CBN磨具-高速、高效、高精度、低成本的磨削技術(shù)

　　CBN （Cubic Boron Nitride）是繼人造金剛石問世之后，于1957年，由美國GE公司首先合成出的又一種超硬材料。我國在1966年試制成功CBN，至今已有近四十年的歷史了�！　�CBN的硬度僅低于金剛石，但具有比金剛石優(yōu)越的耐熱性和對鐵族金屬材料的化學(xué)惰性。利用它這些優(yōu)異的性能作研磨材料所制成的CBN磨具，特別適合于各類鐵族金屬材料的磨加工。它和金剛石主要用于加工硬而脆的材料相互補(bǔ)充，使超硬材料的應(yīng)用范圍大大拓寬。和普通磨料的磨具相比，CBN磨具具有高速、高加工質(zhì)量、長壽命、低成本的特點(diǎn)，可作為高速數(shù)控磨床高精度磨削的工具。在汽車、機(jī)床、工具、軸承等工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

　　1、CBN的性質(zhì)　　 在把CBN作研磨材料使用時(shí)，我們主要研究它的硬度、耐磨性、強(qiáng)度和導(dǎo)熱性等性質(zhì)。

　　◆ CBN 的硬度遠(yuǎn)高于其它普通磨料。高的硬度意味著切削能力更強(qiáng)、更鋒利；

　　◆ CBN 有高的耐磨性，意味著它比普通磨料更難磨損。保持磨粒形狀的能力是CBN作為高性能磨料的主要特性之一；

　　◆ CBN 的抗壓強(qiáng)度很高，這意味著在惡劣的條件下使用時(shí)它能保持顆粒完整而不易破碎；

　　◆ CBN 有很好的導(dǎo)熱性，在磨削時(shí)可實(shí)現(xiàn)冷切削�！　� 由于CBN和金剛石某些性質(zhì)的不同，它們加工材料的范圍也不同。CBN適合加工的材料為工具鋼、軸承鋼、合金鋼、合金、鑄鐵。金剛石適合加工的材料為硬質(zhì)合金、玻璃、陶瓷、金屬陶瓷、鑄鐵。

　　2、CBN磨削系統(tǒng)

　　CBN磨具是用不同類型的結(jié)合劑將CBN磨料粘接在一起并制成一定形狀的一種工具。它只有通過合理的磨削工藝，依靠磨床的優(yōu)越性能，才能大限度地發(fā)揮它的作用。在研究和應(yīng)用CBN磨削技術(shù)時(shí)，須把CBN磨具、磨床、工件、修整、冷卻、磨削工藝等因素納入一個(gè)系統(tǒng)里來進(jìn)行優(yōu)化，才能獲得佳的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果�！　� CBN磨削技術(shù)中要考慮的幾個(gè)重要因素如下。

　　2-1 CBN磨具　　 在制造和選擇磨具時(shí)主要考慮其形狀、尺寸、CBN磨料粒度、濃度、結(jié)合劑類型和使用速度等參數(shù)。

　　◆ CBN磨具的形狀、尺寸和標(biāo)記按GB/T6409.2-1996和GB/T6409.1-1994的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；

　　◆ 在CBN磨具的四種結(jié)合劑（樹脂、金屬、陶瓷、電鍍）中，以陶瓷結(jié)合劑發(fā)展快。這是由于陶瓷CBN磨具磨削效率高，形狀保持性好，耐用度高，易于修整，砂輪使用壽命長，因而成為高精度磨削的磨具。

　　◆ 砂輪濃度的高低表示了在磨削時(shí)砂輪工作面上參與磨削的磨粒數(shù)的多少。高濃度可帶來高的磨削比和低的工件表面粗糙度。如200濃度比100濃度砂輪壽命延長4-5倍。

　　◆ 磨具的硬度等級表示了結(jié)合劑對磨料把持力的大小。砂輪硬度的均勻和穩(wěn)定及硬度高低的合理選擇是保證磨削質(zhì)量的重要前提。

　　2-2磨床　　 磨床是磨削體系，磨床的性能對磨削效果有重要的影響，對CBN磨削來說尤其如此。

　　◆ 提高砂輪工作線速度，可明顯提高磨削效率、磨削比和工件表面質(zhì)量。80~125m/s的使用速度已成為目前國內(nèi)進(jìn)口的CBN專用凸輪軸磨床基本特征之一。盡可能使用高的速度是提高CBN磨削的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性的重要前提。

　　◆ 高速磨削和CBN砂輪磨削的特點(diǎn)，要求機(jī)床主軸和整體要具有高的剛性和良好的抗振性，這是CBN高速磨削技術(shù)中對磨床的基本要求。不具備這樣的條件，在使用CBN砂輪時(shí)，要想獲得更高的金屬去除量，工件的幾何精度和表面質(zhì)量就會變差。波紋是常見的表面質(zhì)量缺陷，它是由振動產(chǎn)生的�？梢�起振動的原因是機(jī)床剛性低、抗振性差或砂輪參數(shù)設(shè)計(jì)不合理造成磨削力過大。

　　2-3修整　　 使用金剛石滾輪修整，不僅可提高修整效率，更重要的是可獲得較好的砂輪形貌。修整裝置的進(jìn)精度要高，每次進(jìn)給量應(yīng)能達(dá)到微米級。過量的修整既影響磨削質(zhì)量又會大大減少砂輪使用壽命。

　　2-4冷卻　　 正確選擇冷卻液種類和冷卻工藝參數(shù)，往往會收到事半功倍的效果。　　 2-5磨削工藝參數(shù)優(yōu)化　　 充分優(yōu)化磨削工藝參數(shù)可使磨削效率、磨削質(zhì)量和磨削成本等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在更高的水平上達(dá)到平衡。

　　3、CBN磨具的應(yīng)用

　　3-1國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展概況　　 隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，高速高精度磨削已成為當(dāng)今磨加工技術(shù)發(fā)展的主流。CBN磨削作為一種先進(jìn)的加工技術(shù)在此大顯身手。CBN磨具制造和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

　�、賾�(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，已從工具行業(yè)對難磨金屬材料的加工，推廣到軸承、汽車、機(jī)床、壓縮機(jī)等行業(yè)中普通黑色金屬材料的加工，磨削方式也從一般的工具磨、內(nèi)圓磨，發(fā)展到緩進(jìn)給磨削、高精度磨削、高速度磨、凸輪磨、曲軸磨、大有取代剛玉磨具之勢。

　�、诟咚俣�、高質(zhì)量、低成本是其主要特點(diǎn)。使用速度普遍達(dá)到80~125m/s；大余量粗精磨一次完成；由于被磨削工件表面呈壓應(yīng)力狀態(tài)可使工件使用壽命提高20~30；綜合磨削成本可降低10以上。

　�、蹏鴥�(nèi)進(jìn)口成套CBN磨削技術(shù)呈快速增長之勢。

　�、車�產(chǎn)CBN磨具的制造和應(yīng)用技術(shù)進(jìn)入高水平和快速發(fā)展的新階段，并已進(jìn)入汽車制造業(yè)這個(gè)主流市場。部分CBN磨具性能接近國外同類產(chǎn)品水平，可替代進(jìn)口。

　�、輫�產(chǎn)高速數(shù)控CBN專用磨床已研發(fā)成功。