1 PCBN刀具材料的性能

1. 具有較高的硬度和耐磨性
   CBN晶體結構與金剛石相似，化學鍵類型相同、晶格常數相近，因此具有與金剛石相近的硬度和強度。 CBN微粉的顯微硬度為HV8000～9000，其燒結體PCBN的硬度一般為HV3000～5000。
2. 具有很高的熱穩定性
   CBN的耐熱性可達1400～1500℃，PCBN在800℃時的硬度還高于陶瓷和硬質合金的常溫硬度。
3. 具有優良的化學穩定性
   CBN的化學惰性特別大，在1200～1300℃時也不與鐵系材料發生化學反應，與碳在2000℃時才發生反應；在中性、還原性的氣體中，對酸堿都是穩定的。其對各種材料的粘結擴散作用比硬質合金小得多。
4. 具有較好的導熱性
   在各類刀具材料中CBN的導熱性僅次于金剛石，大大高于硬質合金，而且隨著溫度的升高， PCBN導熱系數是增加的。
5. 具有較低的摩擦系數
   與不同材料間的摩擦系數CBN為0.1～0.3、硬質合金為0.4～0.6，隨著切削速度的提高，摩擦系數是減小的。

2 PCBN刀具的切削特性

1. 可獲得較低的表面粗糙度
   用PCBN 刀具加工不同材料都能獲得較低的表面粗糙度，圖7所示是加工鑄鐵時，PCBN刀具與硬質合金刀具的表面粗糙度對比。由圖7可以看出：PCBN刀具加工表面粗糙度遠遠好于硬質合金刀具，而且隨著切削速度的提高，越來越接近粗糙度的理論值。另外，由于PCBN刀具硬度高、耐磨性好，因此，能在較長時間內獲得較一致的表面粗糙度。圖7工件材料：鑄鐵FC25；切削用量：f=0.1mm/r；ap=0.3mm。
2. 能獲得較好的表面應力狀態
   如圖8所示，磨削加工得到的加工表面通常產生拉應力，用PCBN刀具加工淬硬鋼時，工件表層組織通常有殘余壓應力，殘余壓應力可提高零件的疲勞強度及耐磨性。圖8切削條件：工件材料：GCr15淬火；磨削：v=35m/s；vf=10mm/min；fr=0.008mm；車削：v=70m/min，f= 0.07mm/r；ap=0.1mm。
   

   圖7 PCBN刀具的加工表面粗糙度

   圖8 PCBN刀具切削獲得的加工表面殘余應力

   圖9 PCBN刀具加工表面硬度的變化

3. 加工表面表層硬度的變化
   PCBN 刀具切削淬硬鋼表面表層硬度與磨削的比較如圖9所示。由圖9可以看出：磨削加工獲得的工件表層硬度有所下降，而PCBN刀具加工獲得加工表面硬度略有上升，提高了加工表面的機械性能。圖9工件材料：SCM21，淬火HRC50；切削用量：車削：v=300m/min；f＝0.3mm/r；ap= 1.0mm；磨削：vc=1450m/min；vw=80m/min；ap=0.015mm。

4 結束語