(1)具有很高的硬度和耐磨性。CBN晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似,化學(xué)鍵類型相同、晶格常數(shù)相近,因此具有與金剛石相近的硬度和強(qiáng)度。CBN微粉的顯微硬度為8000~9000HV,其燒結(jié)體PCBN的硬度一般為3000~5000HV。在切削耐磨材料時(shí)其耐磨性為硬質(zhì)合金刀具的50倍,為涂層硬質(zhì)合金刀具的30倍,為陶瓷刀具的25倍。
使用PCBN刀具不僅具有較高的金屬去除率,而且能得到好的加工精度和已加工表面質(zhì)量,即保持已加工表面的完整性,并可改變傳統(tǒng)的將機(jī)械加工分為淬火前用刀具切削粗加工和淬火后用砂輪磨削精加工的工藝方法,從而可在同一臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行淬火前的粗加工和淬火后的精加工這樣可減少磨床設(shè)備的投資,減少工序數(shù),提高生產(chǎn)率和加工質(zhì)量,因此,PCBN刀具的使用對(duì)小批量、中小企業(yè)非常適合。另外,由于PCBN刀具具有高的硬度和耐磨性,能在高的切削速度下長(zhǎng)時(shí)間加工出高精度零件,尺寸分散度小,并且可大大減少換刀次數(shù)和刀具磨損補(bǔ)償停機(jī)所花的時(shí)間,因此是自動(dòng)線和自動(dòng)化加工設(shè)備的理想刀具。
(2)具有很高的熱穩(wěn)定性。CBN的耐熱性可達(dá)1400~1500℃,PCBN在800℃時(shí)的硬度還高于陶瓷和硬質(zhì)合金的常溫硬度。因此PCBN刀具可用比硬質(zhì)合金刀具高3~5倍的速度來高速切削高溫合金和淬硬鋼。
(3)具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性。CBN的化學(xué)惰性特別大,在1200~1300℃時(shí)也不與鐵系材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),與碳在2000℃時(shí)才發(fā)生反應(yīng);在中性、還原性的氣體中,對(duì)酸堿都是穩(wěn)定的;其對(duì)各種材料的粘接、擴(kuò)散作用比硬質(zhì)合金小得多,因此PCBN刀具特別適合加工鋼鐵材料。
(4)具有較好的導(dǎo)熱性。在各類刀具材料中CBN的導(dǎo)熱性僅次于金剛石,導(dǎo)熱系數(shù)為1300W/(m·K),是紫銅的3.2倍,是硬質(zhì)合金的20倍37.1(1300:35),熱擴(kuò)散率比值為65.5(74.7:1.14),而且隨著溫度的升高,PCBN導(dǎo)熱系數(shù)是增加的,而氧化鋁的導(dǎo)熱系數(shù)是降低的,如圖2-37所示。PCBN刀具導(dǎo)熱系數(shù)高可使刀尖處溫度隆低,減小刀具的磨損有利于加工精度的提高。在同樣的切削條件下PCBN刀具的切削溫度要低于硬質(zhì)合金刀具。
(5)具有較低的摩擦系數(shù)。與不同材料間的摩擦系數(shù)CBN為0.1~0.3、硬質(zhì)合金為0.4~0.6,隨著切削速度的提高,摩擦系數(shù)是減小的。這一特性導(dǎo)致切削時(shí)刀-屑間摩擦減小,切削變形減小,切削力降低,加工表面質(zhì)量提高。
PCBN刀具材料與其他刀具材料的性能比較如下表所示。