PCBN主要加工高硬度的黑色金屬，比如淬硬鋼和鑄鋼（鐵）、粉末冶金，可以耐高溫（1000度以上），硬度始終在8000HV，是提高生產(chǎn)效率和加工難加工材料的較好刀具材料。但是該材料不適合加工45HRC以下的鋼材，易產(chǎn)生粘接磨損，崩裂。

　　PCD主要是加工有色金屬和非金屬，比鋁件、銅件等，能夠刃磨出很鋒利的刃口，得到較好的加工表面，一般可以達(dá)到0.2的光潔度，而且還是加工非金屬新型材料的首選材料，它高耐磨，摩擦力小，同時硬度可以達(dá)到10000HV以上，可以切削硬質(zhì)合金及工業(yè)陶瓷等高硬度產(chǎn)品。

　　PCD刀具的性能特點(diǎn)

　　金剛石刀具具有硬度高、抗壓強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性及耐磨性好等特性，可在高速切削中獲得很高的加工精度和加工效率。金剛石刀具的上述特性是由金剛石晶體狀態(tài)決定的。在金剛石晶體中，碳原子的四個價電子按四面體結(jié)構(gòu)成鍵，每個碳原子與四個相鄰原子形成共價鍵，進(jìn)而組成金剛石結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的結(jié)合力和方向性很強(qiáng)，從而使金剛石具有極高硬度。由于聚晶金剛石（PCD）的結(jié)構(gòu)是取向不一的細(xì)晶粒金剛石燒結(jié)體，雖然加入了結(jié)合劑，其硬度及耐磨性仍低于單晶金剛石。但由于PCD燒結(jié)體表現(xiàn)為各向同性，因此不易沿單一解理面裂開。

　　PCD刀具材料的主要性能指標(biāo)

　　1.PCD的硬度可達(dá)8000HV，為硬質(zhì)合金的80——120倍；

　　2.PCD的導(dǎo)熱系數(shù)為700W/mK，為硬質(zhì)合金的1.5——9倍，甚至高于PCBN和銅，因此PCD刀具熱量傳遞迅速；

　　3.PCD的摩擦系數(shù)一般僅為0.1——0.3（硬質(zhì)合金的摩擦系數(shù)為0.4——1），因此PCD刀具可顯著減小切削力；

　　4.PCD的熱膨脹系數(shù)僅為0.9×10^-6——1.18×10^-6，僅相當(dāng)于硬質(zhì)合金的1/5，因此PCD刀具熱變形小，加工精度高；

　　5.PCD刀具與有色金屬和非金屬材料間的親和力很小，在加工過程中切屑不易粘結(jié)在刀尖上形成積屑瘤。

　　PCD刀具的應(yīng)用

　　目前，PCD刀具的加工范圍已從傳統(tǒng)的金屬切削加工擴(kuò)展到石材加工、木材加工、金屬基復(fù)合材料、玻璃、工程陶瓷等材料的加工。通過對近年來PCD刀具應(yīng)用的分析可見，PCD刀具主要應(yīng)用于以下兩方面：①難加工有色金屬材料的加工：用普通刀具加工難加工有色金屬材料時，往往產(chǎn)生刀具易磨損、加工效率低等缺陷，而PCD刀具則可表現(xiàn)出良好的加工性能。②難加工非金屬材料的加工：PCD刀具非常適合對石材、硬質(zhì)碳、碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）、人造板材等難加工非金屬材料的加工。用PCD刀具加工這些材料可有效避免刀具易磨損等缺陷。

　　PCBN刀具的切削性能

　　由于CBN晶體與金剛石晶體都屬閃鋅礦型，且晶格常數(shù)相近，化學(xué)鍵類型相同，因而CBN具有接近金剛石的硬度和抗壓強(qiáng)度，又因?yàn)槠涫怯蒒、B原子所組成，因此具有比金剛石更高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性。PCBN刀具材料主要性能如下：

　　具有很高的硬度和耐磨性

　　CBN單晶的顯微硬度為HV8000——9000，是目前已知的第二高硬度的物質(zhì)，PCBN復(fù)合片的硬度一般為HV3000——5000。因此用于加工高硬度材料時具有比硬質(zhì)合金及陶瓷更高的耐磨性，能減少大型零件加工中的尺寸偏差或尺寸分散性，尤其適用于自動化程度高的設(shè)備中，可以減少換刀調(diào)刀輔助時間，使其效能得到充分發(fā)揮。

　　具有很高的熱穩(wěn)定性和高溫硬度

　　CBN的耐熱性可達(dá)1400——1500℃，在800℃時的硬度為Al2O3/TiC陶瓷的常溫硬度，因此，當(dāng)切削溫度較高時，會使被加工材料軟化，與刀具間硬度差增大，有利于切削加工進(jìn)行，而對刀具壽命影響不大。

