自從幾十年前材料科學(xué)家們采用類似合成人造金剛石的工藝方法首次合成出聚晶立方氮化硼（PCBN）以來，PCBN刀具在機(jī)械加工中的應(yīng)用已日漸廣泛。PCBN材料的硬度僅次于金剛石，但與金剛石刀具不同的是，PCBN刀具能夠用于切削加工鐵族合金，甚至包括硬度高于HRC60的淬硬鋼。
　　
　　根據(jù)實(shí)際加工需求不斷開發(fā)出的PCBN新牌號以及對PCBN材料機(jī)理和性能認(rèn)識的不斷深化，正在推動PCBN刀具的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展。如今，PCBN刀具已成功應(yīng)用于淬硬鋼、鑄鐵、超級合金以及高硬表面層等材料的車削、鉆削和銑削加工。PCBN刀片新牌號及應(yīng)用技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
　　
　　近年來，新開發(fā)的PCBN牌號的CBN晶粒含量從低（50％～60％）到高（80％或更高）已形成了較完整的產(chǎn)品牌號系列，基于不同CBN含量刀片牌號的切削加工技術(shù)也取得了令人矚目的進(jìn)展。一般來說，CBN含量較高（80％以上）的PCBN刀片牌號用于加工粉末合金（P/M）材料和鑄鐵；CBN含量較低的PCBN刀片牌號則比較適合淬硬鋼的連續(xù)切削加工。在硬切削加工中，低含量PCBN牌號在刀具尺寸保持性和加工表面光潔度上通常要優(yōu)于高含量PCBN牌號。Kyocera Industrial Ceramics公司新開發(fā)的KBN510、KBN525兩種PCBN刀片屬于CBN含量較低的牌號，適用于淬硬鋼的切削加工。這兩種牌號的特點(diǎn)是材料中的CBN晶粒大小一致且分布均勻，從而提高了刀片的韌性，且抗沖擊和斷續(xù)切削的能力更強(qiáng)。該公司新開發(fā)的另一種PCBN牌號的CBN含量較高，主要適用于鑄鐵的切削加工。
　　
　　雖然標(biāo)準(zhǔn)的PCBN刀片為人們所熟悉的黑色未涂層刀片，但現(xiàn)在各種涂層PCBN刀片的使用也日益增多。在切削加工中，PCBN刀片涂層有助于操作者監(jiān)控刀尖的磨損情況，在加工某些工件材料時還可以改善刀具壽命和提高切削速度，尤其在硬切削加工中，TiAlN類涂層能有效延長PCBN刀片的使用壽命。
　　
　　PCBN刀片涂層主要采用PVD工藝，這是因?yàn)镃VD涂層工藝的高溫容易引起PCBN復(fù)合片與基體剝離，還會影響刀片的焊接質(zhì)量。TiN涂層可以改善PCBN刀片的潤滑性、散熱性和排屑流暢性。此外，金色的TiN涂層使操作者易于辨別已磨損的切削刃，從而小心操作，避免加工過程惡化，這樣就可利用更多刀尖進(jìn)行加工，達(dá)到節(jié)省刀具費(fèi)用的目的。
　　
　　PCBN刀具的另一個技術(shù)進(jìn)展是整體PCBN刀片在某些加工領(lǐng)域正逐漸取代焊接PCBN刀尖的硬質(zhì)合金刀片。雖然整體PCBN刀片的價格高于焊接PCBN刀片，但由于刀片壽命更長，每片刀片加工的工件數(shù)更多，因此仍具有不錯的性價比。使用整體PCBN刀片需要掌握多切削刃（4刃、6刃或8刃）加工技術(shù)，通過降低每刃切削加工成本，充分發(fā)揮整體PCBN刀片的性能優(yōu)勢。
　　
　　Seco-Carboloy公司開發(fā)的幾種整體PCBN刀片牌號（包括用于加工灰鑄鐵的通用牌號CBN200）可實(shí)現(xiàn)對淬硬鋼和淬硬粉末合金（P/M）材料的粗加工。這些整體PCBN刀片上設(shè)計(jì)了定位銷孔，便于刀片在刀夾或銑刀刀體上實(shí)現(xiàn)可靠定位。
　　
