制取多孔含油轴承；继而粉末冶金铁基机械零件的发展，充分发挥了粉末冶金少切削甚至无切削的优点。
3、向更高级的新材料、新工艺发展。
四十年代，出现金属陶瓷、弥散强化等材料，六十年代末至七十年代初，粉末高速钢、粉末高温合金相继出现；利用粉末冶金锻造及热等静压已能制造高强度的零件。
粉末冶金技术的优点：1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。
2、耐用度高、精度高、表面粗糙度及适用于零件图形复杂，机加工比较难加工的零配件。
3、采取粉末冶金技术工件的性能也有提高、（强度、硬度）。
此外想必之下节约材料、减少加工量。
节约生产成本。
提高生产竞争力。
4、粉末冶金技术能保证材料成分配比的正确性和均匀性。
聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具的应用领域
聚晶立方氮化硼（PCBN)刀具的应用领域P CBN刀具目前广泛的应用于高硬度难加工材料领域，但其具体的应用领域也有很多人不了解，下面就将接上上文，介绍一下PCBN刀具的应用领域。
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。
立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride)是20世纪50年代首先由美国通用电气(GE)公司利用人工方法在高温高压条件下合成的，其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料，因此它与金刚石统称为超硬材料。
1、适用于高速及超高速切削加工技术PCBN刀具最适合于铸铁、淬硬钢等材料的高速切削加工。
由PCBN刀具切削铸铁及淬硬钢时刀具后刀面磨损与切削距离的关系可以看出：当切削速度超过一定限度后，切削速度越高，PCBN刀具后刀面磨损速度反而越小，即高速切削下刀具的寿命反而高，这一特点尤其适合现代高速切削加工。
2、硬态切削加工技术的最佳刀具材料对淬硬件(硬度HRC55以上)的精加工，通常采用磨削加工方法来完成，然而随着刀具材料发展及车床(尤其是数控车床)加工精度的提高，以硬态切削代替磨削来完成零件的最终加工已成为一个新的精加工途径，这种以车代磨的工艺方法有以下优点：（1）可提高加工柔性，突破了砂轮磨削的限制，通过改变切削刃及走刀方式可以加工出几何形状各异的工件；（2）切削加工中的环保问题日益严峻，磨削加工产生的废液和废弃物越来越难以处理和清除，而且对人体有害，而硬态切削无须加冷却液，意义重大；（3）切削效率高，加工时间短，设备投资费用小，可降低加工成本；（4）切除相同体积所消耗的能量仅为磨削的20%，因此产生的切削热较少，加工表面不易引起烧伤和微小裂纹，易于保持工件表面性能的完整性；（5）同样金属去除率情况下，硬态切削较磨削节省能源。
通常用于硬态切削的刀具材料有陶瓷、TiC涂层刀片及PCBN刀具材料，但要在较高速度(1000m/min以上)下进行硬态车削，PCBN是最佳刀具材料品种。
加工冷硬铸铁cbn刀具牌号及参数选择
采用 CY1 牌号立方氮化硼刀片时，切削速度可以到 70～80m/min，ap=0.5～ 2mm，f=0.1～0.3mm/r。
由以上的切削参数可看出立方氮化硼刀具是加工冷硬铸铁具优势的刀具材料。 三、立方氮化硼刀具加工冷硬铸铁的特点
下表是华敏 CY1 牌号 cbn 刀具的性能优势及适合加工材质
刀具 适合加工 此牌号刀具 典型应用
ห้องสมุดไป่ตู้
牌号
材质 的性能优势 行业
刀片图样
冷硬铸铁，
高硬度合
CY1 牌号
