立方氮化硼刀具特点及应用设计
立方氮化硼(CBN)砂带的特点及应用
立方氮化硼（CBN）砂带的特点及应用砂带作为一种柔性磨削工具，与固结磨具砂轮相比，具有磨削发热量小、磨削效率高以及形状保持性好等诸多优点，因此在现代的工业磨削加工过程中，其使用越来越广泛。
CBN砂带具有磨削的高效性，耐磨性好，高的加工表面质量和环保特性。
CBN硬度仅次于金刚石，而热稳定性，远远高于金刚石，对于Fe族金属及其合金工具有较大的化学惰性。
因此CBN磨料加工黑色金属及其金属材料是其他一般磨料所无法比拟的。
这就为硬而韧的难加工材料的加工供给了新的手段，金刚石适合于加工硬脆材料，CBN恰恰能与之互为补充。
CBN与一般磨料磨具相比具有以下优点：1、CBN的硬度比一般磨料高得多。
特别适合加工硬度高，韧性大，高温，强度高，热传导率低的材料，其金属磨除率也是金刚石的10倍。
2、CBN磨具的磨削性能非常优异，不仅能够胜任难磨材料的加工，提高生产效率，而且有利于严格掌控工件的形状和尺寸精度，还能有效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乏强度，延长了使用寿命，加添了牢靠性。
3、CBN磨具磨损少，使用周期长，磨削比较高，使用合理可获得良好的经济效果。
4、CBN磨具使用时，形状和尺寸变化极为缓慢，更适用于CNC数控加工中心加工高精度零件。
5、能长时间保持锋利的切削刃，故磨削力较小，有利于零件的精度和干净度的提高，还可以削减机床的动力消耗。
6、磨削温度较低，可以大大提高工件的表面质量，避开零件显现裂纹、烧伤、组织变化等等弊病，改善加工表面应力情形，有利于零件使用寿命的延长。
7、一般磨料砂带在人工使用过程中产生大量粉尘，对人体健康有害，长期使用会引发“矽肺病”。
CBN砂带重要的应用范围：1.含钨材料制品。
含钨钼和其他高速钢，特别是钒合金钢，钴合金钢，特种高速钢刀具的刃磨和粗磨。
2.由耐热钢、不锈钢和高硬度的合金结构钢制成的精密零件的精磨和终磨。
这些零件用一般磨具时因磨具磨损消耗或磨钝过快，而不能获得很高的精度。
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
立方氮化硼刀具可实现高速加工刹车盘
立方氮化硼刀具可实现高速加工刹车盘刹车盘作为汽车主要零部件之一，常采用灰铸铁作为主要加工材料，随着批量生产和原材料的价格上涨，对刹车盘制造厂带来很大的困惑，并且本身刹车盘的生产利润就很低，为了保证公司的整体利益，不断的寻找可高速切削刹车盘的刀具材料。
立方氮化硼刀片作为高效刀具车削刹车盘，可一定程度上改善制造厂的加工工艺，提高效率。
刚开始车削刹车盘时，采用的是普通车床，车削工艺为粗加工—半精加工—精加工，对刹车盘的精度，平行度要求较高，但随着大批量的生产，逐渐的数控车床代替普通车床车削刹车盘，数控车床可高转速车削刹车盘，但又出现另一个问题—刀具问题。
刚开始车削刹车盘是采用硬质合金刀具，对于普通车床和小批量刹车盘车削效果还不错，但随着批量的增加，和高转速的切削，导致硬质合进刀具出现不耐磨的现象。
硬质合金刀具车削刹车盘的切削速度最高达到350m/min，如果超过最高切削速度就会出现不耐磨现象，频繁换刀影响整体加工效率。
对于大型刹车盘加工厂，多采用流水线作业，如果车削刹车盘的工序受到影响，那么随着之后的工序同样会出现影响。
目前，针对批量生产刹车盘的厂家均采用立方氮化硼刀片车削。
立方氮化硼刀片是目前加工刹车盘效率最好的刀具，主要体现在高效，高质量，高精度车削刹车盘。
如华菱超硬就针对刹车盘的加工工艺和机床性能研发出非金属粘合剂立方氮化硼刀片BN-S30牌号和BN-K20牌号。
华菱超硬非金属粘合剂立方氮化硼刀片和传统刀片不同之处在于，采用非金属（陶瓷（作为）粘结剂，提高了工件的抗冲击韧性。
虽说现在刹车盘多数属于精铸件，但部分刹车盘还是会在铸造过程中出现一些问题，导致毛坯件刹车盘存在一些硬质点或夹砂等缺陷，传统立方氮化硼刀片遇到此类问题易崩刀，不耐磨。
而华菱超硬非金属粘合剂立方氮化硼刀片BN-S30牌号车削毛坯件刹车盘就不会出现此类问题。
如华菱超硬立方氮化硼刀片BN-S30牌号车削刹车盘，不仅可减少加工工序，而且能很好的保证工件的光洁度和平行度。
PCBN刀具的性能优势及加工领域
PCBN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进展，很多刀具材料相继显现，刀具进展由高速钢刀具—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。
接下来就实在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（79.54W/m.k）仅次于金刚石（146.5W/m.k），随着切削速度的提高，CBN的导热系数也渐渐增高。