　　具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性

　　CBN具有很高的抗氧化能力，在1000℃時也不產(chǎn)生氧化現(xiàn)象，與鐵系材料在1200——1300℃時也不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但在1000℃左右時會與水產(chǎn)生水解作用，造成大量CBN被磨耗，因此用PCBN刀具濕式切削時需注意選擇切削液種類。一般情況下，濕切對PCBN刀具壽命無明顯提高，所以使用PCBN刀具時往往采用干切方式。

　　具有良好的導(dǎo)熱性

　　CBN材料的導(dǎo)熱系數(shù)低于金剛石但大大高于硬質(zhì)合金，并且隨著切削溫度的提高，PCBN刀具的導(dǎo)熱系數(shù)不斷增大，因此可使刀尖處熱量很快傳出，有利于工件加工精度的提高。

　　硬態(tài)切削加工技術(shù)的最佳刀具材料

　　對淬硬件(硬度HRC55以上)的精加工，通常采用磨削加工方法來完成，然而隨著刀具材料發(fā)展及車床(尤其是數(shù)控車床)加工精度的提高，以硬態(tài)切削代替磨削來完成零件的最終加工已成為一個新的精加工途徑，這種以車代磨的工藝方法有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　（1）可提高加工柔性，突破了砂輪磨削的限制，通過改變切削刃及走刀方式可以加工出幾何形狀各異的工件；

　?。?）切削加工中的環(huán)保問題日益嚴(yán)峻，磨削加工產(chǎn)生的廢液和廢棄物越來越難以處理和清除，而且對人體有害，而硬態(tài)切削無須加冷卻液，意義重大；

　　（3）切削效率高，加工時間短，設(shè)備投資費(fèi)用小，可降低加工成本；

　?。?）切除相同體積所消耗的能量僅為磨削的20%，因此產(chǎn)生的切削熱較少，加工表面不易引起燒傷和微小裂紋，易于保持工件表面性能的完整性；

　?。?）同樣金屬去除率情況下，硬態(tài)切削較磨削節(jié)省能源。

　　進(jìn)行干切削加工工藝的理想刀具材料

　　由于經(jīng)濟(jì)與環(huán)保方面的原因，近幾年干切削加工方法已成為機(jī)械制造領(lǐng)域中的重點(diǎn)研究課題。干切削加工工藝已在西方工業(yè)發(fā)達(dá)國家有了相當(dāng)?shù)膽?yīng)用。

　　適用于干切工藝的刀具材料有陶瓷、金屬陶瓷、涂層硬質(zhì)合金及PCBN刀具材料等等，但就紅硬性和熱穩(wěn)定性來說，PCBN材料是最適合干切工藝的刀具材料。

　　適應(yīng)于自動化加工及難加工材料加工

　　PCBN刀具有很高的硬度及耐磨性，能在高切削速度下長時間地加工出高精度零件（尺寸分散性小），大大減少換刀次數(shù)和刀具磨損補(bǔ)償停機(jī)所花費(fèi)的時間。因此，很適合于數(shù)控機(jī)床及自動化程度較高的加工設(shè)備，并且能使設(shè)備的高效能得到充分發(fā)揮。

　　在難加工材料應(yīng)用方面，PCBN刀具也顯示了其卓越的性能，如表面噴焊(涂)材料的加工，用其它材料刀具加工，刀具壽命極低，也無法采用磨削方法加工，而PCBN是惟一適合的刀具材料；又如，在石油電站設(shè)備中使用的高合金耐磨鑄鐵，采用PCBN刀具較硬質(zhì)合金刀具提高切削效率4倍以上，單件刀具成本下降為原來的1/5。另外在硬質(zhì)合金等燒結(jié)材料的切削加工方面，PCBN刀具也顯示了很好的切削性能。

　　PCBN刀具的應(yīng)用事例

　　由于PCBN具有較高的硬度和耐磨性，在高溫下不與鐵族金屬起反應(yīng)的化學(xué)惰性，因此主要用于高硬度材料及難加工材料的切削加工，如淬硬鋼、高合金耐磨鑄鐵、高溫合金、高速鋼、表面噴焊材料、燒結(jié)金屬材料等難加工材料的切削加工。

　?。?）加工淬硬鋼，可起到以車代磨的效果，由于切削深度比磨削深度大十幾倍以上，因此加工效率高，表面不產(chǎn)生燒傷。如以車代磨加工變速滑動齒輪(20CrMnTi，硬度為HRC58——62)時，切削比原磨削加工效率提高4倍以上。

　?。?）加工高合金(含鎢或鉻18%)耐磨鑄鐵，切削速度較硬質(zhì)合金刀具提高10倍以上，切削效率提高4倍以上。

　?。?）加工高鈷鉻鉬耐蝕耐熱合金，PCBN刀具切削速度為160m/min，是硬質(zhì)合金刀具的8倍。

　?。?）加工熱噴涂(噴焊)材料，表面噴焊件無法用磨削加工，而用硬質(zhì)合金刀具切削效率極低，改用PCBN刀具后可提高加工效率，節(jié)省加工費(fèi)用50%以上。PCBN刀具還可用于有色金屬的精密切削及燒結(jié)金屬的切削加工等等。