超硬材料CBN(立方氮化硼)作为磨料应用已有40余年的历史了，在磨削加工方面已有相当成熟的应用技术，PCBN(聚晶立方氮化硼也称立方氮化硼烧结体)作为刀具材料应用于切削加工始于70年代，经过20多年的应用，在切削加工的各个方面都表现了优良的切削性能和一些不同于其它材料刀具的特殊规律，我国PCBN刀具的应用相对发达国家还比较少，缺少这方面的技术资料，本文综合国内外有关资料及作者应用PCBN刀具的试验结果介绍如下。

1 PCBN刀具材料的性能

PCBN按其制造工艺分有由CBN经高温高压直接结合成烧结块的，也有加金属或陶瓷等粘结剂在经高温高压烧结成的；按成品复合方式分，有单独CBN烧结块，也有CBN／硬质合金复合烧结的PCBN复合片。本文将以PCBN复合片刀具的切削性能为主进行介绍。

具有较高的硬度和耐磨性

CBN晶体结构与金刚石相似，化学键类型相同、晶格常数相近，因此具有与金刚石相近的硬度和强度。 CBN微粉的显微硬度为HV8000～9000，其烧结体PCBN的硬度一般为HV3000～5000。

具有很高的热稳定性

CBN的耐热性可达1400～1500℃，PCBN在800℃时的硬度还高于陶瓷和硬质合金的常温硬度。

具有优良的化学稳定性

CBN的化学惰性特别大，在1200～1300℃时也不与铁系材料发生化学反应，与碳在2000℃时才发生反应；在中性、还原性的气体中，对酸碱都是稳定的。其对各种材料的粘结扩散作用比硬质合金小得多。

具有较好的导热性

在各类刀具材料中CBN的导热性仅次于金刚石，大大高于硬质合金，而且随着温度的升高， PCBN导热系数是增加的。

具有较低的摩擦系数

与不同材料间的摩擦系数CBN为0.1～0.3、硬质合金为0.4～0.6，随着切削速度的提高，摩擦系数是减小的。
2 PCBN刀具的切削特性

PCBN刀具材料由于具有上述的特殊性能，因此在不同切削情况下，表现出了不同于其它材料刀具特殊的规律。
切削高硬度淬硬钢刀具寿命高

PCBN刀具切削淬硬钢时，随着被加工材料硬度的增高，刀具寿命并非单调下降，而是在HRC40时刀具寿命最低(如图1所示)，图1VB=0.2mm；ap=0．5mm；f=0.1mm/r，工件材料：35CrMo。当工件材料硬度高于此硬度后，刀具寿命反而增加。这主要是由于PCBN材料高温下硬度损失小，而工件材料硬度较高时，由于切削热作用将切削区域金属软化，而使切削加工更易于进行。 PCBN这一特性非常适于加工高硬度材料，以车削代磨削可获得以往只有用磨削加工才能得到的加工表面质量。

  
图1 刀具寿命与被加工材料硬度的关系   图2 切削正火钢时切削速度与刀具寿命的关系

切削正火钢刀具寿命低

切削正火材料时，PCBN刀具的寿命要低于硬质合金刀具(如图2所示)，切削用量：f=0.1mm/r；ap=0.5mm。并且刀具寿命比切削淬火钢时寿命还要低。由此可以看出PCBN刀具不适于加工正火材料。