立方氮化硼刀具材料
立方氮化硼刀具牌号简介
立方氮化硼刀具牌号简介
ZB系列：
(1)ZB1000(ZB1000x)
结构：整体聚晶。
特点：具有高硬度，高耐磨性和良好的热稳定性。
适合淬火钢系列零件的加工。
用途：断续，连续，中高速，半精和精车，高速钢，齿轮，轴承轧辊，渗碳堆焊等零件的加工。
(2)ZB3100(ZB2100)
结构：整体聚晶。
特点:具有高硬度，高耐磨性和良好的热稳定性。
良好的耐冲击性能，适合高硬度材料的加工。
用途：断续，低中速，粗糙加工，高铬，高镍，合金铸铁，冷硬铸铁和高速连续加工灰铸铁，硼铸铁球，墨铸铁，耐热合金钛合金等材料。
(3)ZB4000
结构：整体聚晶。
特点：具有很好的耐磨性和耐热性能，可高速连续切削脆性材料。
用途：高速半精车，精车，高硬度铸铁和球墨铸铁类零部件。
ZF系列
(1)ZF5000
结构：合金衬底复合型氮化硼聚晶
特点：硬度高，耐磨性优，可高速连续切削。
用途：适于加工，精加工，淬火钢系列零件。
(2)ZF6000
结构：复合型聚晶氮化硼
特点：具有良好的耐磨性和抗冲击性能，用于高速连续精加工，半精加工。
用途：精车刹车盘，刹车盘彀发动机缸套等，灰铁，球铁，蠕墨铸铁等零件的高速加工。
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
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
立方氮化硼(CBN)刀具破损主要形态、原因的分析
立方氮化硼（CBN）刀具破损重要形态、原因的分析立方氮化硼（CBN）是纯人工合成材料，是继人造金刚石之后的另一种新型超硬材料。
立方氮化硼刀具断续切削时，损坏的重要形式是破损。
有早期和后期两种：CBN车刀片早期破损是切削刚开始或短时间切削后即发生的破损。
这时，前、后刀面尚未产生明显的磨损。
切削高硬材料或者断续切削时，最常显现这种破损。
后期破损是在加工肯定时间之后，刀具材料因疲乏而引起的破损。
其脆性破损的形态有以下几种：1、崩刃这是立方氮化硼刀具连续切削或断续切削钢和铸铁时，最常见的一种早期破损形态。
它是在切削刃上产生的小缺口，刀刃上几个小缺口或被崩掉一小块。
一般缺口尺寸与进给量相当或者稍大一些。
微崩刃的刀具在允许的磨损限度内还能连续切削。
2、剥落端铣钢和铸铁时，在前刀面上最常显现贝壳状的剥落。
立方氮化硼刀具端铣淬硬钢（HRC58—65）时，前刀面上产生的较大面积的贝壳状剥落，显现此类磨损，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。
3、碎断在切削刃上发生小块碎裂或大块断裂，而不能连续正常切削。
立方氮化硼刀具连续切削高硬材料或者断续切削时常常发生这种破损，车削淬硬钢时，由于切削速度太高在刀尖处发生小块碎裂，通常还可以重磨修复再使用。
立方氮化硼刀具断续车削（40MnNi3CrMo）低合金钢时在刀尖处发生大块断裂，这种情况，刀具不可能再重磨使用。
这是由于断续切削时冲击载荷过大、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，没有适时换刀，由于刀具材料疲乏就发生了这种大块的断裂。
4、裂纹立方氮化硼刀具在较长时间的断续切削后，有因机械冲击而引起的平行于切削刃的机械疲乏裂纹，也有因热冲击而引起的垂直于或倾斜于切削刃的裂纹。
当这些裂纹不断扩展合并后，就引起刀刃碎裂或断裂。
在实际生产中，工件无论其几何形状还是材料的物理机械性能，都远不是规定和均匀的。
例如毛坯几何形状不规定、加工余量不均匀、表面硬度不均匀以及工件表面的沟、槽、孔等，全部这一切使切削加工或多或少地总带有断续切削的性质。
超硬刀具材料――金刚石与立方氮化硼
超硬刀具材料――金刚石与立方氮化硼(二)刀具资料库 2009-03-21 05:59:09 阅读70 评论0 字号：大中小摘要：介绍了超硬刀具材料(金刚石与立方氮化硼)在加工不同工件材料时的切削数据。
工件材料包括铜、铝合金和一些难加工材料。
文中列出较多的试验数据和曲线，阐述了超硬刀具的切削性能和切削处理。
关键词：超硬材料；金刚石；立方氮化硼；刀具；切削性能；切削机理1 前言随着现代科技的发展，各种新型工件材料得到了发展和应用。