这有利于降低切削区的温度而削减扩散磨损。
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，此刀片中心没有孔，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。
此类中心有中心孔，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进展，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。
所以采纳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进展，由于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一般车床加工刹车盘、制动鼓。
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。
立方氮化硼的性能和应用
立方氮化硼的性能和应用作者：李重阳来源：《科技视界》 2014年第15期李重阳（郑州锐利超硬材料有限公司，河南郑州 450000）【摘要】立方氮化硼（cBN）是由六方氮化硼（hBN）在高温高压下合成的，因其独特的结构和性能在磨削加工行业得到广泛应用,本文就其结构、性能和主要应用范围进行简单介绍。
【关键词】立方氮化硼；热稳定性；应用1 立方氮化硼的结构和性能1.1 立方氮化硼的结构cBN具有类似金刚石的晶体结构，晶格常数相近(金刚石为0.3567nm,cBN为0.3615nm)，且晶体中的结合键基本相同，即都是沿四面体杂化轨道形成的共价键，在cBN的晶体结构，若以碳原子(C)置换氮(N)和硼(B)原子，便形成金刚石的晶体结构。
cBN最典型的几何形状是正四面体晶面与负四面体晶面的结合，常见的形态有：四面体、假八面体、假六面体（扁平的四面体） [1]。
根据cBN的B、N表面腐蚀的显微结构,四面体的cBN晶体可分为两种：一种是硼四面体，即四个表面是硼表面；另一种是氮四面体，即四个表面是氮表面。
二者的特征不同。
1.2 立方氮化硼的性能1.2.1 硬度立方氮化硼莫氏硬度为9.7（金刚石10），维氏硬度为7500（金刚石10000），仅次于金刚石。
超硬材料（立方氮化硼与立方金刚石）的共价键“键角”为109°28′。
正是这个109°28′共价键键角，使得立方氮化硼与立方金刚石具有最高的硬度而被称为超硬材料。
冯士光[2]认为超硬材料存在“三取向”10928定律，即：（1）当体系处于平衡稳定态时，109°28′是力学领域结构强度最高的取向；（2）当体系平衡稳定遭到破坏而处于不稳定状态时，109°28′是“应力能”自发高效地释放时阻力最小的“途径”取向，而裂纹走向即内在应力能释放取向的外在表征；（3）109°28′是空间结构高效、低耗的最优化取向。
1.2.2 强度强度是cBN产品分级和评定其质量的重要指标[3]。
立方氮化硼的主要性能、特点
立方氮化硼的主要性能、特点
立方氮化硼的硬度虽略次于石，但却远远高于其他高硬度材料。
刀具监控CBN的突出优点是热稳定性比石高得多，可达1200℃以上(石为700～800℃)，另一个突出优点是化学惰性大，与铁元素在1200～1300℃下也不起化学反应。
立方氮化硼的主要性能特点如下。
① 高的硬度和耐磨性：CBN晶体结构与石相似，具有与石相近的硬度和强度。
PCBN特别适合于加工从前只能磨削的高硬度材料，能获得较好的工件表面质量。
② 具有很高的热稳定性：CBN的耐热性可达1400～1500℃，比石的耐热性(700～800℃)几乎高l倍。
PCBN刀具可用比硬质合金刀具高3～5倍的速度高速切削高温合金和淬硬钢。
③ 优良的化学稳定性：与铁系材料到1200—1300℃时也不起化学作用，不会像石那样急剧磨损，这时它仍能保持硬质合金的硬度；PCBN刀具适合于切削淬火钢零件和冷硬铸铁，可广泛应用于铸铁的高速切削。
④ 具有较好的热导性：CBN的热导性虽然赶不上石，但是在各类刀具材料中PCBN的热导性仅次于石，大大高于高速钢和硬质合金。
⑤ 具有较低的摩擦系数：低的摩擦系数可导致切削时切削力减小，切削温度降低，加工表面质量提高。
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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。
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论文题目：立方氮化硼刀具特点及应用设计姓名严成坤学院机械工程专业冶金系年级2013级学号S***********2013年11月25日目录立方氮化硼刀具特点及应用设计摘要：立方氮化硼(CBN)是纯人工合成的材料，它具有优良的物理力学性能，具有硬度高、韧性好、热稳定性高和化学惰性大等特点。
