CBN刀片材质
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
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
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。
立方氮化硼材料的CBN刀片与CBN砂轮知识
立方氮化硼材料的CBN刀片与CBN砂轮知识目前，CBN（立方氮化硼材料）常用语制作CBN刀具和CBN砂轮等切削工具和磨削工具用于加工黑色金属材料，实现高速切削和高速磨削，并对于难加工材料中广泛应用，不但提高加工效率而且大幅度提高了加工精度和尺寸公差。
目前CBN刀具的应用相当普遍，而CBN砂轮由于高速磨削磨床设备的经济性，普及面不广。
如何提高生产效率、降低制造成本，以具有竞争力的价格向客户提供高质量的产品，通过不断的努力，以及为了满足产品零件精度要求的CBN成形磨削工业应用，在设备投资、CBN磨轮制造成本和刀具使用寿命等方面均具有较好的经济性。
所以笔者相信，随着国内高速磨削的普及和高速磨床设备的技术发展，必将带来新的磨削技术革命，届时，CBN砂轮为基础的高速磨削将与CBN刀具一起成为高速加工的普遍性革命。
CBN（立方氮化硼）材料的知识CBN是立方氮化硼英文名称(CubicBoronNitride)的缩写，它是硬度仅次于金刚石的一种人工合成无机晶体材料，广泛地用于机械加工工业。
各工业发达国家都把CBN作为达到高效率、节约能源、超精密和操作自动化加工等目的的重要材料加以发展。
专家研究表明：当温度达到700℃左右时，金刚石的硬度会有较明显的下降趋势，而CBN材料仍能保持相当的硬度。
这说明CBN的热稳定性(红硬性)明显优于金刚石。
由于铁系金属高温时对碳元素有着很强的亲和作用，因此，由纯碳元素组成的金刚石不宜用作加工铁系金属的刀具材料。
而CBN由硼、氮两种元素组成，高温时不容易和铁系金属发生化学反应，CBN刀具的出现使得对淬火钢的切削成为了可能。
立方氮化硼刀具的知识PCBN是聚晶立方氮化硼英文名称(Polycrystalline Cubic Boron Nitride)的缩写。
由PCBN刀具坯料经过切割、焊接和刃磨制成的PCBN刀具具有良好的切削性能，主要表现在以下几个方面：高硬度和耐磨性CBN的硬度仅次于金刚石，对于可切削黑色金属的刀具材料来说，PCBN刀具的硬度最高。
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。
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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。
质
●特点
C
• 高硬度具有优异的耐磨损性 , 实现长寿命的高速加工。
B N
• 由于和铁不易反应，可以用于铸铁和浑火钢的高速加工。
• 高热传导性使其能进行稳定的加工。
■ CBN 特性
符号
颜色
K10
K20
FC230
180 100
KBN900
球扁钢 (引擎部件)
• V = 60m/min • f = 0.1mm/rev • 湿式 • TPGN110304
烧结合金
粗加工 K30
ø50 ø65 ø320
Groove
KBN525
其他公司的CBN B
600 个/刃 150 个/刃
KBN900
其他公司的CBN C
200
NEW!
KBN
NEW!
510
100
KBN525 KBN
900
KBN10B KBN25B
连续加工 轻断续 断续加工 强断续
加工
加工
KBN900
1000
KBN65B
500
KBN10B 连续加工
轻断续 加工
断续加工
300 NEW!
200 KBN 510
100
KBN65B KV = 80m/min • d = 0.3mm • f = 0.1mm/rev • 干式
SCr420
制动鼓
• V = 800m/min • d = 2 ~ 3mm • f = 0.5mm/rev • 干式 • SNMN120412
粗加工 H30
精加工 K01
KBN65B
铸铁 (灰口铸铁／球墨铸铁)
KBN525
100 NEW!
KBN900
50
连续加工
轻断续 加工
断续加工
■ 应用
被加工材料 切削范围 JIS（日本工业规格）分类
CBN
高硬度材料 (淬火钢／冷硬铸铁)
精加工
H01
H10
H20
KBN10B
KBN10N
KBN510
KBN25B
KBN25N
KBN525
KBN900
■ 切削数据
轴(60HRC)