其中有不少是难加工材料，且其加工精度与技术条件的要求越来越高。
传统的刀具材料，如高速钢、硬质合金、陶瓷等常不能满足上述加工的需要，而必须采用超硬材料刀具。
由于超硬刀具材料与被加工材料之间的摩擦系数很小，制成刀具时能够刃磨、研磨出极其锋利的切削刃。
故超硬材料刀具可以进行精密切削与超精密切削。
在这一方面，金刚石刀具尤为突出，人们常用金刚石刀具对有色金属及其合金进行超精密切削。
利用超硬材料刀具有高硬度、高杨氏模量、高导热性能与低摩擦、低热膨胀的特点，故可切削各种硬材料和难加工材料。
但是，除考虑超硬刀具材料与被加工材料之间机械、物理性能和匹配以外，还应注意它们之间化学性能的匹配。
本文中将阐明PCPN刀具加工淬硬钢与冷硬铸铁的优越性，和金刚石刀具不能切削淬硬钢的原因，并列出切削试验数据。
本文还将介绍超硬材料刀具切削难加工材料(如纯Mo、纯W数种硬脆非铁质金属与非金属材料以及复合材料等)的情况，列出切削试验数据，分析切削机理。
2 聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具切削淬硬钢用PCBN刀具车削淬硬钢T10A(60～63HRC)，并与人造金刚石(PCD)、硬质合金YS8、Si3N4基复合陶瓷刀具进行对比。
图1所示为PCBN与PCD刀具的磨损曲线。
切削用量：αp=0.1mm，f=0.05mm/r，ν=84m/min刀具几何参数：γ0=0°，α0=8°PCBN：κr =45°，λs=0°，rε=0.5mm，bγ1=0.2mm，γ01=-20° PCD：rε=4mm，λs =0°，bγ1=0.2mm，γ01=-20°不加切削液。
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。
立方氮化硼刀具特点
立方氮化硼（CBN）是一种利用超高压、超高温技术人工合成的超硬刀具材料，能加工硬质合金刀片、陶瓷刀片所不能加工的高硬度、高耐磨材料，具有加工效率高、刀具寿命长和加工质量好等特点。
其材料所制成的刀具具有这些特点，因此现在深受使用者的青睐：1、极强的化学稳定性。
立方氮化硼是化学惰性特别大的物质，与铁族材料在1200~1300℃中也不会起化学反应。
并且，立方氮化硼与各种材料的粘结和扩散作用比硬质合金小得多，特别适合加工钢铁类材料。
2、极强的化学稳定性。
立方氮化硼是化学惰性特别大的物质，与铁族材料在1200~1300℃中也不会起化学反应。
并且，立方氮化硼与各种材料的粘结和扩散作用比硬质合金小得多，特别适合加工钢铁类材料。
3、极高的硬度和良好的耐磨性。
立方氮化硼与不同材料的摩擦系数在0.1~0.3之间，远小于硬质合金的摩擦系数，因此有利于提高加工材料的表面质量。
立方氮化硼的晶粒硬度可达HV8000~9000，远高于硬质合金和陶瓷，在加工高硬度材料方面更具优势。
4、很高的热稳定性。
即使在1200℃的高温下，立方氮化硼依然能保持良好的热稳定性，比金刚石的耐热温度几乎高出一倍，因此丝毫不惧高速切削所产生的高温，可以用比硬质合金刀具高3~5倍的速度来切削。
5、导热性能好。
立方氮化硼的导热系数仅次于金刚石，是硬质合金的20倍，并且随着切削温度的提升其导热系数也会逐渐增大，有利于刀具在刀尖切削区的温度扩散。
6、可以以车代磨。
立方氮化硼（CBN）刀具不仅有很高的金属切除率，而且有很好的表面加工质量。
在切削各种淬火钢时，可以有效地代替磨削，减少加工工序，提高生产效率，且加工精度也能达到磨削的水平。
郑州重道科技有限公司专注于为用户超硬工具服务，公司旗下品牌固德工具包含了高性能陶瓷切削刀具、超硬磨料磨具（金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮）等产品，广泛应用于制造、汽车零部件制造、矿山机械等产业，多方位助力传统工业实现智能制造迈向工业4.0时代。
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立方氮化硼刀具材料。
立方氮化硼(CBN)是纯人工合成的材料,是20世纪50年代末用制造金刚石相似的方法合成的第二种超材料——CBN 微粉。
