در صنعت ماشینکاری مدرن، کار با فولادهای سخت شده و آلیاژهای پرمقاومت همواره یکی از چالش‌های بزرگ تولید کنندگان بوده است. ابزارهای کاربایدی سنتی اگرچه برای بسیاری از کاربردها مناسب هستند، اما در برابر مواد با سختی بالا به سرعت فرسوده می‌شوند و محدودیت‌های جدی دارند. در این میان، مواد CBN یا نیترید بور مکعبی به عنوان یک راهکار انقلابی در صنعت ابزارهای تراشکاری ظهور کرده و توانسته است استانداردهای جدیدی در ماشینکاری مواد سخت ایجاد کند.

CBN چیست؟ شناخت ماده و ویژگی‌های آن

نیترید بور مکعبی که به اختصار CBN نامیده می‌شود، یک ماده مصنوعی است که تحت فشار و دمای بسیار بالا از ترکیب عناصر بور و نیتروژن ساخته می‌شود. این ماده دومین ماده سخت شناخته شده در جهان پس از الماس است و به همین دلیل خواص استثنایی برای کاربردهای ماشینکاری دارد.

ساختار کریستالی CBN بسیار شبیه الماس است، اما برتری بزرگ آن در این است که برخلاف الماس که در دماهای بالا با فلزات آهنی واکنش شیمیایی داده و به سرعت فرسوده می‌شود، CBN از پایداری شیمیایی بالایی در برابر فولادها و آلیاژهای آهنی برخوردار است. این ویژگی باعث شده که CBN گزینه ایده‌آل برای ماشینکاری فولادهای سخت شده باشد.

ترکیبات و درجات مختلف CBN

ابزارهای CBN در درجات مختلفی تولید می‌شوند که هر کدام برای کاربردهای خاصی طراحی شده‌اند. تفاوت اصلی این درجات در میزان محتوای CBN و نوع ماده چسباننده (بایندر) است که دانه‌های CBN را به یکدیگر متصل می‌کند.

درجات با محتوای بالای CBN که معمولاً بین ۸۵ تا ۱۰۰ درصد CBN دارند، مقاومت سایشی بسیار بالایی ارائه می‌دهند و برای عملیات فینیشینگ و پرداخت نهایی قطعات، ایده‌آل هستند. این درجات، معمولاً دانه‌های ریزتری دارند و می‌توانند صافی سطح فوق‌العاده‌ای ایجاد کنند.

در مقابل، درجات با محتوای پایین‌تر CBN که معمولاً بین ۴۰ تا ۶۰ درصد CBN دارند و بقیه آن را بایندرهای سرامیکی یا فلزی تشکیل می‌دهند، چقرمگی بیشتری دارند. این درجات برای برش‌های منقطع و عملیات زبری که ابزار در معرض ضربه قرار می‌گیرد، مناسب‌تر هستند. بایندرهای معمول شامل کارباید تیتانیوم، نیترید تیتانیوم و سایر سرامیک‌های پیشرفته هستند که ویژگی‌های خاصی مانند مقاومت شیمیایی بالا یا افزایش چقرمگی را فراهم می‌کنند.

مقایسه جامع CBN با کارباید

یکی از مهم‌ترین بخش‌های این بررسی، مقایسه دقیق ابزارهای CBN با ابزارهای کاربایدی متداول است که همچنان پرکاربردترین نوع ابزار در صنعت محسوب می‌شوند.

سختی و مقاومت سایشی

سختی کارباید تنگستن معمولاً در حدود ۱۳۰۰ تا ۲۲۰۰ نیوپ است، در حالی که CBN سختی بین ۳۵۰۰ تا ۴۵۰۰ نیوپ دارد. این تفاوت عظیم در سختی به معنای آن است که ابزارهای CBN می‌توانند مواد با سختی بالای ۴۵ راکول را به راحتی تراشکاری کنند، در حالی که ابزارهای کاربایدی معمولاً در سختی‌های بالاتر از ۵۵ راکول به شدت دچار مشکل می‌شوند و عمر ابزار بسیار محدودی دارند.