高合金铸 铁，耐磨铸 铁，耐热合 金，高锰钢
耐崩损性及 高温抗断裂 性能优异。
金铸铁轧 辊，工业 泵零件， 合金耐磨
等
铸件等
下面就简单介绍一下华敏 cbn CY1 牌号加工冷硬铸铁的实际案例。 加工冷硬铸铁轧辊的案例：加工材料：镍硬合金铸铁；加工硬度：HSD80；刀具 牌号：CY1；切削参数：ap=4mm； Fr=1mm/r； Vc=55m/min；切削方式：干式切削。 加工效果：CY1 牌号立方氮化硼刀具和某欧系品牌陶瓷刀片在同样的切削速度和背 吃刀量情况下，CY1 牌号立方氮化硼刀具的进给量要比陶瓷刀片的进给量大 2 倍， 并且在进给量大 2 倍的情况下单片寿命还是陶瓷刀片的 6 倍，提高了加工效率，节 约了加工时间。
华敏立方氮化硼刀片 CY1 牌号加工冷硬铸铁的显著效果
冷硬铸铁常出现在加工车间，冷硬铸铁属于铸造成型，尤其是大件难免出现铸 造缺陷（气孔，夹砂，白口组织等），使机械制造商很为难，之后通过刀具行业的 不断研发，创新，华敏 cbn 研制出可高效加工、断续加工冷硬铸铁的立方氮化硼刀 具—CY 1 牌号 一、冷硬铸铁的化学成分和加工特点
CBN
CBN磨料Cubic Boron Nitride立方氮化硼，缩写为：CBN或cBN。
是人工合成的一种超硬材料。
立方氮化硼（CBN）是硬度仅次于金刚石的超硬材料。
它不但具有金刚石的许多优良特性，而且有更高的热稳定性和对铁族金属及其合金的化学惰性。
已经广泛应用于黑色金属及其合金材料加工工业。
CBN磨具特点以CBN（立方氮化硼）磨料为原料，分别用树脂粉、金属粉、陶瓷和电镀金属作结合剂，制成各种形状的制品，用于磨削、抛光、研磨的工具叫CBN磨具.立方氮化硼(CBN)砂轮适用于加工以下多种材质：①高锰钢；②高铬、镍、钼合金钢；③冷硬铸铁（HS80～90）；④各类淬硬钢（HRC55～65）；⑤各类铸铁（HB200～400）等，并已在国内汽车（齿轮、飞轮、轴、轴承等加工）等高硬度软韧材料。
CBN磨具的结构CBN（立方氮化硼）磨具结构一般由工作层、基体、过渡层三部分组成。
工作层又称CBN层，由磨料、结合剂和填料组成，是磨具的工作部分。
过渡层又称非CBN层，由结合剂、金属粉和填料组成，是将CBN层牢固地连接在基体上的部分。
基体是由铝、钢或电木加工而成，起支承工作层和装卡磨具的作用。
CBN磨具的特点1、高硬度、高韧性立方氮化硼（CBN）是人类合成的，硬度仅次于金刚石的超硬材料。
远高于普通刚玉与碳化硅磨料，因而具有更佳的切削能力、更锋利。
2、化学惰性强、耐高温、热稳定性好立方氮化硼不易和铁族元素产生化学反应，所以对于各种高速钢、工具钢、模具钢、高合金淬硬钢、铬钢、镍合金、粉末冶金钢和高温合金等温度高、硬度高、热传导率低的材料的磨削非常适宜。
立方氮化硼可以承受1250-1350摄氏度的高温，比金刚石的耐热性800摄氏度还要高；是磨削淬火钢、高钒高速钢、铝高速钢等对磨削温度较为敏感的金属材料的最理想的砂轮。
3、导热性好CBN热导率可达刚玉砂轮的几十倍到百倍，因而能将磨削热迅速导出，减少工件热变形。
对热传导率低的材料磨削非常适宜。
CBN材料的性能
CBN材料的性能CBN（立方氮化硼）是一种人工合成的超硬材料，具有出色的磨损和耐化学腐蚀性能。
以下是关于CBN材料性能的详细介绍。
1. 硬度：CBN是已知的最硬的材料之一，其硬度仅次于金刚石。
CBN 的硬度在Rockwell量规C刻度上约为90-98，比钢高出数倍，这使得CBN 成为切削和打磨应用中的理想选择。
2.热稳定性：CBN具有出色的热稳定性，可以在高温环境下保持其机械性能。
CBN的熔点达到3500°C，远高于金刚石的熔点（3600°C），这使得CBN材料可以在高温下进行切削和打磨操作。