　　隨著PCBN刀具切削技術(shù)的發(fā)展，PCBN刀片幾何形狀的優(yōu)化設(shè)計(jì)對于提高PCBN刀具的切削效率也開始發(fā)揮日益重要的作用。PCBN復(fù)合片的硬度極高，使得PCBN刀尖幾何形狀的成型相當(dāng)困難。Kyocera公司開發(fā)的幾種PCBN刀片牌號在支承釬焊PCBN復(fù)合片的硬質(zhì)合金基體上成型加工出經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的BB斷屑槽，這種斷屑槽可使切屑更好地卷曲成形并脫離切削刃，從而可改善刀具的切屑控制能力，在加工某些工件材料時（如硬度呈梯度分布的表面淬硬材料，隨著切削的深入，材料會逐漸變軟或變粘），有利于提高工件的表面光潔度。BB斷屑槽有三種不同的槽型，采用何種槽型則取決于刀片刀尖上PCBN復(fù)合片的尺寸大小。
　　
　　硬車削加工是PCBN刀具今后的一個主要應(yīng)用領(lǐng)域。硬車削通常是指工件硬度高于HRC45的車削加工。在汽車制造業(yè)，硬車削精加工的應(yīng)用正日益增多，并有望成為磨削加工的替代工藝。硬車削可以作為許多工件的最終精加工工序。雖然對于某些精度要求較高的工件（如軸承件），硬車削加工后還需進(jìn)行二次精加工，但如采用磨削加工方式，也同樣需要二次精磨。相比之下，車床的運(yùn)行費(fèi)用比磨床更省，硬車削的工具成本也比磨削低得多，因此具有更好的加工經(jīng)濟(jì)性。工程師們正越來越多地考慮采用PCBN刀具對淬硬零件進(jìn)行單點(diǎn)切削加工。不過，磨削加工仍然有其用武之地，雖然單點(diǎn)切削可以獲得不錯的微觀光潔度，但仍會在工件表面留下刀痕。
　　
　　機(jī)床、夾具、刀具等工藝系統(tǒng)的剛性對于硬車削加工的成敗至關(guān)重要。此外，像刀具懸伸量、頂尖懸伸長度、工件裝夾方式等細(xì)節(jié)都可能對加工結(jié)果產(chǎn)生很大影響。硬車削加工的另一個特殊問題是振顫（chatter），它通常是由工藝系統(tǒng)產(chǎn)生共振所引起，必須采取措施予以消除。
　　
　　在汽車制造業(yè)，PCBN刀具在銑削加工中的應(yīng)用也越來越多，例如對鑄鐵傳動箱體的面銑加工等。此外，在模具制造業(yè)，PCBN銑削也得到了廣泛應(yīng)用。用PCBN刀具對粗加工后進(jìn)行淬硬處理的模具進(jìn)行精加工，可獲得非常不錯的表面光潔度，刀具壽命也顯著提高。由于大部分切削余量是在模具淬硬處理前的粗加工中切除，因此半精加工的最大切削深度為1～1.5mm，精加工的切深量更小。適合PCBN銑削的最小工件硬度約為HRC54～56。一般來說，工件材料越硬，PCBN刀具的壽命也越長。
　　
　　無論使用PCBN刀片還是硬質(zhì)合金刀片，采用高速切削方式均可減少甚至省略原來的精加工工序。PCBN銑削對加工機(jī)床的剛性和裝夾可靠性要求較高，以保證將加工振動和振顫減至最小。為保證刀具可靠夾緊，推薦采用HSK夾頭或其它可實(shí)現(xiàn)刀具與主軸端面和錐面同時接觸夾緊的工具系統(tǒng)。為減小加工振動和振顫，還必須保證工件的夾緊牢固可靠。此外，帶定位孔的整體PCBN刀片也能提高刀片在刀體上的定位精度和可靠性。PCBN刀具新產(chǎn)品介紹下面是部分刀具制造商近期推出的一些較具代表性的PCBN刀具新產(chǎn)品：（1）埃莫克公司（Emuge Corp.）的CBN立銑刀
　　
　　據(jù)稱，該立銑刀用于粗銑加工的使用壽命可達(dá)硬質(zhì)合金銑刀壽命的50倍，能夠加工硬度達(dá)HRC66的淬硬鋼、鑄鋼、鎳基和鈷基合金等。銑刀類型包括球頭立銑刀、環(huán)面立銑刀和平頭立銑刀，刀片尺寸為4～12mm。（2）住友公司（Sumitomo Electric Carbide）的BN700牌號PCBN刀片
　　
　　BN700為高CBN含量刀片牌號，具有極高的切削刃硬度和優(yōu)良的耐磨性，主要用于加工鑄鐵和粉末冶金合金材料。該刀片采用具有多個切削刃的多刀尖結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)位方便。精磨加工刀片尺寸精度極高，用戶可根據(jù)需要選擇刮削刃型、鈍化刃型或未對切削刃進(jìn)行制備的刀片。3）萬耐特公司（Valenite Inc.）的ValEdge硬車削刀具系統(tǒng)