برای تراشکاری فولادهای سخت شده حدود ۷۰۰ ویکرز، ابزار برشی نیاز به سختی حداقل ۲۱۰۰ ویکرز دارد. ابزارهای کاربایدی معمولی با سختی ۱۵۰۰ ویکرز برای چنین کاربردهایی محدودیت دارند. CBN با سختی بیش از ۷۰۰۰ ویکرز می‌تواند این مواد سخت را به راحتی تراشکاری کند.

پایداری حرارتی

یکی از برتری‌های بزرگ CBN نسبت به کارباید، پایداری حرارتی فوق‌العاده آن است. ابزارهای کاربایدی در دماهای بالاتر از ۸۰۰ تا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد شروع به نرم شدن می‌کنند و لبه برنده خود را از دست می‌دهند. اما CBN می‌تواند سختی خود را تا دماهای ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد و حتی بالاتر حفظ کند.

این ویژگی به معنای آن است که ابزارهای CBN می‌توانند با سرعت‌های برشی بسیار بالاتر کار کنند. در حالی که سرعت برشی معمول برای کارباید در ماشینکاری فولاد سخت شده حدود ۶۰ تا ۱۰۰ متر در دقیقه است، CBN می‌تواند با سرعت‌های ۱۲۰ تا ۲۰۰ متر در دقیقه و حتی بیشتر کار کند.

عمر ابزار

تفاوت عمر ابزار بین CBN و کارباید چشمگیر است. در بسیاری از کاربردها، ابزارهای CBN می‌توانند ۲ تا ۱۰ برابر و در برخی موارد خاص حتی تا ۲۰۰۰ برابر بیشتر از ابزارهای کاربایدی دوام بیاورند. این افزایش عمر ابزار به طور مستقیم به کاهش زمان توقف ماشین برای تعویض ابزار، افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌های نهایی تولید منجر می‌شود.

در یک مطالعه موردی در صنعت خودروسازی، استفاده از اینسرت‌های CBN برای تراش چرخ‌ دنده‌های سخت شده نسبت به کارباید، عمر ابزار را ۵ تا ۸ برابر افزایش داد و زمان چرخه تولید را ۳۰ درصد کاهش داد.

قابلیت برش مواد مختلف

ابزارهای کاربایدی برای مواد با سختی تا ۵۵ راکول C مناسب هستند، اما با کاهش شدید سرعت برشی و عمر ابزار محدود. ابزارهای CBN می‌توانند مواد با سختی ۴۵ تا ۷۰ راکول را به صورت موثر تراشکاری کنند، که شامل:

• فولادهای یاتاقان سخت شده (مانند AISI 52100)

• فولادهای ابزار و قالب (مانند D2، H13، M2، S7)

• قطعات کیس هاردن شده مانند چرخ‌دنده‌ها و شفت‌ها

• قطعات سخت شده سطحی با القایی

• آلیاژهای چدن با سختی بالا

• مواد سینتر شده از متالورژی پودر

• آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت مانند اینکونل ۷۱۸

کیفیت سطح

ابزارهای CBN می‌توانند صافی سطحی فوق‌العاده با Ra در حدود ۰.۱ تا ۰.۴ میکرومتر تولید کنند، که قابل مقایسه با سنگ ‌زنی است. این کیفیت سطح با تلرانس‌های دقیق ابعادی در حد ±۰.۰۱ میلی‌متر قابل دستیابی است. در بسیاری از موارد، استفاده از CBN می‌تواند عملیات سنگ ‌زنی نهایی را حذف کند و فرآیند تولید را ساده‌تر و سریع‌تر نماید.

