以下為PCBN刀具常見的幾種磨損破壞方式

A. 機(jī)械磨損

       切削加工時，刀具與工件之間的高速相對運(yùn)動引起劇烈摩擦，工件材料中的硬質(zhì)點(diǎn)對刀具表面具有劃傷作用，這種由機(jī)械摩擦引起的刀具磨損是最常見的磨損因素之一。由于PCBN刀具的硬度相對被加工材料要高得多，因此其機(jī)械磨損并不明顯。

B. 粘結(jié)劑磨損

       PCBN刀具由CBN晶粒與結(jié)合劑混合燒結(jié)而成。切削加工時，作為粘結(jié)劑的陶瓷或金屬首先被磨耗，從而使CBN晶粒凸出刀具表面而受力松動，直至剝落。

氧化磨損

       在一定條件下，CBN可與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，氧置換出CBN中的氮并生成B2O3，氧化結(jié)果造成CBN晶體晶面凹陷、晶棱縮小，使刀具產(chǎn)生“鈍化”現(xiàn)象。CBN在650℃時開始氧化(此時有N2釋出)，在1035℃時氧化加劇，其化學(xué)反應(yīng)式為：4BN(CBN)+3O2→2N2↑+ 2B2O3

       水在高溫下也可與CBN發(fā)生反應(yīng)，其化學(xué)反應(yīng)式為：BN(CBN)+3H2O→H3BO3+ NH3

       由于這種“水解”作用可導(dǎo)致CBN磨損，因此采用PCBN刀具切削時一般應(yīng)避免使用水劑切削液。

C. 逆轉(zhuǎn)化(相變)磨損

       CBN在1234℃時會發(fā)生CBN→HBN(六方氮化硼)的逆轉(zhuǎn)化，這種轉(zhuǎn)化起始于晶界微晶區(qū)，已轉(zhuǎn)化為HBN的部分因硬度極低而失去切削能力，極易被高速運(yùn)動的“熱切屑流”帶走，從而導(dǎo)致PCBN刀具磨損，這種磨損稱為逆轉(zhuǎn)化磨損(也稱相變磨損)。PCBN刀具在高溫(>1200℃)下切削一段時間后，刀刃部分的高溫區(qū)有時會出現(xiàn)由許多小凹坑構(gòu)成的不均勻“麻斑”，這是因?yàn)榍邢鳒囟瘸^了CBN→HBN轉(zhuǎn)化的臨界溫度所致。產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)化磨損后的刀具表面白色“麻斑”實(shí)際就是CBN單晶脫落后殘留的、已轉(zhuǎn)化的HBN。在CBN→HBN的逆轉(zhuǎn)化中，氧和氧化物起到了催化劑的作用。與此相反，金屬鈷可通過降低氧化氣氛而抑制CBN→HBN轉(zhuǎn)化傾向。

D. 化學(xué)磨損

       PCBN刀具在高溫、高壓、高速條件下進(jìn)行切削加工時，刀具工作層與被加工材料及周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)生成物被溶化后，在刀具前刀面上將形成一層液態(tài)薄膜，其成分主要為化學(xué)反應(yīng)生成的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等(如B2O3、Fe-FeB2共晶體)，另外還有一些金屬間化合物。這種液態(tài)薄膜對PCBN刀具的磨損具有較大影響。當(dāng)切削速度較低時，液態(tài)薄膜的粘度較大，易被切屑粘結(jié)帶走，因此刀具磨損較為嚴(yán)重；隨著切削速度的升高，切削溫度上升，液態(tài)薄膜動力粘度下降，對刀—屑間的摩擦可起到明顯的潤滑作用，且BN在薄膜中已飽和，此時液態(tài)薄膜可起到保護(hù)層的作用，防止成分?jǐn)U散和化學(xué)磨損的進(jìn)一步發(fā)展，故刀具磨損較小。切削試驗(yàn)表明，刀具結(jié)合劑中的Al含量越高，刀具后刀面的磨損速度越快，刀具壽命越短。