立方氮化硼(CBN)是硬度仅次于金刚石的超硬材料。
虽然CBN的硬度低于金刚石,但其氧化温度高达1360℃ ,且与铁磁类材料具有较低的亲和性。
因此,虽然目前CBN还是以烧结体形式进行制备,但仍是适合钢类材料切削,具有高耐磨性的优良刀具材料。
CBN具有高硬度、高热稳定性、高化学稳定性等优异性能,因此特别适合加工高硬度、高韧性的难加工金属材料。
PCBN刀具是能够满足先进切削要求的主要刀具材料,也是国内外公认的用于硬态切削,高速切削以及干式切削加工的理想刀具材料。
PCBN刀具主要用于加工淬硬钢、铸铁、高温合金以及表面喷涂材料等。
国外的汽车制造业大量使用PCBN刀具切削铸铁材料。
PCBN刀具已为国外主要汽车制造厂家各条生产线上使用的新一代刀具。
陶瓷刀具。
与硬质合金相比,陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。
因此,加工钢材时,陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10～20倍,其红硬性比硬质合金高2～6倍,且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。
陶瓷刀具材料的强度低、韧性差,制约了它的应用推广,而超微粉技术的发展和纳米复合材料的研究为其发展增添了新的活力。
陶瓷刀具是最有发展潜力的高速切削刀具,在生产中有美好的应用前景,目前已引起世界各国的重视。
在德国约70%加工铸件的工序是用陶瓷刀具完成的,而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具总量的8%～l0%。
涂层刀具。
涂层材料的发展,已由最初的单一TiN涂层、TiC涂层,经历了TiC-112o3-TiN 复合涂层和TiCN、TiA1N等多元复合涂层的发展阶段,现在最新发展了TiN/NbN、TiN/CN,等多元复合薄膜材料,使刀具涂层的性能有了很大提高。
硬质涂层材料中,工艺最成熟、应用最广泛的是TiN。
(氮)化钛基硬质合金(金属陶瓷)金属陶瓷与由WC构成的硬质合金不同,主要由陶瓷颗粒、TiC和TiN、粘结剂Ni、Co、Mo等构成。
金属陶瓷的硬度和红硬性高于硬质合金而低于陶瓷材料,横向断裂强度大于陶瓷材料而小于硬质合金,化学稳定性和抗氧化性好,耐剥离磨损,耐氧化和扩散,具有较低的粘结倾向和较高的刀刃强度。
三、高速切削刀具的具体应用情况
理想的刀具材料应具有较高的硬度和耐磨性,与工件有较小的化学亲和力,高的热传导系数,良好的机械性能和热稳定性能。
理想的刀具使得高速硬切削能够作为代替磨削的最后成型工艺,达到工件表面粗糙度、表面完整性和工件精度的加工要求。
硬质合金刀具具有良好的抗拉强度和断裂韧性,但由于较低的硬度和较差的高温稳定性,使其在高速硬切削中的应用受到一定限制。
但细晶粒和超
细晶粒的硬质合金由于晶粒细化后,硬质相尺寸变小,粘结相更均匀地分布在硬质相的周围,提高了硬质合金的硬度与耐磨性,在硬切削中获得较广泛应用。
陶瓷刀具和CBN刀具是在高速硬车削和端面铣削中最常用的刀具。
它们所具有的高硬度和良好的高温稳定性,使其能够承受在硬切削过程中高的机械应力和热应力负荷。
与陶瓷刀具相比,CBN刀具拥有更高的断裂韧性,因此更适合断续切削加工。
为保证工件较高的尺寸精度和形状精度,高的热传导率和低的热膨胀系数也应是刀具材料所应具有的重要性质。
因此,具有优良综合性能的CBN刀具是最适合用于高速硬切削的刀具。
聚晶金刚石刀具的硬度虽然超过立方氮化硼刀具,但即使在低温下,其对黑色金属中铁的亲和力也很强,易引起化学反应,因此不能用于钢的硬切削。
一般而言,PCD刀具适合于对铝、镁、铜等有色金属材料及其合金和非金属材料的高速加工;而CBN、陶瓷刀具、涂层硬质合金刀具适合于钢铁等黑色金属的高速加工。
故在模具加工中,特别是针对淬硬性模具钢等高硬度钢材的加
工,CBN刀具性能最好,其次为陶瓷刀具和涂层硬质合金。
结论
高速切削技术的问世改变了人对传统切削加工的思维和方式,极大提高了加工效率和加工质量。
而高速切削与模具加工的结合,改变了传统模具加工的工序流程。
高速切削刀具作为高速切削技术的关键,随着技术的不断完善,将为模具制造带来一次全新的技术革新。