انواع ابزارهای CBN

اینسرت‌های تیپ CBN

متداول ‌ترین نوع ابزار CBN، اینسرت‌های تیپ هستند که در آن‌ها یک قطعه کوچک CBN روی یک پایه کاربایدی ایجاد می‌شود. این طراحی باعث می‌شود تا مقرون ‌به ‌صرفه‌تر باشد زیرا فقط در نقطه برش از ماده گران ‌قیمت CBN استفاده می‌شود. این نوع برای اکثر کاربردهای معمول تراشکاری سخت مناسب است.

تکنولوژی جدیدی به نام Wavy Joint توسط شرکت تانگلوی توسعه یافته که سطح تماس را تا ۱۶۰ درصد افزایش می‌دهد. این افزایش سطح تماس به ابزار اجازه می‌دهد با سرعت‌های بالاتر، عمق برش بیشتر و نرخ پیشروی بالاتر بدون خطر شکستگی یا آسیب لبه کار کند.

اینسرت‌های CBN جامد

این نوع ابزار تقریباً به طور کامل از CBN ساخته شده و گران ‌تر هستند، اما مزایایی دارند:

• تعداد لبه برشی بیشتر در هر اینسرت

• استحکام بیشتر در برش‌های بسیار سنگین

• انتقال حرارت بهتر در سراسر اینسرت

• مناسب برای تولید با حجم بالا که بیشترین عمر ابزار ضروری است

اشکال هندسی مختلف

اینسرت‌های CBN در اشکال استاندارد مختلفی ارائه می‌شوند:

• گرد (R): قوی‌ترین لبه برشی و مناسب برای عملیات زبری

• مربعی (S): لبه‌های قوی و گوشه‌های برشی متعدد برای کاربردهای عمومی

• الماسی ۸۰ درجه (C): همه‌کاره برای زبری و فینیش

• الماسی ۵۵ درجه (D): دسترسی خوب برای پروفیل ‌تراشی

• الماسی ۳۵ درجه (V): برای فینیش ظریف و پروفیل‌های پیچیده

پارامترهای برشی و بهینه‌سازی

سرعت برشی

برای ماشینکاری سخت با CBN، سرعت‌های برشی معمول بین ۸۰ تا ۲۰۰ متر در دقیقه است. برای مقایسه، همین کار با کارباید معمولاً در محدوده ۵۰ تا ۱۰۰ متر در دقیقه انجام می‌شود. این افزایش قابل توجه سرعت به معنای کاهش زمان چرخه و افزایش بهره‌ وری است.

برای مثال، در ماشینکاری فولاد ابزار سخت شده با سختی ۶۲ راکول C، سرعت برشی پیشنهادی با CBN حدود ۱۲۰ تا ۱۵۰ متر در دقیقه است، در حالی که با کارباید این سرعت باید به ۵۰ تا ۷۰ متر در دقیقه کاهش یابد.

نرخ پیشروی و عمق برش

نرخ‌های پیشروی معمول برای CBN بین ۰.۰۵ تا ۰.۲۵ میلی‌متر در دور است. برای عملیات فینیشینگ، نرخ‌های پایین‌تر (۰.۰۵ تا ۰.۱۲ میلی‌متر در دور) استفاده می‌شود تا صافی سطح عالی حاصل شود.

عمق برش برای پاس‌های نهایی معمولاً بین ۰.۰۵ تا ۰.۵ میلی‌متر است، اگرچه برخی درجات CBN می‌توانند عمق برش بیشتری را تحمل کنند.

برش خشک در مقابل خنک ‌کاری

بسیاری از کاربردهای مدرن CBN به صورت خشک انجام می‌شوند و این ترجیح داده می‌شود زیرا:

• از شوک حرارتی (تغییرات ناگهانی دما) که می‌تواند به CBN آسیب برساند، جلوگیری می‌کند

• هزینه خنک‌کننده مانند آب صابون و نگهداری آن حذف می‌شود

• محیط کار تمیزتر و دید بهتری فراهم می‌شود

اگر مواد خنک ‌کاری استفاده شود، باید فراوان، مستمر و با فشار بالا باشد. استفاده متناوب یا ناکافی از خنک ‌کننده بدتر از برش خشک است زیرا باعث شوک حرارتی می‌شود.