E. 擴(kuò)散磨損

       CBN對鐵族元素(Fe、Ni、Co等)具有很強(qiáng)的化學(xué)惰性。有研究表明：在CBN晶粒與電解鐵的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)中(1200℃，加熱30min)未發(fā)現(xiàn)兩者之間相互擴(kuò)散；在PCBN與55鋼的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)中(1200℃，加熱30min)發(fā)現(xiàn)，CBN聚晶后，刀具中的B、Co向Fe中有少量擴(kuò)散。另外的加熱實(shí)驗(yàn)表明：TiN基、TiC基PCBN刀具中的Al與被加工材料中的Ni發(fā)生了擴(kuò)散；Co基PCBN刀具中的Co與被加工材料中的Ni也發(fā)生相互擴(kuò)散；若刀具材料中含有Ni，則擴(kuò)散磨損更為嚴(yán)重。另外，當(dāng)PCBN刀具結(jié)合劑中含有Al、被加工材料中含有Si時，Si會向刀具中擴(kuò)散并與Al結(jié)合形成SiAlON，從而導(dǎo)致刀具磨損。有研究表明：幾種刀具材料與鐵之間的相互擴(kuò)散強(qiáng)度由大到小依次為：金剛石→碳化硅→立方氮化硼→氧化鋁；而它們與鈦合金之間的相互擴(kuò)散強(qiáng)度的大小順序則剛好相反，分別為：氧化硅→立方氮化硼→碳化硅→金剛石。

F. 粘結(jié)磨損

       雖然CBN對鐵族元素具有較高化學(xué)惰性，但對其它元素并非如此。PCBN刀具在一定壓力和溫度條件下進(jìn)行切削時，隨著切屑不斷流出，刀尖與被加工材料均不斷裸露出新鮮表面，不可避免地要產(chǎn)生元素間的相互擴(kuò)散，擴(kuò)散結(jié)果使CBN的惰性不斷降低，與合金元素的親合傾向不斷增加，并為粘結(jié)磨損創(chuàng)造了條件。由于切削時切屑、工件與刀具前、后刀面之間存在劇烈摩擦和較大壓力，促使它們之間發(fā)生粘結(jié)。當(dāng)雙方的相對運(yùn)動使粘結(jié)區(qū)材料發(fā)生破裂而被一方帶走時，就造成了PCBN刀具的粘結(jié)磨損。研究表明：粘結(jié)磨損一般是以微粒脫落的形式出現(xiàn)。金屬Ni會增大刀具與工件材料間的粘結(jié)強(qiáng)度，從而加劇粘結(jié)磨損。

G. 微裂解磨損

       PCBN是由無數(shù)微小而無方向相性的CBN單晶組成。在CBN聚晶過程中，通過觸媒或添加劑向材料中擴(kuò)散進(jìn)去一些“雜質(zhì)”(如Si、Ca、Cu等元素)，這些“雜質(zhì)”存在于晶界間。由于晶界為雜質(zhì)富集區(qū)，強(qiáng)度相對薄弱，從某種意義上可視為“裂紋”(稱為“精細(xì)裂紋”)。此外，在先天或加工條件(即使燒結(jié)良好)作用下，在原始晶粒內(nèi)部以及晶界處均存在著內(nèi)應(yīng)力。“精細(xì)裂紋”和內(nèi)應(yīng)力的存在導(dǎo)致聚晶體的實(shí)際強(qiáng)度遠(yuǎn)低于其理論值。PCBN刀具切削時，刀刃部微小單晶顆粒脫落現(xiàn)象稱為微裂解，數(shù)個CBN顆粒的剝落稱為微崩刃。微裂解與微崩刃混雜磨損是超硬刀具材料特有的磨損類型。

       PCBN刀具切削時，由于熱切屑流的摩擦與刮研、被加工材料材質(zhì)不均導(dǎo)致的微沖擊、機(jī)床—工件—刀具系統(tǒng)的振動等因素，使聚晶體首先在晶界處產(chǎn)生裂紋，單晶顆粒的非連續(xù)脫落造成刀具的微裂解和微崩刃，在刃口處形成凸凹不平的裂解區(qū)并不斷擴(kuò)大，直至引起裂斷。

H. 非正常磨損

      非正常磨損主要指PCBN刀具的崩刃型破損(CBN團(tuán)塊崩落)。產(chǎn)生崩刃型破損的原因與切削條件選用不當(dāng)、刀具使用不合理、加工設(shè)備條件差、操作者缺乏經(jīng)驗(yàn)等因素有關(guān)(有時也與復(fù)合片質(zhì)量問題有關(guān))。刀具刃磨質(zhì)量不高也是造成刀具碎裂的一個重要因素。刃磨時在刀具表面留下的劃痕會大大降低刀具強(qiáng)度，進(jìn)而會使CBN晶粒從劃痕處脫落，造成刀具的微裂解磨損和微崩刃，直至刀具破損。