　　
　　該刀具系統(tǒng)將PCBN刀片材料與先進(jìn)的刀柄技術(shù)結(jié)合起來，用于淬硬鋼（HRC45～62）的高性能粗車和精車加工。PCBN刀片采用多刀尖結(jié)構(gòu)和VPC225涂層，切削刃綜合應(yīng)用了倒刃（T-land）和輕微鈍化制備技術(shù)。該系列刀具可提供約110種刀片型式、尺寸規(guī)格和幾何形狀。4）伊斯卡公司（Iscar Metals）的兩種PCBN刀片牌號
　　
　　這兩種PCBN刀片分別用于加工淬硬鋼和鑄鐵。其中IB55牌號非常適合淬硬鋼的半精加工和精加工（包括在斷續(xù)切削條件下）；IB85牌號則用于加工灰鑄鐵、硬度高于HRC45的鑄鐵和耐熱合金。這兩種刀片都采用單刀尖結(jié)構(gòu)，切削刃制備方式包括倒刃和鈍化。（5）肯納公司（Kennametal Inc.）的涂層PCBN刀片
　　
　　據(jù)稱，在加工淬硬材料時，涂層PCBN刀片的加工壽命可比未涂層刀片提高一倍。KB9640牌號為高含量PCBN刀片，涂層采用CVD Al2O3，用于淬硬鋼和鑄鐵的粗加工和半精加工，刀片型式有圓刀片、方刀片、三角刀片以及80°、55°和35°菱形刀片等。KB5625牌號采用PVD TiAlN涂層，用于淬硬鋼的精車加工，適合中～重型斷續(xù)切削。（6）瓦爾特美國公司（Walter USA）的WCB30、50牌號PCBN刀片該刀片為非涂層PCBN牌號，用于鑄鐵、硬材料的車削和銑削加工。車刀片采用負(fù)幾何形狀（ANSI、ISO C，D，S，T和W型）或正幾何形狀（C，D和T型）。銑刀片包括用于仿形銑削的CPR紐扣刀片、用于精銑加工的球頭刀片和采用單切削刃的八角刀片。（7）歐士機(jī)公司（OSG Tap & Die Inc.）的ExoCarb Max PCBN立銑刀
　　
　　這種球頭立銑刀主要用于淬硬鋼（HRC50～65）的精銑加工。刀片獨(dú)特的圓弧半徑設(shè)計(jì)可提高刀片剛性和延長刀具壽命，并可獲得極高的工件表面光潔度，從而可減少后續(xù)精磨工序。銑刀球頭的半徑公差為5μm，其鼻部形狀使銑刀可用球頭中心進(jìn)行切削。OSG公司還生產(chǎn)單槽、雙槽和4槽結(jié)構(gòu)的刀尖半徑PCBN立銑刀。（8）山高公司（Seco-Carboloy）的Secomax PCBN100刀片
　　
　　該刀片據(jù)稱是首個用于淬硬鋼精加工的整體PCBN牌號，并第一次采用了定位銷孔結(jié)構(gòu)。刀片采用細(xì)顆粒、低含量（50％）PCBN，適合淬硬鋼、硬表面合金和燒結(jié)鋼的輕型連續(xù)切削或中型斷續(xù)切削，利用刀片的全切削刃長度還可進(jìn)行插銑加工。該刀片可用于標(biāo)準(zhǔn)M、P和D型刀夾。對于多種切削加工（如淬硬鋼的精加工），采用了W型和T型刀片形狀，切削刃采用標(biāo)準(zhǔn)制備方式以及刮削刃型。（9）三菱材料美國公司（Mitsubishi Materials USA Corp.）的PCBN牌號系列
　　
　　該系列包括多種涂層和非涂層PCBN刀片牌號，用于鑄鐵、淬硬鋼和粉末冶金材料的高速切削加工。例如，用于淬硬鋼的連續(xù)或斷續(xù)切削的MB8025牌號刀片采用先進(jìn)的燒結(jié)工藝制造，改善了刀片的抗碎裂性和耐磨性，PCBN刀尖直接焊接到刀片基體上，提高了結(jié)合強(qiáng)度。該系列產(chǎn)品包括各種不同的刀片形狀和切削刃制備方式（包括刮削刃型）。（10）京瓷公司（Kyocera Industrial Ceramics）的CBN牌號系列
　　
　　KBN10B牌號用于硬鑄鐵和熱處理鋼的精加工，切削深度為0.5mm；KBN25B牌號用于加工淬硬鋼，采用了可提高韌性和化學(xué)穩(wěn)定性的亞微級CBN晶粒和粘結(jié)劑；KBN65B牌號用于高速切削鑄鐵，可顯著提高刀具壽命；KBN900牌號是一種整體PCBN刀片，采用PVD涂層，用于淬硬材料的粗車加工和高速鑄鐵的加工。該公司近期還將推出KBN510和KBN525新牌號。