تحلیل اقتصادی و مقرون ‌به ‌صرفگی

هزینه اولیه در مقابل هزینه کل مالکیت

بی‌شک، اینسرت‌های CBN به طور قابل توجهی گران ‌تر از کارباید هستند. قیمت یک اینسرت CBN می‌تواند ۴ تا ۱۰ برابر بیشتر از یک اینسرت کاربایدی معادل باشد. اما این تنها بخشی از داستان است.

هنگام محاسبه هزینه واقعی، باید هزینه کل مالکیت را در نظر گرفت که شامل موارد زیر است:

• هزینه خود ابزار

• عمر ابزار و تعداد قطعات قابل تولید با هر لبه

• زمان توقف برای تعویض ابزار

• بهره‌وری افزایش‌ یافته به دلیل سرعت‌های برشی بالاتر

• کاهش یا حذف عملیات ثانویه مانند سنگ‌ زنی

• بهبود کیفیت و کاهش قطعات معیوب

در بسیاری از کاربردهای تولید با حجم متوسط تا بالا، هزینه هر قطعه با CBN در واقع کمتر از کارباید می‌شود.

مثال محاسباتی واقعی

فرض کنید برای تراش ۱۰۰۰ قطعه چرخ‌ دنده سخت شده:

با کارباید:

• قیمت هر اینسرت: ۱۰ دلار

• تعداد قطعات به ازای هر لبه: ۵۰ قطعه

• تعداد اینسرت مورد نیاز: ۲۰ عدد (۱۰۰۰ ÷ ۵۰)

• هزینه کل ابزار: ۲۰۰ دلار

• زمان ماشینکاری با سرعت ۷۰ متر در دقیقه: ۳۰ ساعت

• زمان توقف برای تعویض ابزار: ۲ ساعت (۲۰ بار × ۶ دقیقه)

• هزینه ماشین (۵۰ دلار در ساعت): ۱۶۰۰ دلار

با  CBN :

• قیمت هر اینسرت: ۶۰ دلار

• تعداد قطعات به ازای هر لبه: ۴۰۰ قطعه

• تعداد اینسرت مورد نیاز: ۳ عدد (۱۰۰۰ ÷ ۴۰۰)

• هزینه کل ابزار: ۱۸۰ دلار

• زمان ماشینکاری با سرعت ۱۴۰ متر در دقیقه: ۱۵ ساعت

• زمان توقف برای تعویض ابزار: ۰.۳ ساعت (۳ بار × ۶ دقیقه)

• هزینه ماشین: ۷۶۵ دلار

صرفه‌جویی کل: حدود ۸۵۵ دلار یا ۵۰ درصد کاهش هزینه در این سناریو.

بازگشت سرمایه در تولید حجیم

در تولیدات حجم بالا در صنایعی مانند خودروسازی، هوافضا و یاتاقان ‌سازی، استفاده از CBN می‌تواند بازگشت سرمایه را در کمتر از چند هفته فراهم کند. علاوه بر صرفه‌ جویی مستقیم هزینه، مزایای غیرمستقیم مانند ثبات کیفیت بیشتر، کاهش ضایعات و افزایش ظرفیت تولید نیز ارزش قابل توجهی دارند.

بازار جهانی و روندهای رشد

بازار جهانی اینسرت‌های CBN در حال رشد سریع است. ارزش بازار در سال ۲۰۲۳ حدود ۱.۵ میلیارد دلار بود و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۳۲ با نرخ رشد سالانه مرکب ۷.۲ درصد به حدود ۲.۹ میلیارد دلار برسد.

منطقه آسیا-اقیانوسیه با نرخ رشد ۶.۸ درصدی پیشتاز این رشد است، که ناشی از سرمایه ‌گذاری‌های فزاینده در فناوری‌های تولید پیشرفته و توسعه زیرساخت‌ها است. آمریکای شمالی نیز بازار قابل توجهی برای اینسرت‌های CBN است.

