在机械加工领域，刀具的锋利度直接关系到切削加工的质量、效率以及加工成本。CBN 刀具作为一种高性能的切削刀具，以其高硬度、高热稳定性和良好的耐磨性等特点，在切削难加工材料方面展现出独特的优势。然而，要充分发挥 CBN 刀具的潜力，深入研究其锋利度的影响因素和评估方法具有极为重要的意义。
前角
前角的大小对 CBN 刀具的锋利度有着显著影响。较大的正前角可以减小切削变形，使切屑更容易流出，从而在一定程度上提高刀具的锋利感。但正前角过大可能会削弱刀具的强度，导致刀具容易破损。负前角则能增强刀具的强度，适用于切削高硬度材料，但会增加切削力和切削热，对刀具锋利度产生不利影响。
后角
后角主要作用是减少刀具后刀面与已加工表面之间的摩擦和磨损。合适的后角可以保持刀具刃口的锋利性，防止后刀面磨损过快而使刀具变钝。如果后角过小，后刀面与工件之间的摩擦增大，切削热增加，容易引起刀具刃口的磨损和破损；后角过大则会降低刀具的强度和散热能力。
刃口半径
刃口半径是衡量 CBN 刀具锋利度的关键几何参数之一。较小的刃口半径意味着刀具刃口更加锋利，能够实现更精细的切削，降低切削力和表面粗糙度。但过小的刃口半径会使刀具刃口的强度降低，在切削过程中容易产生崩刃现象。在实际应用中，需要根据加工材料的特性和加工要求合理选择刃口半径。
磨粒尺寸
CBN 磨粒的尺寸大小直接影响刀具的切削性能和锋利度。较小尺寸的磨粒可以形成更细密的切削刃，在切削时能够产生较小的切削力和较好的表面加工质量，有利于提高刀具的锋利度。然而，过小的磨粒尺寸可能导致刀具的耐磨性下降，在长时间切削过程中容易磨损，影响刀具的使用寿命。
磨粒浓度
磨粒浓度是指 CBN 刀具中磨粒所占的体积比例。合适的磨粒浓度能够保证刀具在切削过程中有足够的切削刃参与切削，同时维持刀具的强度和耐磨性。磨粒浓度过高，会使刀具的结合剂相对减少，影响磨粒的把持力，容易导致磨粒脱落；磨粒浓度过低，则刀具的切削能力不足，锋利度下降。
磨粒品质
CBN 磨粒的品质包括其硬度、韧性、结晶完整性等方面。高品质的 CBN 磨粒具有更高的硬度和较好的韧性，能够在切削过程中保持良好的切削性能，刃口不易破损，从而有助于保持刀具的锋利度。例如，优质的 CBN 磨粒在切削高硬度合金材料时，能够有效地抵抗切削力的冲击和磨损，使刀具长时间保持锋利的切削状态。
烧结工艺
在 CBN 刀具的制造过程中，烧结工艺是关键环节。烧结温度、压力和时间等参数的控制对刀具的微观结构和性能有着重要影响。合适的烧结工艺可以使 CBN 磨粒与结合剂之间形成良好的结合界面，提高刀具的整体强度和耐磨性，进而有利于保持刀具的锋利度。如果烧结工艺不当，可能导致磨粒与结合剂结合不牢，在切削过程中磨粒容易脱落，使刀具刃口迅速变钝。
刃磨工艺
刃磨工艺直接决定了 CBN 刀具的刃口质量和锋利度。先进的刃磨技术能够精确控制刃口的几何形状和表面质量，减少刃口的缺陷和微观裂纹。例如，采用高精度的数控刃磨设备和合适的刃磨参数，可以获得较小的刃口半径和光滑的刃口表面，提高刀具的锋利度。同时，刃磨过程中的冷却和润滑条件也会影响刃口的质量，良好的冷却润滑可以避免刃口烧伤和磨损，保持刀具的锋利性。
切削力是切削过程中的重要物理量，与 CBN 刀具的锋利度密切相关。当刀具锋利度较高时，切削变形较小，切削力相对较低。通过测量切削过程中的主切削力、进给力和切深抗力等分量，可以间接评估刀具的锋利度。例如，在切削相同材料和加工参数条件下，如果某把 CBN 刀具的切削力明显低于其他刀具，则可以推断该刀具具有较高的锋利度。然而，切削力还受到加工材料特性、切削参数等多种因素的影响，因此在使用切削力评估刀具锋利度时，需要综合考虑这些因素，建立合理的评估模型。
