CBN烧结体刀具切削铸铁简介与应用

优胜编程龚老师

CBN烧结体刀具切削铸铁简介与应用：

CBN，硬度排在金刚石之后。CBN是一种仅次于金刚石的极硬的刀具材料，通常材料硬度大于48HRC时工作最好(加工软材料时CBN磨损很快)。温度高到2000℃是还有极佳的红硬性。虽然和硬质合金相比更脆且导热性和化学稳定性低于陶瓷，但它有比陶瓷刀具更高的冲击强度和抗破裂性而且对于刚性较低的机床也能切削硬金属。更进一步，恰当的定制CBN刀具能承受大功率粗加工的切削载荷、断续切削的击打和精细加工所需的热和磨损性能。

应用“SUMIBORON”cBN烧结体刀具切削铸铁，可实现超过V=1000m/min以上的高速切削，这个速度远胜于硬质合金和陶瓷材料的刀具。新近开发的BNS800为整体cBN，它的加工范围几乎覆盖了铸铁从粗到精加工的全部加工领域。

CBN（立方氮化硼）是硬度仅次于金刚石的高热传导率材质，利用该特点，早在1977年，日本住友电工硬质合金株式会社就在世界上首次成功实现了的淬火钢切削用cBN烧结体刀具“SUMIBORON”的产品化。除以前独自开发的BN500、BN600外，现在又新开发出BNS800。

住友立方氮化硼可应用于加工汽车发动机、差速器壳罩、轧辊等广泛的领域。根据cBN材种的不同，分别对应加工不同的对象：BN500用于球墨铸铁；BN600用于灰口铸铁的精加工；BNS800为整体cBN，加工范围几乎覆盖了铸铁从粗到精加工的全部加工领域。

BNS800的特征

以前住友立方氮化硼刀片均采用在硬质合金的基体上焊CBN的焊刃形式，而新开发的BNS800则采用整体cBN形式，因此可对应从大切深的粗加工到精加工的各种切削条件.此外，BNS800的硬度仅次于金刚石、热传导性优异的cBN高含有率，使得刃尖切削高温易于散发，有效地防止了高速铣削时热龟裂的产生，使高效粗铣加工得以实现。

BNS800的刀片形状有无孔型、有孔型（可沿用原有的刀杆）、倒锥型（高装夹力）等，并均已实现库存化。相对以前单纯依靠摩擦力通过压板上压夹持刀片上平面的方法，有孔型、倒锥型刀片的夹紧力要增强了很多，特别是倒锥型的刀片，强固的夹持力使其即使在粗加工时也能应付自如。

切削性能方面，BNS800也表现优异。在加工带有6处V型槽的灰铁300轴类零件时（V=600m/min、f=0.3mm/r、d=0.5mm），使用BNS800加工至其他公司对照品破损寿命的2倍时，刃尖崩口少，仍可继续使用，显示了其超强的耐崩损性能；连续切削灰铁300轴类零件（V=800m/min、f=0.2mm/r、d=0.5mm）后检验BNS800的耐磨损性，刃尖切削距离达到10km时，BNS800刀片后刀面的磨损宽度比其他公司同类品小10μm。

切削速度在1000m/min的高速精加工条件下，BNS800、BN600的刀具寿命是陶瓷刀具的几十倍，很适合于10μm级的高精度加工。图2铸铁用住友cBN的适用领域及推荐加工条件。

灰口铸铁的超高速铣削加工

利用“干式条件下速度达到V=1000m/min以上可降低刀具磨损”的原理，住友开发出了各种cBN产品来铣削珠光体灰口铸铁。应用于各种用途的住友cBN刀具产品，实现了铸铁加工的高速高效化，与以前硬质合金刀具相比，使用新刀片的能源消费量得以大幅度降低，并实现了刀具的长寿命，例如应用于汽缸体等超高速加工的BN精铣刀盘EASY/FMU型、用于铸铁模具的超高速高精度加工的CBN球头立铣刀BES型等。

对于指定工序恰当的定制包括机床和夹具的刚性、刃口修磨大到足以防止显微剥落，而且刀具的基体是一种CBN含量高的材质等级。CBN含量高的材质等级对这些指定工序是必须的，因为它们具有刃口重载条件下高速加工要求的高导热性和韧性以及用于严重断续切削。这些性能使得这种材质等级的刀具材料被用作粗加工淬硬钢和珠光体灰铸铁。

CBN含量低的材质等级和CBN含量高的相比更脆，但它们用于淬硬黑色金属加工更好。它们的更低的热导性和相对更高的承受高速切削和负前角所产生热量的抗压强度。切削区更高的温度软化工件材料和帮助断屑，而负前角强化刀具，使切削刃稳定工业自动化网版权所有，提高刀具寿命，并允许比0.25mm小的切深。

因为CBN刀具能获得优于0.4μm的表面光洁度并保持同轴度±0.012mm，干车淬硬工件通常是一种有吸引力的替代肮脏的强化冷却的磨削加工方案。虽然CBN是一种硬车和高速铣特别喜欢的刀具材料，但陶瓷和CBN的应用范围有惊人的重叠，故而很必要用成本-效益分析来决定谁能得到最优结果。