این رشد نشان ‌دهنده پذیرش فزاینده این فناوری در صنایع مختلف و تمایل سازندگان به استفاده از راهکارهای پیشرفته ‌تر برای افزایش بهره ‌وری است.

کاربردهای صنعتی

صنعت خودرو

در صنعت خودرو، CBN به طور گسترده برای ماشینکاری قطعات انتقال قدرت استفاده می‌شود:

• چرخ‌دنده‌های سخت شده جعبه دنده

• شفت‌های سخت شده

• رینگ‌های یاتاقان

• میل‌لنگ و میل‌ بادامک سخت شده سطحی

استفاده از CBN در این کاربردها اغلب عملیات سنگ‌ زنی را جایگزین کرده و زمان چرخه را تا ۵۰ درصد کاهش داده است.

صنعت هوافضا

در هوافضا، CBN برای ماشینکاری آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت مانند اینکونل و قطعات سخت شده فولادی استفاده می‌شود. درجه خاص BX815 از تانگلوی برای ماشینکاری اینکونل ۷۱۸ با سرعت بالا طراحی شده و صافی سطح عالی ارائه می‌دهد.

صنعت قالب‌ سازی

برای قالب‌ها و ماتریس‌های ساخته شده از فولادهای ابزار سخت شده،  CBN امکان ماشینکاری دقیق بعد از عملیات حرارتی را فراهم می‌کند، که تغییر شکل ناشی از عملیات حرارتی را حذف کرده و دقت ابعادی را افزایش می‌دهد.

نکات عملی برای موفقیت با CBN

سفتی و پایداری ماشین

استفاده موفق از CBN مستلزم ماشین ابزار سفت و پایدار است. ارتعاشات، دشمن بزرگ ابزارهای CBN هستند زیرا می‌توانند باعث ترک یا شکست لبه برشی شوند. اطمینان حاصل کنید که:

• ماشین دارای یاتاقان‌های با کیفیت بالا و بدون بازی است

• گیرش قطعه کار محکم و ایمن است

• فاصله اورهنگ ابزار تا حد امکان کم نگه داشته شود

• از نگهدارنده ابزار مناسب و با کیفیت استفاده شود

آماده‌سازی لبه

آماده‌سازی لبه برشی برای CBN بسیار مهم است. لبه‌های پخ شده (hone) یا پخ زاویه‌دار (chamfer) مقاومت لبه را در برابر شکستگی افزایش می‌دهند:

• برای برش‌های منقطع از پخ زاویه ‌دار قوی ‌تر استفاده کنید

• برای فینیش پخ سبک‌ تر مناسب است

• آماده‌سازی مناسب می‌تواند عمر ابزار را تا ۵۰ درصد افزایش دهد

نظارت بر سایش ابزار

پایش منظم سایش ابزار برای حفظ کیفیت ضروری است. انواع مختلف سایش شامل:

• سایش جناحی: فرسایش تدریجی روی سطح برجستگی

• سایش دهانه‌ای: حفره‌ای که در سطح شیبدار ایجاد می‌شود

• شکستگی یا تراشه خوردگی لبه

شناسایی نوع سایش به تشخیص علت و اصلاح پارامترها کمک می‌کند.

مقایسه کمی عملکرد CBN و کارباید

برای درک بهتر برتری CBN، بیایید به مقایسه عددی دقیق‌تری بپردازیم:

مقاومت در برابر دما

• کارباید تنگستن: حفظ سختی تا ۸۰۰-۹۰۰ درجه سانتی‌گراد

• CBN: حفظ سختی تا ۱۰۰۰-۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد

• برتری: CBN حدود ۳۰ درصد مقاومت حرارتی بیشتر

نرخ برداشت مواد

در ماشینکاری فولاد سخت شده ۶۰ راکول :

