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CBN及CBN砂轮磨削技术参数优化

CBN（Cubic?Boron?Nitride）是继人造金刚石问世之后，于1957年，由美国GE公司首先合成出的又一种超硬材料。我国在1966年试制成功CBN，至今已有四十余年的历史了。?

CBN的硬度仅低于金刚石，除了高硬度、高耐磨性、低摩擦系数等性质外，还具有比金刚石优越的耐热性和对铁族金属材料的化学惰性。利用它这些优异的性能作研磨材料所制成的CBN磨具，特别适合于各类铁族金属材料的磨加工。它和金刚石用于加工硬而脆的非铁系材料相互补充，使超硬材料的应用范围大大拓宽。和普通磨料的磨具相比，CBN磨具具有高速、高效、高加工质量、长寿命、低成本的特点，可作为高速数控磨床高效、高精度磨削的首选工具。在汽车、压缩机、机床、工具、轴承等工业领域有着广泛的应用。?

1??CBN的性质?

1-1??CBN的晶体结构?

六方氮化硼（hBN）经高温高压合成，晶体结构由层状转变为立方结构，密度由2.25g/cm3增加到3.48g/cm3，各种性质都发生了突变。?

1-2??CBN的主要特性?

在将CBN作研磨材料使用时，我们主要关注CBN的硬度、耐磨性、强度和导热性等性质。?

1-2-1?硬度?

CBN的硬度仅次于金刚石，而远高于其它普通磨料。高的硬度意味着切削能力更强、更锋利。?

1-2-2?耐磨性?

CBN有高的耐磨性，意味着它比普通磨料更难磨损，保持磨粒形状的能力是CBN作为高性能磨料的主要特性之一。?

1-2-3?抗压强度?

CBN的抗压强度很高，这意味着在高强度、大去除量磨削等恶劣条件下使用时，它能保持颗粒完整而不易破碎，因而使CBN磨具寿命更长。?

1-2-4?导热性?

CBN有良好的导热性，在磨削时可实现冷切削。从而大大减少被磨工件烧伤的可能性。?

另外，CBN还有高的热稳定性和较低的热膨胀系数。特别是CBN与铁、碳没有明显的化学亲和力，决定着它在磨削铁族金属时的价值。而金刚石在一定温度下与铁发生化学反应而使其结构破坏，这就是金刚石不能加工铁族金属材料的原因。?

由于CBN和金刚石某些性质的不同，它们加工材料的范围也不同。?

CBN适合加工的材料：工具钢、轴承钢、合金钢、超级合金钢、铸铁等。?

金刚石适合加工的材料：硬质合金、有色金属、玻璃、陶瓷、金属陶瓷、铸铁等。?

2??CBN磨具的特征?

CBN磨具是用不同类型的结合剂将CBN磨料粘接在一起并制成一定形状的一种工具。按结合剂类型、磨具的形状和用途的不同，可将CBN磨具分为不同的品种。?

CBN磨具的特征是由其形状、尺寸、CBN磨料粒度、浓度、结合剂类型和使用速度等参数来描述的。?

2-1?CBN磨料?

国内外CBN磨料有许多牌号，可根据需要进行选择。?

2-2?结合剂类型?

CBN磨具常用的结合剂有树脂、金属、陶瓷和电镀四种。它们的特性及应用范围各不相同。?

2-3?浓度?

根据规定，磨料在磨具中浓度为100%时，每cm3含4.4克拉（0.88克）的磨料，此值相当于体积25%。浓度代号规定见下表。?

???浓度代号规定?

代号?

磨料含量（克拉/立方厘米）?

浓度?

25?1.1?25%?

50?2.2?50%?

75?3.3?75%?

100?4.4?100%?

150?6.6?150%?

200?8.8?200%?

2-4?形状尺寸?

按GB/T6409.2-1996标准可分为平行、杯形、碗形、碟形、磨头、油石等形状。磨具的主要形状及其代号可查阅有关标准。?

2-5?标记?

磨具的标记按GB/T6409.1-1994标准规定进行标记。?

3?CBN磨削系统?

CBN磨具是一种工具。它只有通过合理的磨削工艺、依靠磨床的优越性能，才能最大地发挥作用。在研究和应用CBN磨削技术时，必须把CBN磨具、磨床、工件、修整、冷却、磨削工艺等因素纳入一个系统里来进行优化，才能获得最佳的技术和经济效果。?

下面简述CBN磨削技术的几个重要影响因素。?

3-1??CBN磨具?

在制造和选择磨具时主要考虑下面四个方面因素的影响。?

3-1-1?结合剂?

在CBN磨具的四种结合剂中，以陶瓷结合剂的CBN磨具发展最快。在世界范围内，陶瓷CBN磨具的比例已上升到50%以上，呈迅速增长之势。这是由于陶瓷CBN磨具磨削效率高，形状保持性好，耐用度高，易于修整，砂轮使用寿命长，因而成为高效、高精度磨削的首选磨具。?

3-1-2??磨料选择?

磨削时，磨料是磨具中的主体，它的性能好坏直接影响着磨削的效果。不同牌号的CBN磨料，因制造工艺的不同，其晶体形态、颗粒形状也各不相同，它们各自具有不同的强度、热稳定性、耐化学侵蚀性和破碎特性。应根据工艺和使用要