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郑州华菱超硬材料有限公司 2014.10 CBN 刀具可以加工硬度范围 引言：目前，CBN 刀具在黑色金属加工领域，是耐磨性能最好的刀具材料，经过 论证，立方氮化硼刀片的寿命一般是硬质合金刀片和陶瓷刀片的几倍到几十倍。 立方氮化硼刀具（CBN 刀具）作为脆性超硬刀具材料，硬度是其最明显的特点， 而韧性是其最基本的保证，本文通过使用CBN 刀具车削不同硬度的铬钻（Cr－Mo） 合金钢的试验，阐述了工件材料硬度对CBN 刀具寿命的影响，并对其原因作了分 析；来进一步明确CBN 刀具适宜加工硬度范围，进一步指导CBN 刀具的使用。并 浅谈了华菱超硬除了除了对CBN 刀具硬度之外的研究—--抗冲击韧性。 CBN 刀具的性能与能加工硬度范围 一、CBN 刀具的性能立方氮化硼（CB N）是人工合成的一种高硬度材料，它的 硬度（HV7300～9000）仅次于金刚石，但它的耐热性和化学稳定性都大大高于金 刚石，它能耐 1300～1500℃的高温，与铁族金属直至 1 200～1300℃时也不易 起化学作用。因此，CBN 刀具既适用于非铁族难加工材料的加工，也适用于淬硬 钢、冷硬铸铁及高温合金等铁族难加工金属的切削。用CBN 刀具进行半精加工和 精加工，加工精度可达IT5，表面粗糙度可小至Ral．25～0．2μ m。着刀具具有 较优的几何形状，无论是在刀具寿命还是加工表面粗糙度方面，CBN 刀具切削都 完全可以代替磨削加工。 二、CBN 刀具的耐用度，由于 CBN 对铁族金属呈化学惰性并具有高硬、耐磨、 耐高温、强度好等特点，故其加工对象多为淬火钢类难加工零件，使用CBN 刀具 切削软质材料的资料较少，CB ND 具切削软质材料时的磨损情况资料不多。为了 明确CBN 刀具的适用范围，通过车削不同硬度的Cr 一伽合金钢来测定CBN 刀具 的耐用度，发现了一些值得注意的现象。实验是在以下条件下进行的。切削时不 使用切削液。这是因为使用水溶性切削波在高温下CBN 会和水发生化学反应，损 害CBN 的性能。同时CBN 刀具的切削速度一般选得较高，以便使切削区加热到促 使材料软化的温度而有利于切削，这时使用切削液可能引起对具冷热不匀，产生 很大的热应力而导致热龟裂，使 CBN 刀具崩刃。所以 CBN 刀具一般宜于干式切 削。切削的工件材料为中淬透性合金调质钢 3 5CrMo 合金钢，工件硬度分别为 HRC28、35、45 和58o 刀具的主要几何角度为：前角Y。。－5”，后角a。一矿， 刀尖圆角半径r．－0． smm，无负倒核。刀具的磨钝标准根据ISO 统一规定以1 ／2 切削深度处后刀面上测定的磨损带宽度 yB 作为刀具磨钝标准，本实验取 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 yB“0·Zm“。在切削用量中，切削速度y 是影响刀具耐用度T 的最主要因素。 刀具耐用度与切削速度关系为：yT”。Co 式中m——指数，表示y－T 间影响成 程度C。——系数，与刀具、工件和切削条件有关当工件硬度为HRC28fD35 时， CBN 刀具的m 值约为0．sl 工件硬度为HRC45 和58 时，m 值约为0．6～0．65。 硬质合金切削刀具 YT15，m 值约为 0．46。实验中切削速度在 100～300m ／min 之间，切削深度a，一0．smm，进给量f＝0．lmm ／r。切削速度y－150m ／min 和y－200m ／min 时工件硬度和刀具耐用度的关系曲线见图1，CBN 刀具耐用度的 最低点约在工件硬度为HRC35 时。 三、切削力和切削温度切削力测定中发现当工件硬度低于 HRC40，切削力基本 恒定，当工件硬度高于 HRC40，CBN 刀具的切削力随工件硬度增大而显著增大。 这个现象说明切削力不是造成CB N 刀具耐用度在切削硬度约为HRC35 的工件时 最低的原因。刀具后D 面温度曲线见图2。对于所有的切削速度，当工件硬度约 为HRC35 时，CBN 刀具后刀面的温度均为最高，这似乎可以说明切削热是引起刀 具切削硬度为HRC35 的工件时后刀面磨损最大的原因。磨损的后刀面，通过扫描 式电子显微镜观察，可见刀具后刀面上有许多条痕和大量的金属铁（Fe）沉积。 联系到图 2 所示为温度特