3.化学稳定性：CBN对大多数化学物质具有较高的耐腐蚀性。
它可以在酸、碱和其他强腐蚀性介质中长时间使用而不受损。
这种化学稳定性使CBN成为在高化学腐蚀环境中使用的理想材料。
4.磨损抗性：CBN具有出色的磨损抗性，可用于切削和打磨高硬度材料。
其在高速切削中的性能比大多数传统工具材料更持久，且不容易产生脱落和磨损。
5.热导率：CBN具有较高的热导率，可有效传导热量，将大部分热量带走，有助于降低材料的温度，从而减少切削时产生的热损伤。
6.电子性能：CBN是一种绝缘体，不导电。
这使得CBN材料可以在高电压和高频率下使用，而不会对电子设备产生干扰。
7.抗压缩性：CBN具有较高的抗压缩性能，可以承受高压力的应用。
这使CBN成为制造高质量工具的理想材料。
8.生物相容性：CBN对生物相容性较好，不会引起人体的过敏反应或其他有害影响。
因此，CBN可用于医疗器械和其他涉及人体接触的应用。
总之，CBN材料具有出色的硬度、热稳定性、化学稳定性、磨损抗性和热导率等性能特点，适用于广泛的应用领域，如金属切削、打磨工具、磨具、高温短时间加工以及化学和生物工艺等。
随着科学技术的不断发展，CBN材料的性能还将继续改善和优化，以满足不同应用需求。
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。
立方氮化硼(CBN)磨具的应用技术
立方氮化硼（CBN）磨具的应用技术郑州磨料磨具磨削研究所刘一来—高速、高效、高精度、低成本的磨削技术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，至今已有近四十年的历史了。
CBN的硬度仅低于金刚石，但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。
它和金刚石主要用于加工硬而脆的材料相互补充，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、机床、工具、轴承等工业领域有着广泛的应用。
1、CBN的性质在把CBN作研磨材料使用时，我们主要研究它的硬度、耐磨性、强度和导热性等性质。
◆ CBN 的硬度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；◆ 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；◆ CBN 的抗压强度很高，这意味着在恶劣的条件下使用时它能保持颗粒完整而不易破碎；◆ CBN 有很好的导热性，在磨削时可实现冷切削。
由于CBN和金刚石某些性质的不同，它们加工材料的范围也不同。
CBN适合加工的材料为工具钢、轴承钢、合金钢、超级合金、铸铁。
金刚石适合加工的材料为硬质合金、玻璃、陶瓷、金属陶瓷、铸铁。
2、CBN磨削系统CBN磨具是用不同类型的结合剂将CBN磨料粘接在一起并制成一定形状的一种工具。
它只有通过合理的磨削工艺，依靠磨床的优越性能，才能最大限度地发挥它的作用。
在研究和应用CBN磨削技术时，必须把CBN磨具、磨床、工件、修整、冷却、磨削工艺等因素纳入一个系统里来进行优化，才能获得最佳的技术和经济效果。
CBN磨削技术中要考虑的几个重要因素如下。
刀片材质
晶须复合材料
由高次构造的芯部和纤维状组织的外壳部组成的复合材料。
1、优良的耐磨损性（芯部）、抗崩刃性（壳部）。
2、CBN系列用于淬硬材料断续加工，陶瓷系列用于高温合金加工。
金属陶瓷
以Ti系碳化物、氮化物为主要成分。也称Ti系硬质合金。
硬质金属
PVD
