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1、CBN 材 料 的 性 能 CBN(Cubic Boron Nitride)是第二种人造超便材料。目前，CBN材料冇两代产品，第一代 为单品CBN,第二代为微晶CBN.两代CBN产品在硬度匕相屋无几，但足在切 削性能上有较 大的羌距，与单晶CBN相比，微品CBN在切削过程中具有自锐作用，能不断地产生新的、锋利的切削刃所以微晶CBN广泛应用于刀具、砂絡CBN材料具 有其它材料难以比拟的物 理、化学特性。1、硬度高 CBN属于超硬材料，英微观坝度可以达到8000-9000HV,表给出了一些坚硬物质 的硕度苗从表11可以看出：与大部分材料相比，CBN的酸度较高，仅次于金刚石。表常见坚硬物质的硬虞 T
2、ab.1-1 Hardness of common hard matenal 物质名称 显微硬度HV 金刚石 10000 CBN 8000-9000 Si3N4 5000 AI2O3 2500A3000 TiC 3200 WC 2400 2)耐热性和热稳定性好 CBN材料具有良好的耐热性，可承受140015009的咼温，而金刚石只糙承受700-800*0A溫度，当温度达到13700时，CBN才开始发生晶格转化。CBN的热稳定 性明显要优 于金刚石，金刚石在高温下很容易与铁系元素反应，并豆在7Q(H800cC时金刚石就开始碳 化。但是CBN材料的热稳定性也不是绝对的，在800 C以上的高温条件下
3、，CBN材料很容易与水发生反应而分解，导致CBN刀具发生严垂歳损。所以CBN磨具（刀具）易采用干磨削（切削）.CBN刀具、磨具适于加工硬度髙、导热性差的材 料。3）化学惰性好 CBN材料具有良好的化学惰性，其与铁系元索的亲和力小，即使温度达到120073000 CBN也很难与铁系元素反应。CBN材料的化学精性优于金刚石，金刚石与铁系元素亲和力 大在高温下很容易与铁系元素反应。所以CBN刀具、磨具适于加工铁族材料。4）导热性好 CBN材料具有良好的导热性，虽然英导热性要比金刚石差，但是与刚玉、陶瓷和硬质 合金相比，其导热性要好，其导热率高（是刚玉的46倍）【所以CDN刀具（磨具）能将 切削热迅速
4、从工件中导出，进入工件的热量校少，能有效防止工件烧伤变形。CBN材料还 有一个优点匕随着温度的升高，其导热系数增大，这对髙温条件下的加工有重要意义.5）热膨胀系数小 CBN材料具有小的线膨胀系数，如表1-2所示这可以保证加工精度=袤1-2當见材料的膨厳系數/1C”r 4b 2 The ihfiroai expansion of common material/*C 材料 金刚石 CBN WC TiC 热膨胀系数 3.1X10*2.2 X1Q*6 5JX10*6 7.6X10*6 6）破碎性好 与金刚石相比，CBN材料具有良好的被碎性能，CBN材料在詹削过程中容易发生破 碎，产生新的微小锐利的切
5、刃即自锐现彖，自锐性能够使刀具（磨具）长时间保持 锋 利，避免频攣修整能提高加工效率和刀具使用寿侖，降低成本。7）耐磨性好 CBN材料具有良好的耐磨性，在相同条件下磨削合金钢CBN砂轮的磨耗很小，仅 仅只有金刚石砂轮磨耗的牛辽，只有普通砂轮磨耗的需。CBN材料的耐磨度约为普通刚玉 磨料的1400倍左右，在干磨条件下，其耐用度是普通刚玉磨料的100倍左右。所以CBN 磨具具有较长的使用寿命，有利于提高生产率、降低成本。8）摩擦系数小 CBN材料与多种材料的摩擦系数均较小，例如CBN刀具与泮火钢的摩擦系数仅为 o.i-0.3 nq小的摩擦系数对加工有重要意义，能够降减小削力、降低切削温度、减小刀具
6、磨 损以及提足在切削性能上有较大的羌距与单晶相比微品在切削过程中具有自锐作用能不断地产生新的锋利的切削刃所以微晶广泛应用于刀具砂絡材料具有其它材料难以比拟的物理化学特性硬度高属于超硬材料英微观坝度可以达到表给出了一刚石显微硬度耐热性和热稳定性好材料具有良好的耐热性可承的咼温而金刚石只糙承溫度当温度达到时才开始发生晶格转化的热稳定性明显要优于金刚石金刚石在高温下很容易与铁系元素反应并豆在时金刚石就开始碳化但是材料的易采用干磨削切削刀具磨具适于加工硬度髙导热性差的材料化学惰性好材料具有良好的化学惰性其与铁系元索的亲和力小即使温度达到也很难与铁系元素反应材料的化学精性优于金刚石金刚石与铁系元素亲和力
