立方氮化硼刀具在切削加工中的应用

刘薇娜，鞠岩松，杨立峰

（长春理工大学 机电工程学院，长春130022）

0 引 言

1957 年，美国通用电气公司率先由人工合成了一种新型的超硬材料——立方氮化硼(CBN)，随着现代加工技术的迅速发展，CBN 材料受到了人们广泛关注，主要原因是这种材料的刀具能高效切削难加工材料，从而大大缩短了工件的加工时间，有效节约了生产成本。本文主要通过对立方氮化硼刀具物理机械性能及其在切削加工中应用的研究，提出发展CBN 材料刀具的观点。

1 立方氮化硼的物理机械性能

立方氮化硼是一种人工合成的无机新型超硬材料，在现代机械加工技术中具有重要作用和地位，CBN 材料具有硬度高、热稳定性及导热性良好等物理性能。

1.1 立方氮化硼的硬度

图1 CBN 含量与硬度的关系

立方氮化硼结构与金刚石相似，其硬度（单晶的显微硬度可达8 000～9 000 HV，烧结体的显微镜硬度为3 000～5 000 HV）仅次于金刚石，立方氮化硼的含量与硬度关系如图1 所示，CBN 的含量一般在40%～95%之间［1］，它的硬度远远超过碳化硼（4 000～5000HV）和碳化钨（2 400 HV），并且它没有金刚石的脆性，更适合于加工硬度高、强度大的钢件与合金材料。图2所示为立方氮化硼刀具在高温下的硬度［2］。

图2 高温下立方氮化硼刀具的硬度

1.2 立方氮化硼的化学稳定性

立方氮化硼具有良好的化学稳定性，对各种材料的黏性和扩散作用都比硬质合金小很多。在1 200～1 300 ℃的高温下，也不会与铁族金属发生化学反应，在温度达到2 000 ℃时才会与碳发生反应，因此立方氮化硼特别适用于制作刀具，以此加工钢铁材料［3］。……