聚晶立方氮化硼(以下簡稱PCBN)刀具是利用人工方法在高溫高壓條件下用立方氮化硼(CBN)微粉和少量的結合劑合成的燒結體制作成的。它具有很高的硬度，其硬度及耐磨性僅次于金剛石而遠遠高于其他材料，因此他與金剛石刀具統(tǒng)稱為超硬材料，切削速度比硬質合金高10~20倍，刀具壽命比硬質合金高3~5倍；它也有較好的熱穩(wěn)定性和化學惰性，因此常用于黑色金屬的切削；它的導熱性比金剛石差但比其他材料高得多，抗彎強度和斷裂韌度介于硬質合金和陶瓷之間。用PCBN刀具，可加工以前只能用磨削方法加工的特種鋼，它還非常適合數(shù)控機床加工時使用。
1、PCBN刀具的制作方法
(1) 制作燒結體就是將CBN粉末或金剛石粉末與結合劑的混合粉末及硬質合金基板填充入密封盒中，在高溫高壓條件下燒結的同時使其與基體結合。
(2) PCBN刀具的制作，首先對燒結體原材料進行切斷加工，然后將其焊接在硬質合金基體上形成刀片，或焊接于鋼的刀具支撐體上，再對切削刃進行研磨精加工，最終形成可以使用的刀具。PCBN刀具的制作方法如圖所示。
2、PCBN刀具的分類
PCBN刀具按添加成分可分為:直接由CBN單晶燒結而成的PCBN和添加一定比例粘結劑的PCBN燒結體兩大類。按制造復合方式分為:有粘結劑復合燒結的PCBN復合片和整體PCBN燒結塊的兩類，其中粘結劑燒結的PCBN又分為使用金屬粘結劑與使用陶瓷粘結劑兩類。目前應用較廣的是帶粘結劑的PCBN復合片，根據(jù)添加的粘結劑比例不同則PCBN硬度也不同，粘結劑含量越多則硬度越低、韌性越好。
(1) 加入金屬粘結劑的CBN燒結，金屬粘結劑種類很多，主要有Ni、Co、Ti、Ti-Al等。在燒結溫度下，金屬粘結劑稱為液相，液相的出現(xiàn)對CBN燒結有一定的促進作用，因此燒結體可以在稍低的溫度和壓力下進行。另外，由于CBN不溶于金屬粘結劑，不會發(fā)生可以促進收縮和晶體長大的溶解析出過程。在燒結過程中，硬質合金中的鈷呈液態(tài)滲入CBN晶界中，將硬質合金與CBN燒結體緊密粘結在一起。采用金屬粘結劑的PCBN刀具的硬度較純CBN燒結的刀具硬度低，但是韌性好。
(2) 加入陶瓷粘結劑的PCBN燒結，陶瓷粘結劑主要有TiN、TiC、Al2O3，等。由于燒結過程中易產(chǎn)生裂紋，因此多在陶瓷粘結劑中加入鐵族元素(鐵、鈷和鎳)以及Mo或Mo2C等可以增加陶瓷離子間的強度，起到流體傳壓介質的作用，有利于形成內部無變形的燒結體，鉬等還可以改進陶瓷粒子和鐵元素之間的潤濕性。陶瓷粘結劑PCBN中粘結劑的含量一般較高，韌性較金屬粘結劑刀具差，但其抗高溫性能更好。
(3) 純PCBN燒結，在CBN聚晶體中也可以不加粘結劑直接燒結成聚晶立方氮化硼。CBN在燒結時出現(xiàn)再結晶和晶粒長大過程，燒結后的CBN多晶體的晶粒已不是原來的CBN單晶體顆粒。這種PCBN刀具耐磨性好，使用壽命長，但較脆且溫度條件苛刻，難以制成高韌性及大尺寸的刀片。
3、PCBN的特性
PCBN的耐熱性可達1400~1500℃，在800℃時的硬度相當于ALO-TiC陶瓷的常溫硬度；CBN材料的導熱系數(shù)低于金剛石但大大高于硬質合金，并且隨著切削溫度的提高，PCBN刀具的導熱系數(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；CBN與不同材料的摩擦因數(shù)很低，在加工過程中切削力很小；由于PCBN刀具材料具有上述優(yōu)點，所以它是最適合用于高速條件下的干式切削加工的刀具材料。
PCBN刀具在使用時需注意盡量不使用水溶性切削液，因為CBN易在1000℃產(chǎn)生水解作用，造成刀具嚴重磨損。
