立方氮化硼（cubic boron nitride）：立方结构的氮化硼,分子式为BN,其晶体结构类似金刚石,硬度略低于金刚石，为HV72000～98000兆帕,常用作磨料和刀具材料。1957年,美国的R.H.温托夫首先研制成立方氮化硼。但至今尚未发现天然的立方氮化硼。

立方氮化硼(Cubic Boron Nitride简称CBN)由于具有高硬度，高耐磨性，低摩擦系数，高热传导率、良好的耐热性和化学稳定性等这些独特的特性组合，使其成为加工各类铁族金属材料的有效工具，并被誉为“过去半个世纪提高工业生产率的最大贡献之一”。CBN的优异性能，特别是在汽车发动机制造行业，CBN已在工业发达国家得到了较为普遍的应用和迅速的发展。目前美国、欧洲、日本的汽车发动机轴类零件（曲轴、凸轮轴）的精加工几乎普及了CBN砂轮磨削，我国从90年代至今，一直在从事这方面的研究工作，其数控磨床的制造CBN刀具的制造均取得了一些阶段成果。

1957年美国通用电气公司在高温高压条件下首先合成了立方氮化硼（CBN）单晶，20世纪70年代前苏联、中国、美国、英国等国家相继研制成功作为切削刀具的PCBN烧结体及CBN/硬质合金复合聚晶的PCBN复合片。从此，PCBN以它优良的物理、机械性能应用于切削加工的各个领域，尤其在淬硬钢、铸铁、高硬热喷涂合金、难加工材料的切削加工中更是独树一帜。发达国家如美国、德国、英国、日本等都对开发和利用这一新材料给予足够的重视，其中美国GE公司的BZN牌号、英国De Beers的AMBORITE牌号和日本的BN牌号均已在世界市场上占有一席之地。

我国于1967年合成出立方氮化硼样品，1973年四川省立方氮化硼协作组以立方氮化硼单晶作原料研制出我国第一代（#8709;2.5～#8709;4mm） 整体聚晶立方氮化硼刀具。当今世界范围内立方氮化硼产量增长速度为15%～20%， 而我国1990年CBN产量约为11.26万克拉，1992年则达到了41.5万克拉，1997年为750万克拉，其中用于制造工具的CBN约占50%。我国CBN刀具材料的研究和发展虽然发展较快，但国产的超硬复合刀片年总产量仅约为美国通用电气公司的十分之一。PCBN刀具年产量为1996年7000把，1997年为13000把，2000年的产量可达20000把。

目前国内用户使用较多的是PCBN车刀，这类刀具在淬硬铸铁、淬硬钢、热喷涂以及其他一些难加工材料零件的连续车削加工中均取得了良好效果，为推广使用PCBN刀具奠定了良好的基础。PCBN刀具在各行业中的应用比例为汽车50%，重型机械28%，飞机12%，其它10%。PCBN刀具加工各类材料耗用PCBN刀具的比例为铸铁49%，高硬度铁系材料30%，耐热合金21%， 目前我国PCBN刀具在各类加工方法中的比例为车削60%，镗削32%，端铣8%。

在实际切削过程中一般应用的刀具是硬质合金刀具以及立方氮化硼刀具，这两种刀具在切削材料的范围方面有不同的地方也有相同的部分，那么这两种刀具在加工过程中到底呈现出什么样的性能，为了研究这一问题我选择了立方氮化硼刀具在淬火钢加工过程中的设计研究这一课题。在这一课题过程中我可以了解到更多刀具切削的知识，也能对两种材料有更好的认知。同时我自己也可以在这次设计中将上课学习的理论知识运用到实践之中，更好的掌握有关机械原理和机械设计以及包装方面的知识。

2. 研究的基本内容与方案

本设计意在比较立方氮化硼与硬质合金的性能差异，证明立方氮化硼刀具更适合切削高硬度材料。经过认真的调研分析，对市场上已有的刀具进行考察，主要内容包括以下几个方面：

（1）两种材料的性能。

（2）两种材料做出的刀具在加工过程中各自的特点与使用范围。

（3）通过实际数据对比分析证明立方氮化硼刀具在切削高硬度材料方面比硬质合金更具有优势。

设计采取的措施：