因此在切削加工的各个方面表现出了优异的切削性能,特别适宜于加工各种淬硬钢、冷硬铸铁等难加工材料。
本文介绍CBN刀具材料的切削性能,以及在加工过程中的使用特点和应该注意的问题，为在机械加工行业推广奠定基础。
关键词：CBN(立方氮化硼)；PCBN（聚晶立方氮化硼）；刀具；材料；切削性能Cubic Boron nitride Cutting Tool Characteristics andApplication DesignAbstract: Cubic boron nitride (CBN) is a pure synthetic material, which has such excellent physical and mechanical properties as high hardness, good toughness, high thermal stability and chemical inertness etc. Therefore, in various aspects of cutting it showed excellent performance, and is particularly suitable for processing all kinds of hardened steel, cast iron and other hard materials processing. This paper introduces the cutting performance of CBN tool materials, as well as how to use this tool and the problems that should be paid attention to during the process, for the purpose of laying a foundation to its application in mechanical processing.Key Words:cubic boron nitride; polycrystalline cubic boron nitride; cutting tool;material; cutting performance1 引言立方氮化硼(Cubic Boron Nitride简称CBN)由于具有高硬度，高耐磨性，低摩擦系数，高热传导率、良好的耐热性和化学稳定性等这些独特的特性组合，使其成为加工各类铁族金属材料的有效工具，并被誉为“过去半个世纪提高工业生产率的最大贡献之一”。
CBN的优异性能，特别是在汽车发动机制造行业，CBN 已在工业发达国家得到了较为普遍的应用和迅速的发展。
目前美国、欧洲、日本的汽车发动机轴类零件（曲轴、凸轮轴）的精加工几乎普及了CBN砂轮磨削，我国从90年代至今，一直在从事这方面的研究工作，其数控磨床的制造CBN刀具的制造均取得了一些阶段成果，但是CBN刀具的研磨和刃磨要求技术特别高，所以本课题拟开发出一台刃磨和研磨CBN刀具的装置，对提高CBN刀具的应用有一定促进作用。
2 CBN刀具概述立方氮化硼（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。
CBN是超硬材料之一，它是氮化硼的化合物，是在越50Kbr的高压及1700℃的高温下形成的，它的硬度仅次于金刚石。
2.1 CBN性能特点1 CBN硬度大CBN是现阶段最硬的材料之一，其微观硬度大约为(8000～9000HV)，仅次于金刚石(9000～10000HV)的硬度，CBN的晶体结构与金刚石相似，也属面心立方晶系，不仅晶格常数（a=3.615A）相近（金刚石a=3.567A），且晶体中化学键的类型也相同。
原子都由共价键连接。
CBN的共价键是饱和的，键的方向性和结合力都很强，具有接近金刚石的硬度和抗压强度。
CBN微粉的显微硬度为HV8000—9000。
在加工淬硬钢及灰铸铁时，CBN刀具的耐磨性比硬度合金、陶瓷和金刚石刀具都高得多。
有一定的韧性，它不仅可用于加工强硬的铸铁，还可加工强度大、硬度高及热敏性高的钢件或其它合金材料。
表1列出了一些坚硬物质的硬度值，以供比较。
表1 一些坚硬物质的硬度及熔点材料名称显微硬度HV 熔点/℃金刚石（C）10000 3750CBN 8000～9000 >3300Si3N45000 1900Al2O32500～3000 2050TiC 3200 3140WC 2400 28702 CBN热稳定性好CBN的耐热性可达1400～1500℃，在高温1200℃下仍可保持硬度不变，比金刚石的耐热性(700～800℃) 几乎高出一倍，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A1203+TiC陶瓷及硬质合金都高。