已加工表面的粗糙度是衡量 CBN 刀具切削性能和锋利度的重要指标之一。锋利的刀具能够在工件表面形成较为光滑的加工表面，表面粗糙度值较小。在切削实验中，可以使用表面粗糙度仪测量已加工表面的粗糙度参数，如算术平均粗糙度 Ra、轮廓最大高度 Rz 等。如果 CBN 刀具加工后的表面粗糙度满足加工要求且数值较小，则说明该刀具具有较好的锋利度。但需要注意的是，表面粗糙度除了受刀具锋利度影响外，还与切削速度、进给量、切削深度等切削参数以及工件材料的性质有关，所以在评估时需要对这些因素进行控制和分析。
刀具在切削过程中的磨损形态能够反映其锋利度的变化情况。对于 CBN 刀具，常见的磨损形式有前刀面磨损、后刀面磨损、刃口崩刃和磨粒脱落等。当刀具锋利度较高时，在切削初期主要表现为轻微的后刀面磨损，随着切削时间的增加，磨损逐渐均匀地发展。如果刀具出现严重的刃口崩刃或大量磨粒脱落现象，则表明刀具已经变钝。通过定期观察和分析 CBN 刀具的磨损形态，可以判断刀具的锋利度状态，并及时采取相应的措施，如更换刀具或调整切削参数等，以保证切削加工的质量和效率。
为了深入研究 CBN 刀具锋利度的影响因素和评估方法，设计了一系列切削实验。实验采用不同几何参数（前角、后角、刃口半径）、不同 CBN 磨粒特性（磨粒尺寸、浓度、品质）以及不同制造工艺（烧结工艺和刃磨工艺）的 CBN 刀具，对特定的难加工材料（如淬硬钢）进行切削加工。在切削过程中，测量切削力、表面粗糙度，并观察刀具的磨损形态。
刀具几何参数对锋利度的影响
实验结果表明，在一定范围内，增大正前角可以降低切削力和表面粗糙度，提高刀具的锋利度，但当正前角超过某一临界值时，刀具的破损风险增加。合适的后角能够有效减少后刀面磨损，保持刀具刃口的锋利性，其中后角在 5° - 10° 之间时，刀具的综合性能较好。刃口半径越小，刀具的切削力和表面粗糙度越小，锋利度越高，但刃口半径小于 5μm 时，刃口崩刃现象明显增多。
CBN 磨粒特性对锋利度的影响
较小尺寸的 CBN 磨粒在切削时能够获得较小的切削力和较好的表面质量，如磨粒尺寸为 5 - 10μm 时，刀具的锋利度表现较好。合适的磨粒浓度能够保证刀具的切削性能和锋利度，当磨粒浓度在 50% - 70% 之间时，刀具在切削过程中磨粒脱落现象较少，切削力和表面粗糙度较为稳定。高品质的 CBN 磨粒能够显著提高刀具的耐磨性和锋利度，在长时间切削过程中，刃口能够保持较好的状态。
刀具制造工艺对锋利度的影响
优化的烧结工艺可以提高刀具的结合强度和整体性能，使刀具在切削过程中磨粒与结合剂结合牢固，刃口不易变钝。例如，采用较高的烧结温度和适当的压力、时间组合，可以获得较好的刀具微观结构。先进的刃磨工艺能够精确控制刃口质量，刃磨后的刀具刃口半径小且表面光滑，在切削实验中表现出较高的锋利度，如采用数控刃磨设备结合合适的砂轮和刃磨参数，可以有效提高刀具的锋利度。
同时，通过对切削力、表面粗糙度和刀具磨损形态的综合分析发现，这三种评估方法之间存在一定的关联性。当刀具的切削力较低时，通常其加工表面的粗糙度也较小，且刀具的磨损形态较为轻微，表明刀具具有较高的锋利度；反之，当切削力较大、表面粗糙度较差且刀具磨损严重时，刀具的锋利度较低。
CBN 刀具的锋利度受到多种因素的影响，包括刀具几何参数、CBN 磨粒特性和刀具制造工艺等。合理选择刀具的前角、后角和刃口半径，优化 CBN 磨粒的尺寸、浓度和品质，以及采用先进的烧结工艺和刃磨工艺，能够有效提高 CBN 刀具的锋利度。
基于切削力、表面粗糙度和刀具磨损形态的评估方法可以从不同角度对 CBN 刀具的锋利度进行评估。这些评估方法各有优缺点，在实际应用中需要综合考虑多种因素，建立科学合理的评估体系，以便准确判断 CBN 刀具的锋利度状态。
通过实验研究进一步验证了影响因素与评估方法之间的关系，为 CBN 刀具在切削加工中的应用提供了理论依据和实践指导。在未来的研究中，可以进一步探索新的影响因素和评估方法，不断提高 CBN 刀具的性能和应用水平，以满足日益增长的高性能切削加工需求。
综上所述，对 CBN 刀具锋利度的深入研究有助于推动 CBN 刀具技术的发展和在工业领域的更广泛应用，提高切削加工的整体效率和质量，为现代制造业的发展提供有力的技术支撑。