• کارباید: ۳۰-۵۰ سانتی‌متر مکعب در دقیقه

• CBN: ۱۰۰-۲۰۰ سانتی‌متر مکعب در دقیقه

• افزایش بهره ‌وری: ۲۰۰ تا ۳۰۰ درصد

دقت ابعادی

هر دو ماده می‌توانند تلرانس‌های بسیار دقیق ارائه دهند، اما CBN به دلیل ثبات بیشتر در دماهای بالا:

• کارباید: تلرانس ±۰.۰۱ تا ±۰.۰۲ میلی‌متر

• CBN: تلرانس ±۰.۰۰۵ تا ±۰.۰۱ میلی‌متر برای فینیش نهایی

میزان مصرف انرژی

به دلیل سرعت برشی بالاتر و زمان ماشینکاری کمتر:

• CBN می‌تواند مصرف انرژی کل به ازای هر قطعه را تا ۴۰ درصد کاهش دهد

مزایای محیط زیستی و پایداری

استفاده از ابزارهای CBN مزایای زیست‌محیطی قابل توجهی نیز دارد:

کاهش مصرف خنک ‌کننده

بسیاری از عملیات CBN به صورت خشک انجام می‌شوند که منجر به:

• مصرف آب صابون را به صفر می توان رساند

• حذف هزینه دفع و تصفیه خنک‌کننده‌های آلوده

• کاهش ردپای کربنی

افزایش عمر ابزار

عمر طولانی‌تر ابزار به معنای:

• کاهش تولید ضایعات فلزی از ابزارهای مستعمل

• کاهش مصرف منابع برای تولید ابزارهای جدید

• کاهش حمل و نقل مرتبط با تأمین ابزار

بهینه‌سازی انرژی

زمان ماشینکاری کمتر و حذف عملیات سنگ ‌زنی:

• کاهش قابل توجه مصرف برق

• کاهش انتشار CO2 در چرخه تولید

پیش‌نیازهای فنی برای استفاده از CBN

برای بهره‌ برداری موفق از ابزارهای CBN، برخی پیش‌نیازها باید برآورده شود:

مشخصات ماشین ابزار

• قدرت اسپیندل: حداقل ۱۵ کیلووات برای عملیات متوسط

• سرعت دورانی: حداقل ۳۰۰۰ دور در دقیقه برای کاربردهای معمول

• سفتی استاتیک: ماشین باید از نوع سنگین یا با دقت بالا باشد

• سیستم کنترل CNC: کنترل دقیق پارامترها ضروری است

سیستم گیرش

• نگهدارنده‌های ابزار با دقت بالا (تپش کمتر از ۰.۰۰۵ میلی‌متر)

• سیستم‌های هیدرولیک یا کولت با نیروی گیرش بالا برای قطعه کار

• استفاده از گیج‌ها و فیکسچرهای سفت و محکم

دانش فنی

• آموزش اپراتورها در زمینه ویژگی‌های خاص CBN

• آشنایی با تشخیص انواع سایش

• توانایی بهینه‌سازی پارامترها بر اساس نتایج

چالش‌ها و محدودیت‌های CBN

علی‌رغم مزایای فراوان، CBN محدودیت‌هایی نیز دارد:

هزینه اولیه بالا

بزرگ‌ترین مانع پذیرش CBN، قیمت بالای آن است. برای کارگاه‌های کوچک با حجم تولید پایین، سرمایه‌گذاری اولیه ممکن است توجیه اقتصادی نداشته باشد.