CBN 具有抵抗周期性高温作用的能力，由于CBN的这一特性，用来高速加工高温合金(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，CBN是化学惰性特别大的物质，在中性的，还原性的气体中，对酸碱都是稳定的。
与碳只是在2000℃时才起反应，它与铁系元素亲和力小，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C02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于加工钢铁材料。
CBN没有金刚石的这个缺点，故能加工许多以前不能加工的硬质材料。
研究表明，CBN与各种材料的粘接和扩散作用比硬质合金小得多。
CBN有很高的抗氧化能力，在1000℃时也不会产生氧化现象，但是CBN在高温下与水要起化学反应（CBN+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。
与碳元素的亲和力小，所以十分适宜于加工黑色金属，而能保持较高的耐用度，聚晶立方氮化硼（PCBN）可用于切削加工，多用于难加工材料的切削加工，但CBN最为广泛应用于切削加工。
3 CBN具有良好的导热性CBN的导热性虽赶不上金刚石，但都大大高于高速钢、陶瓷和硬质合金。
CBN刀具的导热系数随温度的提高而增加，而氧化铝陶瓷刀具的导热系数随温度的提高而减少，在高温下，二者的导热系数相差极大。
单从这点看，CBN刀具高速切削性能应优于氧化铝陶瓷刀具。
4 CBN刀具具有较低的摩擦系数CBN刀具与淬火钢的摩擦系数约为0.2—0.3，由于摩擦系数较小，可相应减少切削力和降低切削温度。
5 CBN线(膨)胀系数较小由表2可见，CBN的线(膨)胀系数较小，可以保证足够的加工精度。
表2 几种材料的线（膨）胀系数材料金刚石CBN WC TiC线（膨）胀系数 3.1×10-6 4.7×10-6 5.1×10-67.6×10-6由于CBN上述优良特性，使它能成为一种优异的刀具材料，但十全十美的刀具材料是没有的，每一种刀具材料都有其合理的应用范围和使用条件。
CBN 刀具也是这样，由于它价格昂贵，其合理使用显得尤为重要。
2.2 CBN结构原理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。
氮化硼的性质与形状同石墨很相似。
石墨经高温高压处理变成人造金钢石，用类似的手段处理氮化硼(六方)就能得到立方氮化硼。
立方氮化硼是六万氮化硼的同素异形体，是人类已知的硬度仅次于金刚石的物质，两者的性能比较见表3。
表3 CBN和金刚石性能比较金刚石 C 3.52 10000 <700～800℃小CBN BN 3.48 8000 <1600℃大聚晶CBN4000～7000HVCBN的热稳定性和化学惰性大大优于金刚石，在空气中人造金刚石在700～800℃时即碳化，而立方氮化硼可耐1300～15000℃的高温，甚至在1500℃时也不发生相变，从而保持其硬度。
CBN与铁系金属的亲和性较低，而金刚石刀具在一定的切削温度下与铁发生反应而难于切削铁系材料，故CBN刀具能对铁系金属进行高速切削，加工精度高，表面粗糙度低。
精度可达1级，粗糙度可达Ra0.8以下，切削速度比硬质合金提高10倍，其硬度和耐磨性是硬质合金刀具的50倍，陶瓷刀具的25倍。
CBN刀片可用机械夹固或焊接的方法固定在刀杆上，也可将CBN薄片和硬质合金压制在一起成为复合刀具。
3 CBN刀具的应用范围由于CBN刀具的特性，决定了CBN刀具在金属切削加工中所具有的高热硬性、高耐磨性和不易粘刀等优越性能。
CBN刀具的应用范围主要包括以下难加工材料。
1 各类淬火钢：碳素工具钢、合金钢、轴承钢、模具钢、高速钢等工件，工件硬度在50—68HRC。
2 热喷涂类：Ni基、Fe基两大系列产品及其它一些耐磨、耐腐、耐热喷涂材料。
3 耐磨铸铁类：V—Ti铸铁、高磷铸铁和冷硬铸铁等。
4 钛合金类：TC4等。
5 耐热合金的部分工件。
6 CBN刀具还可切削加工YG类硬质合金工件，以及在某些场合下代替原用的金刚石刀具。
4 CBN刀具设计4.1 CBN刀具参数的选择4.1.1切削刀具几何参数的选择刀具的几何参数选择是否合理，对CBN刀具影响如同其它刀具一样，其使用寿命有时会相差几倍甚至十几倍之多。
这要视工件的材料成分、机械性能、加工要求、机床情况和操作技术水平等许多因素所决定。
根据实践经验，初用者需作选择试切，推荐使用90°刀尖角和120°刀尖角作试切基础，同时推荐0°前角和负前角(0°～-10°)；后角一般偏小，在8°～12°范围内。