自从几十年前材料科学家们采用类似合成人造金刚石的工艺方法首次合成出聚晶立方氮化硼（PCBN）以来，PCBN刀具在机械加工中的应用已日渐广泛。PCBN材料的硬度仅次于金刚石，但与金刚石刀具不同的是，PCBN刀具能够用于切削加工铁族合金，甚至包括硬度高于HRC60的淬硬钢。
    根据实际加工需求不断开发出的PCBN新牌号以及对PCBN材料机理和性能认识的不断深化，正在推动PCBN刀具的应用范围不断扩展。如今，PCBN刀具已成功应用于淬硬钢、铸铁、超级合金以及高硬表面层等材料的车削、钻削和铣削加工。
    PCBN刀片新牌号及应用技术发展现状
    近年来，新开发的PCBN牌号的CBN晶粒含量从低（50％～60％）到高（80％或更高）已形成了较完整的产品牌号系列，基于不同CBN含量刀片牌号的切削加工技术也取得了令人瞩目的进展。一般来说，CBN含量较高（80％以上）的PCBN刀片牌号用于加工粉末合金（P/M）材料和铸铁；CBN含量较低的PCBN刀片牌号则比较适合淬硬钢的连续切削加工。在硬切削加工中，低含量PCBN牌号在刀具尺寸保持性和加工表面光洁度上通常要优于高含量PCBN牌号。
    Kyocera Industrial Ceramics公司新开发的KBN510、KBN525两种PCBN刀片属于CBN含量较低的牌号，适用于淬硬钢的切削加工。这两种牌号的特点是材料中的CBN晶粒大小一致且分布均匀，从而提高了刀片的韧性，且抗冲击和断续切削的能力更强。该公司新开发的另一种PCBN牌号的CBN含量较高，主要适用于铸铁的切削加工。
    虽然标准的PCBN刀片为人们所熟悉的黑色未涂层刀片，但现在各种涂层PCBN刀片的使用也日益增多。在切削加工中，PCBN刀片涂层有助于操作者监控刀尖的磨损情况，在加工某些工件材料时还可以改善刀具寿命和提高切削速度，尤其在硬切削加工中，TiAlN类涂层能有效延长PCBN刀片的使用寿命。
    PCBN刀片涂层主要采用PVD工艺，这是因为CVD涂层工艺的高温容易引起PCBN复合片与基体剥离，还会影响刀片的焊接质量。TiN涂层可以改善PCBN刀片的润滑性、散热性和排屑流畅性。此外，金色的TiN涂层使操作者易于辨别已磨损的切削刃，从而小心操作，避免加工过程恶化，这样就可利用更多刀尖进行加工，达到节省刀具费用的目的。
    PCBN刀具的另一个技术进展是整体PCBN刀片在某些加工领域正逐渐取代焊接PCBN刀尖的硬质合金刀片。虽然整体PCBN刀片的价格高于焊接PCBN刀片，但由于刀片寿命更长，每片刀片加工的工件数更多，因此仍具有不错的性价比。使用整体PCBN刀片需要掌握多切削刃（4刃、6刃或8刃）加工技术，通过降低每刃切削加工成本，充分发挥整体PCBN刀片的性能优势。
    Seco-Carboloy公司开发的几种整体PCBN刀片牌号（包括用于加工灰铸铁的通用牌号CBN200）可实现对淬硬钢和淬硬粉末合金（P/M）材料的粗加工。这些整体PCBN刀片上设计了定位销孔，便于刀片在刀夹或铣刀刀体上实现可靠定位。
    随着PCBN刀具切削技术的发展，PCBN刀片几何形状的优化设计对于提高PCBN刀具的切削效率也开始发挥日益重要的作用。PCBN复合片的硬度极高，使得PCBN刀尖几何形状的成型相当困难。Kyocera公司开发的几种PCBN刀片牌号在支承钎焊PCBN复合片的硬质合金基体上成型加工出经优化设计的BB断屑槽，这种断屑槽可使切屑更好地卷曲成形并脱离切削刃，从而可改善刀具的切屑控制能力，在加工某些工件材料时（如硬度呈梯度分布的表面淬硬材料，随着切削的深入，材料会逐渐变软或变粘），有利于提高工件的表面光洁度。BB断屑槽有三种不同的槽型，采用何种槽型则取决于刀片刀尖上PCBN复合片的尺寸大小。
    硬车削加工是PCBN刀具今后的一个主要应用领域。硬车削通常是指工件硬度高于HRC45的车削加工。在汽车制造业，硬车削精加工的应用正日益增多，并有望成为磨削加工的替代工艺。硬车削可以作为许多工件的最终精加工工序。虽然对于某些精度要求较高的工件（如轴承件），硬车削加工后还需进行二次精加工，但如采用磨削加工方式，也同样需要二次精磨。相比之下，车床的运行费用比磨床更省，硬车削的工具成本也比磨削低得多，因此具有更好的加工经济性。工程师们正越来越多地考虑采用PCBN刀具对淬硬零件进行单点切削加工。不过，磨削加工仍然有其用武之地，虽然单点切削可以获得不错的微观光洁度，但仍会在工件表面留下刀痕。
    机床、夹具、刀具等工艺系统的刚性对于硬车削加工的成败至关重要。此外，像刀具悬伸量、顶尖悬伸长度、工件装夹方式等细节都可能对加工结果产生很大影响。硬车削加工的另一个特殊问题是振颤（chatter），它通常是由工艺系统产生共振所引起，必须采取措施予以消除。
    在汽车制造业，PCBN刀具在铣削加工中的应用也越来越多，例如对铸铁传动箱体的面铣加工等。此外，在模具制造业，PCBN铣削也得到了广泛应用。用PCBN刀具对粗加工后进行淬硬处理的模具进行精加工，可获得非常不错的表面光洁度，刀具寿命也显著提高。由于大部分切削余量是在模具淬硬处理前的粗加工中切除，因此半精加工的最大切削深度为1～1.5mm，精加工的切深量更小。适合PCBN铣削的最小工件硬度约为HRC54～56。一般来说，工件材料越硬，PCBN刀具的寿命也越长。
    无论使用PCBN刀片还是硬质合金刀片，采用高速切削方式均可减少甚至省略原来的精加工工序。PCBN铣削对加工机床的刚性和装夹可靠性要求较高，以保证将加工振动和振颤减至最小。为保证刀具可靠夹紧，推荐采用HSK夹头或其它可实现刀具与主轴端面和锥面同时接触夹紧的工具系统。为减小加工振动和振颤，还必须保证工件的夹紧牢固可靠。此外，带定位孔的整体PCBN刀片也能提高刀片在刀体上的定位精度和可靠性。
    PCBN刀具新产品介绍
    下面是部分刀具制造商近期推出的一些较具代表性的PCBN刀具新产品：
    （1）埃莫克公司（Emuge Corp.）的CBN立铣刀
    据称，该立铣刀用于粗铣加工的使用寿命可达硬质合金铣刀寿命的50倍，能够加工硬度达HRC66的淬硬钢、铸钢、镍基和钴基合金等。铣刀类型包括球头立铣刀、环面立铣刀和平头立铣刀，刀片尺寸为4～12mm。