1 引言

    PCBN是將精選的CBN晶體在高溫高壓下燒結而成的一種超硬材料。用PCBN材料制作的刀片具有極高的硬度以及良好的紅硬性(可耐受1400～1500℃的高溫)、抗氧化性(在1200～ 1300℃高溫下不與鐵系金屬發生化學反應)和抗斷裂韌性，是切削加工黑色金屬材料的理想刀具。目前PCBN刀具已在加工淬硬鋼、冷硬鑄鐵、熱噴涂材料、純鎳等難加工材料和精密加工中得到廣泛應用，并取得了顯著的技術經濟效益。隨著PCBN刀具應用范圍的不斷擴大，正確、合理地選用PCBN刀具，及時解決加工中出現的各種問題，已成為充分發揮PCBN刀具最大加工效益的有力保證。

(a)標準車削

(b)仿形車削

圖2 精車淬硬鋼時PCBN刀具的幾何角度

2 PCBN刀具的適用加工材料

    PCBN刀具主要適用于加工各種高硬材料(如冷作工具鋼、熱作工具鋼、高速鋼、軸承鋼、淬硬鋼、粉末冶煉鋼、粉末冶煉金屬、馬氏體不銹鋼、高強度鋼、高錳鋼、白口鑄鐵、奧氏體軟鐵等)、軟材料和耐磨材料(如灰口鑄鐵、燒結鐵等)、難加工材料(如Inconel718、表面硬化合金、燒結WC、球墨鑄鐵、CGI等)。某些材料或加工條件(如典型的軟鋼、奧氏體或鐵素體不銹鋼、高鉻鋼或表面涂鉻材料、采用斷續切削的高速鋼、鐵基類表面硬化合金等)由于容易引起PCBN刀片的非正常化學磨損，因此不宜采用PCBN刀具加工。

3 PCBN刀具幾何參數和切削用量的合理選擇

　　刀具幾何參數和切削用量的選擇對刀具的切削性能、使用壽命及加工表面質量具有極大影響。為了充分發揮PCBN刀具的優異性能，取得理想的切削效果，就必須根據具體加工對象合理選擇刀具幾何參數和切削用量。選擇PCBN刀具的幾何參數時應重點考慮刀刃及刀尖強度問題。PCBN刀具常采用0°前角或負前角，并磨制出負倒刃，以增加切削刃強度；g_o1=-8°～-20°；為增加刀尖強度 ，可研磨出g_e=0.2～0.8mm的刀尖圓弧；后 角一般偏小(5°～7°)，刃傾角多為0°。對于不同的被加工材料和切削條件，應通過切削試驗確定刀具幾何參數 。PCBN刀具粗車和精車淬硬鋼時的刀具幾何角度分別如圖1和圖2 所示。
　　PCBN刀具的切削用量應根據所用加工機床、刀片牌號、 被加工工件及其它加工條件合理選擇。表1為Seco公司CBN300 刀片(CBN含量90%，晶粒尺寸22µm，Al 粘結劑)切削不同材料時推薦的適用切削用量。

圖3 PCBN刀片牌號選型流程圖

4 PCBN刀片牌號的選擇

　　PCBN刀片牌號的正確選擇是刀具能否獲得最優切削性能的關鍵。表2為Seco公司各種牌號PCBN刀片的特性。圖3為PCBN刀片牌號的選型流程圖。

5 PCBN刀具常見磨(破)損形式及改善措施

　　PCBN刀具在使用過程中會產生正常磨損和非正常磨損。PCBN刀具的正常磨損形式主要有氧化磨損、相變磨損、摩擦磨損、粘結磨損、微崩刃型磨損、剝落磨損等，且各種磨損因素相互影響、相互促進。PCBN刀具非正常磨損的影響因素主要有切削用量和刀片幾何參數選擇不當、加工系統剛性不足等。為提高PCBN刀具的使用壽命，針對PCBN刀具在實際使用中常見的磨損形式和破損現象，可采取以下具體措施予以改善：

1. 后刀面磨損(見圖4)
   改善措施：①提高切削線速度；②增大工件進給率；③增大切削深度；④檢查刀片切削點是否位于中心高處；⑤如被加工材料為鑄鐵，應檢查其鐵素體含量是否在控制范圍內。
2. 月牙洼磨損(見圖5)
   改善措施：①降低切削速度；②減小工件進給率。
3. 切削捶擊(見圖6)改善措施：①提高切削速度；②降低切削進給率；③改進刀具切削前角(如改用圓刀片等)。
   
   圖4 PCBN刀片后刀面磨損形態
   圖5 PCBN刀片月牙洼磨損形態
   圖6 PCBN刀片切削捶擊現象
   圖7 PCBN刀片刃口崩碎現象
   圖8 PCBN刀片前刀面剝落現象
   圖9 PCBN刀片刀口嚴重崩刃
4. 刃口崩碎(見圖7)
   改善措施：①采用刃口有倒刃或經研磨處理的刀片；②降低切削速度或盡可能避免斷續切削；③提高工藝系統剛性；④如斷續切削不可避免(如加工表面有孔、槽等)，則應對相應的切削進入部位作預倒角處理；⑤改變切削線速度以優化切削狀況，避免振動。
   
5. 銑削時刀片前刀面剝落(見圖8)
   改善措施：①減小刀具切入角(最好小于20°)；②盡可能采用逆銑方式；③避免使用冷卻液；④提高切削速度。
   
6. 刀口嚴重崩刃(見圖9)
   改善措施：①減小切削深度或加工余量以降低切削載荷；②降低切削速度；③適當加大刀尖圓角半徑(甚至可采用圓刀片)；④采用經過倒刃或研磨刃口的刀片；⑤檢查刀片安裝是否正確、可靠，安裝面是否完好(特別是整體CBN刀片)；⑥檢查刀片切削刃口中心高是否正確。

6 結語

　　PCBN刀具的使用是否成功不僅取決于刀具本身的質量，而且與整個加工系統的各個環節有關，如機床性能的優劣、工件夾持的可靠性、刀桿系統的剛性、刀片選擇的合理性、切削參數的選擇等均會影響PCBN刀具的切削加工效果。只有正確、合理地使用PCBN刀具，才能提高加工效率、降低生產成本，獲得最大的技術經濟效益。