شکنندگی نسبی

CBN نسبت به کارباید شکننده‌تر است. در صورت عدم رعایت شرایط مناسب:

• احتمال شکست ناگهانی لبه وجود دارد

• حساسیت بالا به ارتعاشات و ضربات

• نیاز به دقت بیشتر در راه‌اندازی

محدودیت در برخی مواد

CBN برای همه مواد مناسب نیست:

• در مواد نرم و غیر آهنی مانند آلومینیوم کارایی ندارد

• برای فولادهای نرم (زیر ۴۵ راکول C) اقتصادی نیست

• آلیاژهای تیتانیوم خالص را به خوبی تراشکاری نمی‌کند

نیاز به تخصص

استفاده بهینه از CBN نیازمند:

• دانش فنی بالاتر نسبت به کارباید

• تجربه در تنظیم پارامترها

• توانایی عیب‌یابی مسائل پیچیده‌تر

نوآوری‌های اخیر در فناوری CBN

صنعت ابزارهای CBN دائماً در حال تکامل است:

پوشش‌های پیشرفته

توسعه پوشش‌های چندلایه PVD ویژه برای CBN که:

• مقاومت در برابر سایش اکسیداسیون را افزایش می‌دهند

• عمر ابزار را تا ۵۰ درصد بیشتر می‌کنند

• برای فولادهای سخت شده بهینه شده‌اند

تکنولوژی WavyJoint

این نوآوری از تانگلوی، سطح تماس را ۱۶۰ درصد افزایش داده و:

• امکان سرعت‌ها و پیشروی‌های بالاتر را فراهم می‌کند

• مقاومت در برابر شوک حرارتی را بهبود می‌بخشد

• قابلیت اطمینان در برش‌های سنگین را افزایش می‌دهد

CBN  با دانه‌های فوق ‌ریز

درجات جدید با دانه‌های بسیار ریز (زیر ۰.۵ میکرومتر) که:

• صافی سطح بهتری ارائه می‌دهند (Ra کمتر از ۰.۱ میکرومتر)

• برای کاربردهای با تلرانس بسیار دقیق ایده‌آل هستند

• در صنایع هوافضا و پزشکی کاربرد دارند

روند بازار و آینده CBN

بازار جهانی ابزارهای CBN در حال رشد پرشتاب است و آینده‌ای روشن دارد.

آمار رشد بازار

بر اساس تحلیل‌های بازار منتشر شده در سال ۲۰۲۴-۲۰۲۵:

بازار جهانی اینسرت‌های CBN در سال ۲۰۲۳ حدود ۱.۵ تا ۱.۸ میلیارد دلار ارزش ‌گذاری شده و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۳۲ با نرخ رشد سالانه مرکب (CAGR) بین ۶.۲ تا ۷.۲ درصد به حدود ۲.۹ تا ۳.۱ میلیارد دلار برسد. این رشد نشان‌دهنده افزایش پذیرش این فناوری در صنایع مختلف است.

بازار کلی ابزارهای الماس و CBN در سال ۲۰۲۵ حدود ۱.۲ میلیارد دلار بوده و انتظار می‌رود با نرخ رشد ۵ درصدی تا سال ۲۰۳۱ به ۱.۷ میلیارد دلار برسد.

محرک‌های اصلی رشد

عوامل کلیدی که رشد بازار CBN را تسریع می‌کنند:

• افزایش تقاضا برای ماشینکاری دقیق در صنایع خودرو و هوافضا

• گسترش استفاده از فولادهای سخت شده در قطعات صنعتی

• نیاز به افزایش بهره‌ وری و کاهش زمان تولید

• پیشرفت در تکنولوژی ماشین ابزار CNC

• تمایل به جایگزینی سنگ ‌زنی با تراشکاری سخت

مناطق جغرافیایی رو به رشد

آسیا-اقیانوسیه با نرخ رشد ۶.۸ درصدی پیشتاز بازار است، به ویژه در کشورهایی مانند:

• چین: بزرگ‌ترین تولیدکننده و مصرف ‌کننده

• ژاپن: پیشگام در نوآوری و کیفیت

• کره جنوبی: رشد سریع در صنایع خودرو و الکترونیک

• هند: بازار نوظهور با پتانسیل بالا

آمریکای شمالی و اروپا همچنان بازارهای مهمی هستند با تمرکز بر کاربردهای پیشرفته و با ارزش افزوده بالا.