7、大在高温下很容易与高加工质量.由于CBN材料具有以上优良的物理、化学性能，所以被广泛应用于刀具和磨具，并 且取得了良好的效果。1.2 电镀 CBN 砂轮的特性 电镀CBN砂轮是以银、钻等作为粘结剂，利用电镀工艺将CBN磨料固结在经过精密 加工、具有一定形状和尺寸楮度的金属或碳纤维复合材料基体表而上制造而成的二电钱 CBN砂轮具有诸多优良特性。1）磨粒裸露高度髙 电镀CBN砂轮是通过电镀工艺使镀层金属、磨粒和砂轮基体紧密结合在一起。为了 减少CBN磨粒的脱落、保证砂轮正常工作，只需把CBN爲粒的50%60%固甲在金屈镀层 中，即麼粒高度的40%-50%将裸露在镀层金属之外。烧结型CBN砂轮主要通
8、过 烧结、挤 压的方法，使用粘结剂把磨粒固结在砂轮基体上，通过烧结、挤压的方法很难形成跟镀层 金属样棗密、均匀的粘結剂层。粘结剂不够紧密导致了烧结型CBN砂轮 在受到较大磨 削力作用时，磨粒容易脱落，粘结剂容易破碎为了能够获得满意的番削性能，烧结型CBN 砂轮磨粒埋入结合剂中的部分要达到70%80%,其裸處离度要比电 镀CBN砂轮低20%左 右这大大降低了烧结型CBN砂轮的磨削性能.2）磨削效率高 由于电镀CBN砂轮具有较大磨粒裸露高度，其容屈空间大；加上CBN磨料丸削刃形 貌锋利，电镀CBN砂轮磨削能力强；所以电镀CBN砂轮具有很高的材料切除率。例 如用 直径/=203mm的电镀CBN砂轮磨
9、削辂帆钢，磨削速度为叫=53-106m/s,磨削液为22%的 乳化油水溶液，其材料切除率比普通砂轮要离，达到了 7cm*mm。3）耐用度高 虽然单层电镀CBN砂轮只有一层CBN磨料，但是由于CBN磨料的优异性能，电 镀 CBN砂轮耐用度是传统砂轮不可比拟的，是一般砂轮耐用度的1400倍。因此电镀CBN砂 轮适合于解削高强度、高硬度的钢材和铸铁。如德国KAPP公司用电镀CBZ砂轮磨刖齿数 为】48的齿轮，一个砂轮21*7 2000个齿轮后仍能保持良好的齿廓藉度（1）4）导热性和热稳定性高 足在切削性能上有较大的羌距与单晶相比微品在切削过程中具有自锐作用能不断地产生新的锋利的切削刃所以微晶广泛应用
10、于刀具砂絡材料具有其它材料难以比拟的物理化学特性硬度高属于超硬材料英微观坝度可以达到表给出了一刚石显微硬度耐热性和热稳定性好材料具有良好的耐热性可承的咼温而金刚石只糙承溫度当温度达到时才开始发生晶格转化的热稳定性明显要优于金刚石金刚石在高温下很容易与铁系元素反应并豆在时金刚石就开始碳化但是材料的易采用干磨削切削刀具磨具适于加工硬度髙导热性差的材料化学惰性好材料具有良好的化学惰性其与铁系元索的亲和力小即使温度达到也很难与铁系元素反应材料的化学精性优于金刚石金刚石与铁系元素亲和力大在高温下很容易与电镀CBN砂轮的导热性和热稳定性均比普通砂轮髙。所以电镀CBN砂轮能迅速将 簧削热从工件中导出减少工件
11、烧伤；同时电镀CBN砂轮还能承受磨削过程中产生的 温当磨削湄度达到130（M500*C时，它还能正常工作。正是具有这样的性隧，电银 CBN砂轮广泛应用于热敏性高的材料的磨削加工。5）加工梢度高 电镀CBN砂轮的基体经过精密加工，达到很高的形状和尺寸精度，并且单层电镀CBN 砂轮在磨削过程中不需修整，这有利于砂轮在磨削过程中保持轮糜形状电镀CBN砂轮切 刖刃锋利，加工完成后，工件残余应力小。这可以保证零件具有较高的加工精度。6）适合髙速磨削 鬲速磨削能够充分发挥电镀CBN砂轮的优势，目前电镀CBN砂轮的磨削速度可达到 25030vhrVs叫 普通砂轮在高速或超高速濟削时可能会破碎甚至解体，电镀C
12、BN砂 轮的 基体一般采用钢或铝合金制作而成，强度较髙，同时磨料、镀层、基体三者的结合比较牢 固，允许砂轮具有极高的线速度。电镀CBN砂轮磨削速度主要受到机床和砂轮 强度的限 制。电镀CBN砂轮基休在高速或超高速磨削时失效的一个庾因是其受到附径向力达到了 基体材料的屈服极限，比如钢基体的电镀CBN砂轮的磨削速度能达到ISOm/s：铝合金基 体的电镀CBN砂轮的磨削速度能达到360m/轧所以电镀CBN砂轮适 合高速碑削.7）基体可以多次电镀 当电镀CBN砂轮达到磨钝标准以后，可以把磨损的CBN磨料去除，基体经过处理 以 后可以重新进行电镀，一般同-基体可以电镀6次，这是普通砂轮无法比拟的。这 可
13、以 降低电镀CBN砂轮的成本。足在切削性能上有较大的羌距与单晶相比微品在切削过程中具有自锐作用能不断地产生新的锋利的切削刃所以微晶广泛应用于刀具砂絡材料具有其它材料难以比拟的物理化学特性硬度高属于超硬材料英微观坝度可以达到表给出了一刚石显微硬度耐热性和热稳定性好材料具有良好的耐热性可承的咼温而金刚石只糙承溫度当温度达到时才开始发生晶格转化的热稳定性明显要优于金刚石金刚石在高温下很容易与铁系元素反应并豆在时金刚石就开始碳化但是材料的易采用干磨削切削刀具磨具适于加工硬度髙导热性差的材料化学惰性好材料具有良好的化学惰性其与铁系元索的亲和力小即使温度达到也很难与铁系元素反应材料的化学精性优于金刚石金刚石与铁系元素亲和力大在高温下很容易与