涂层
以PVD法在硬质合金母材表面覆膜涂层。
2、应用切削范围广泛（低~高速加工、精~强断续/粗加工）。
2、可用于铸铁和淬硬钢的高速加工。
3、高热传导性，能进行稳定加工。
陶瓷
由高温特性、化学稳定性优良的金属氧化物/碳化物/氮化物等烧结而成的刀具。
1、在淬硬材料加工时耐磨损性/耐热性/耐氧化性优良。
2、氧化铝系列使用于铸铁的高速加工。
3、氧化铝-碳化钛系列高温硬度高、耐磨损性/耐塌陷磨损性优良，可进行淬硬材料加工。
1、与CVD相比，涂层引起的路劣化层少，抗折弯力又不降低。
2、车削、切断、螺纹切削、切槽、不锈钢加工可保证刀片长寿命，实现稳定加工。
CVD
涂层
在韧性高的硬质合金母材表面实施CVD法覆膜高硬度性、高耐磨性优良的Ti系列微粒和耐高温耐氧化性优良的陶瓷系列微粒的涂层。
1、优良的高韧性和抗崩刃性，实现安定加工。
刀片材质
材质
定义Βιβλιοθήκη 特点金刚石（PCD）
人造金刚石微粒在高温高压条件下烧结、以硬质合金为底材加工而成的刀具。
1、有色金属/非金属外圆车削、铣削加工
2、不易产生积屑瘤（可进行高精度加工）
3、加工表面呈彩虹色。
CBN
（立方晶体氮化硼）
由硬度仅次于金刚石的CBN粒子在高温高压下烧结而成的多晶体CBN刀具。
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。
CBN刀具加工灰铸铁的寿命及光洁度
CBN刀具加工灰铸铁的寿命及光洁度综述HT250制动鼓车削加工面光洁度一般要求Ra1.6以内，由于切削面的粗糙度限制，直接导致制动鼓报废率和次品率增加；而且，由于为了精车时为了获得较好的切削加工面粗糙度，只能增加换刀频次，不但影响制动鼓加工效率，而且导致刀具费用增加。
本文从机加工角度分析如何提高HT250制动鼓车削加工的光洁度，资料由华菱超硬刀具工程师根据客户加工现场整理，浅薄经验在此分享给广大机加工同行，抛砖引玉。
一、刀具材质对HT250制动鼓加工的光洁度影响1，最早使用CNMA150616硬质合金数控刀片对HT250材质制动鼓进行车削加工，切削参数为：普通立车线速度130m/min;数控立车线速度300m/min；合金刀片每个刃口能加工5件后粗糙度开始下降。
车削加工面的光洁度如图：2，后来采用CBN刀片CNMN120416，采用数控立车时线速度300m/min；车刀主偏角角度为95度，粗糙度明显提高，加工表面非常亮，但CBN刀片磨钝后，粗糙度开始下降，制动鼓内孔加工面出现环状光带，而且在切除制动鼓内孔止口部位时，容易撕裂工件边缘，造成制动鼓废品风险。
3，基于此，采用CBN刀片确实可以提高制动鼓车削加工面的粗糙度，但刀具成本略有增加，而且在切出止口部位时，有撕裂制动鼓止口边缘的风险。
二、华菱BN-S30牌号CBN刀片及其刃口处理华菱超硬BN-S30牌号，采用非金属粘合剂，延长CBN刀具寿命，并采用半锋刃处理，解决了常规CBN刀片因为负倒棱的原因造成的制动鼓切削边缘的撕裂风险；而且刀具寿命达到硬质合金寿命的12倍。
于此，只是CBN刀片本身基材（BN-S30牌号）和刀片刃口处理的结果，而此刃口处理基于BN-S30牌号刀具基材具有韧性好的原因。
BN-S30牌号在加工灰铁零件时，除了刀具寿命提高外，通过采用锋刃处理能够获得更好的表面光洁度，而且解决了刀具切出时，制动鼓止口部位和上端面边缘撕裂问题。
如图BN-S30牌号CBN刀片加工HT250制动鼓，光洁度明显提高，而且制动鼓边缘无撕裂现象。
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QT900-6、等温淬火球墨铸铁 ADI 才是名副其实的“人参铁”！白口铸铁中国早