پیش‌بینی آینده

روندهای آینده در فناوری CBN شامل:

• توسعه درجات هیبریدی با ترکیب CBN و سایر مواد سخت

• استفاده از هوش مصنوعی برای بهینه‌سازی پارامترهای برشی

• افزایش استفاده از CBN در ماشینکاری اضافی (Additive Manufacturing)

• کاهش تدریجی قیمت‌ها با بهبود فرآیندهای تولید

• گسترش کاربردهای جدید در صنایع انرژی‌های تجدیدپذیر

نتیجه‌گیری

ابزارهای برشی CBN انقلابی واقعی در صنعت ماشینکاری مواد سخت ایجاد کرده‌اند. با سختی استثنایی، پایداری حرارتی فوق‌العاده و عمر ابزار چشمگیر، CBN توانسته است استانداردهای جدیدی در بهره‌ وری و کیفیت تولید ایجاد کند.

اگرچه هزینه اولیه CBN به طور قابل توجهی بالاتر از کارباید است، اما در بسیاری از کاربردهای تولید صنعتی، هزینه کل مالکیت پایین‌تر و بازگشت سرمایه سریع آن را به گزینه‌ای اقتصادی و منطقی تبدیل می‌کند. کاهش زمان ماشینکاری، حذف یا کاهش عملیات ثانویه، افزایش کیفیت و ثبات تولید همگی به ارزش واقعی CBN می‌افزایند.

با رشد روزافزون بازار جهانی CBN و توسعه نوآوری‌های جدید در این حوزه، انتظار می‌رود که استفاده از این فناوری پیشرفته در صنایع مختلف گسترش یابد. برای تولید کنندگانی که با ماشینکاری فولادهای سخت شده و مواد دشوار سر و کار دارند، آشنایی با امکانات و بهره‌ گیری صحیح از ابزارهای CBN می‌تواند مزیت رقابتی قابل توجهی ایجاد کند.

موفقیت در استفاده از CBN مستلزم درک صحیح از ویژگی‌های این ماده، انتخاب درجه و هندسه مناسب، تنظیم دقیق پارامترهای برشی و فراهم کردن شرایط مناسب ماشینکاری است. با رعایت این نکات و همکاری نزدیک با تأمین‌کنندگان متخصص ابزار، می‌توان به نتایج برجسته‌ای در ماشینکاری مواد سخت دست یافت.

منابع انگلیسی

1. Tungaloy Corporation. “High speed machining of Hardened Steel, Sintered Material, Cast Iron and Inconel with Tungaloy CBN inserts.” Tungaloy Blog. https://tungaloy.com/whats-new/blogs_pcbn-inserts/
2. Huana Tools. “Ceramic Inserts VS Carbide Inserts VS CBN Inserts For Different Materials.” https://huanatools.com/ceramic-inserts-vs-carbide-inserts-vs-cbn-inserts/
3. ZY Diamond Tools. “How Can You Maximize Hard Turning Success with CBN Inserts: From Selection to Troubleshooting?” 2025. https://zydiamondtools.com/how-can-you-maximize-hard-turning-success-with-cbn-inserts-from-selection-to-troubleshooting/
4. DataIntelo Market Research. “CBN Cutting Insert Market Report: Global Forecast From 2025 To 2033.” January 2025. https://dataintelo.com/report/cbn-cutting-insert-market
5. Valuates Reports. “Diamond and CBN Cutting Tools Market Report, 2025-2031.” https://reports.valuates.com/market-reports/QYRE-Auto-0O19567/global-diamond-and-cbn-cutting-tools
6. Market Research Future. “Cutting Tools Market Size, Share, Growth Report, 2032.” https://www.marketresearchfuture.com/reports/cutting-tools-market-4027
7. Verified Market Reports. “CBN Cutting Tool Insert Market Size, Share & Global Report 2023-2030.” https://www.verifiedmarketreports.com/product/cbn-cutting-tool-insert-market/
8. Industry ARC. “Cutting Tools Market Size, Share & Industry Trend & Forecast 2031.” https://www.industryarc.com/Report/16304/cutting-tools-market.html