在春秋时代就制成了抗磨性良好的白口铸铁，用作一些抗磨零件。这种铸铁具有
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
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高碳低硅的特点，有较高的硬度，但很脆，用得最广泛的是含铬量为 12％～20％ 的高铬白口铸铁，组织中形成(cr，Fe)7C3 的碳化物。奥贝球铁和白口铸铁加工 用 CBN 刀具已经被证实是可靠的加工刀具。白口铸铁又含高铬白口铸铁（简称为 高铬铸铁），中铬，低铬白口铸铁，也包括常见的普通铸铁含白口现象，华菱超 硬作为超硬刀具行业先驱者，对铸铁材质加工与刀具材料方面的研究一直遥遥领 先，推出的非金属粘结剂 CBN 刀具材料（HLCBN 刀具）BN-K1 牌号具备了完美的 抗冲击韧性和耐磨性平衡。BN-K1 牌号常用与高合金铸铁加工领域，如高铬合金 铸铁，高镍铬冷硬铸铁，等温淬火后的球墨铸铁，高硅铬钼合金铸铁等材质。
球墨铸铁和蠕墨铸铁时，则会受到化学溶解作用互作用，从而会造成刀具快速磨损。这一难题推动了
开发一种能够抵御化学作用的刀具牌号的需求，华菱超硬 BN-K20 和 BN-S30 就是
针对以上球墨铸铁加工机理，研制而成。常用于珠光体球墨铸铁的高速切削，如
QT500，QT600，QT700，QT800，QT900 等高强度强墨铸铁的粗精加工中。（下图
BN-K1 BN-K1 或 BN-K10
200-500(粗加工)
1-10
0.2-1
BN-S30
灰口铸铁/球墨铸铁 500-1500（精加工） ≤1
BN-K20 或 0.05-0.3
BN-S30
二，球墨铸铁和蠕墨铸铁加工刀具
尽管聚晶立方氮化硼刀具已被证明是一种性能卓越的切削刀具材料，在切削
灰铸铁时可以达到几乎无限长的刀具寿命。但遗憾的是，用立方氮化硼刀具加工
刃韧性，使其能够采用比陶瓷刀片更高的进给率。
推荐切削参数及 CBN 刀具牌号
加工材质
切削线速度 Vc（m/min）
吃刀深度 进给量 CBN 刀具牌号
ap(mm) Fr（mm/r)
硬铸铁
35-90(粗加工)
（硬度：HRC35—68）60-120（精加工）
1-10 ≤1
0.15-0.7 0.05-0.35
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
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为灰铸铁的高速加工(切削速度可高达 550m/min)而专门设计的立方氮化硼
刀具 BN-S30 牌号、BN-K10 及 BN-K20 牌号已经投入市场。这些用于高速切削的
铸铁件含灰口铸铁，球墨铸铁，蠕墨铸铁，白口铸铁及各种合金铸铁；根据 切削加工性来讲，灰口铸铁和珠光体球墨铸铁以及部分合金铸铁属于易切削材 质；而蠕墨铸铁，白口铸铁和高合金耐磨铸铁（如硬度 HRC60 的高镍铬合金铸铁） 属于难切削材料。
灰铸铁一直是汽车制造业的主要原材料之一，它被用于制造各种零部件，包 括发动机缸体、缸盖、差速器箱体、轴、飞轮、制动鼓和制动盘等。灰铸铁在汽 车制造业的绝对用量大得惊人，华菱超硬立方氮化硼刀具 BN-S30，BN-K20 等牌 号在灰铸铁加工中应用无疑是最成功的。另外立方氮化硼刀具 BN-K1 牌号各种冷 硬铸铁、耐磨合金铸铁、白口铸铁等高硬度铸铁件加工中，已经被证实是高效低 成本的切削刀具。但是在球墨铸铁和蠕墨铸铁加工中由于立方氮化硼刀具与游离 态铁素体的亲和作用，仍然需要进一步研究，针对高强度球墨铸铁加工，华菱超 硬推出的 BN-K20 牌号，与普通合金刀具相比，取得惊人刀具寿命，平摊到每个 加工工件的刀具成本大幅度下降，且加工效率得以提高数倍。 一、灰口铸铁加工用刀具材质
立方氮化硼刀具可使刀具长时间保持高耐磨性，以提高生产率)。在使用新型
HLCBN 立方氮化硼刀具粗加工灰铸铁制动盘零件的加工试验中(切削速度范围：
400-1658m/min)，与使用氮化硅陶瓷刀片相比，刀具寿命提高了一倍，生产率提
高了 20-200%。这种生产率的提高是因为 HLCBN 立方氮化硼刀具具有更好的切削
尽管球墨铸铁和和蠕墨铸铁的应用在不断增加，但灰铸铁的应用依然强势。 在汽车制造业，还会继续保留大量的灰铸铁加工(尤其是制动鼓和制动盘)。不过， 如今的加工条件已经与过去有所不同，由于立方氮化硼刀具的使用，切削速度已 经比 10 年前提高了大约提高了 335m/min。高速切削产生的更高温度可能会溶解 切削刀片的涂层硬质合金，其方式与立方氮化硼刀具与铁素体之间产生的化学反 应非常类似。铸铁工件硬而脆，车削铸铁工件时，数控刀片需要承受更高的切削 热和切削力，目前，车削铸铁工件的数控刀片多为硬质合金涂层刀片，涂层厚度 一般在 8 微米--20 微米，带涂层的数控刀片在遇到铸造缺陷时涂层崩损后露出 合金本体，造成涂层硬质合金数控刀片车削铸铁工件时耐用度低的现象。
为立方氮化硼刀具发生溶解性磨损状态）：
为了加工这些新型铸铁材料，要求刀具既要提高耐磨性，又要具有非常好的
韧性——而这两种性能是很难同时兼顾的。为了应对这种挑战，许多刀具制造商
都在全力开发能提供这两种性能最优组合的刀具。
三，奥贝球铁与白口铸铁等高硬度耐磨铸铁加工刀具
奥贝球铁是一种新型的耐磨合金铸铁，现在的高牌号的正火态 QT800-6 和
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铸铁件加工与 CBN 刀具材质
刀具在某种程度上改变工艺，作为针头线脑的刀具，如果我们了解了它的性 能并加以正确运用，进而改善机加工工艺提高加工效率，完全可以为企业带来不 菲受益。铸铁件由于硬而脆的特性，决定了比普通钢件更费刀具，随着切削技术 的进步和刀具材质的发展，如何选择刀具材质成为机加工工艺员的考虑问题之 一。华菱超硬刀具工程师根据结合在铸铁件行业加工经验，从高速切削和高硬度 切削刀具方面总结经验，抛砖引玉。
以华菱 BN-K1 牌号整体立方氮化硼刀片断续车削渣浆泵零件为例：采用整体 BN-K1 牌号 CBN 刀片车削渣浆泵叶轮外圆，由于叶轮有 5 枚叶片，故为断续切削。 BN-K1 牌号刀片切削参数为：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。采用 BN-K1 牌号立方氮化硼刀片精车内孔，孔 深 80mm，切削参数：vc=100m／min，ap=1mm，f=0.5mm／r。内孔一次精车完成， 测得两端尺寸相同，无退刀现象。BN-K1 牌号耐磨性好，加工零件尺寸的一致性 得到保障；而陶瓷刀具精车需要 3～4 刀才能完成，并且切削时刀片刃部磨损较 快，致使切削抗力增加，产生退刀现象，严重影响了加工表面的质量。可见在高 硬度铸件的粗加工方面，陶瓷刀具已经失去优势。
随着机械行业的竞争日益激烈，如何能通过正确选用机加工刀具材质，来改 善加工工艺进而提高加工效率降低综合成本，成为机加工工艺员的考虑问题。作 为针头线脑的刀具，如果我们了解他们的性能并加以正确选择，完全可以为企业 带来不菲受益。
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