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CBN砂轮磨削的发展动向

中国纺织大学徐载熊

一
、引盲
由于CBN与金刚石具有相似的晶体结构和密度，便决定了CBN有着高的硬度；因硼稚
氨对铁族元素的溶鼹甚微，金属硼化物和氮化物极难形成，便决定了CBN具有高的热稳定
性；由于硼原子的外层轨道有三个电子，而氮原子为五个，结合成稳定的化学键，即硼原予
无多朵电子与铁族元素相结合，决定TCBN对铁族元素有着高的化学惰性。因CBN磨料有
着这三高的优异性能，所以CBN砂轮适宜于磨削各种难磨材料，如高速钢、镍基合金、
钛舍金和高温合金等。目前，CBN的消耗量每年以I5嘶左右的速度在递增。CBN被誉为
过去半个世纪提高工业生产率的撮大贡献之一，CBN砂轮的出现，导致了磨削的革
命。对CBN砂轮的研究和推广应用，已成为工业发达国家技术进步的重要标志。
自}ACBN磨料研制成功以来，迄今已有3O多年历史了，但在相当长的一段时间里，CBN
砂轮除了甩于磨削高速钢刀具外，在工业上的应用进展缓慢，基本上处于试验研究阶段，事
实是：(1)人们对一种新的工具材料，要有一个认识过程，对CBN砂轮优异的性能，持怀
疑态度(2)缺乏合适的修整方法。用传统的修整概念和修整方法去修整CBN砂轮，得不
郅好的使用效果，同时又缺乏合用的CBN砂轮通用磨床和专用磨床j(3)在开始应用时，
价格很高，又因CBN砂轮在生产上应用很少，故价格一直未降下来。
但是，近年来的情况发生了变f匕砂轮制造厂研制了CBN磨料新品种和充分利用CBN
磨料性能的砂轮相继问世，并投放市场，同时在降低砂轮成本方面也做了很多的工作。机械
制造工作者对CBN砂轮的修整技术及其应用作了大量的研究，并已设计和制造了CBN砂轮
通用磨床和专用磨床，其效果之好令人瞩目。因而，工业发达国家都把研究、推广和应甩
CBN砂轮一类工具列为提高生产效率的重点之一目前，日本在应用CBN磨料方面属于禽
先地位。
二、发展动向
1．重视CBN砂轮修整的研究
虽然CBN砂轮的使用修整次数比普通砂轮要少得多，但必竟还是要修整的。CBN砂轮
的修整，是推广应用的关键。CBN砂轮的修整与普通砂轮不同，修整普通砂轮的概念对
CBN砂轮是不适用的。由于结合剂的性能不同，决定TCBN~轮具有不同的修整方法。按
修整方法，可将cBN砂轮作如下的分娄：不需要修整的cBN砂轮，掘电镶BN砂轮；需要修
的砂轮，如陶瓷结合剂CBN砂轮、树脂结合剂CBN砂轮、金属结合剂CBN砂轮
。电镀CBN
砂轮是在钢制基体上均匀地镀敷一层CBN磨粒，经仔细加工后，不需修整
。
树脂结合剂CBN砂轮与金属结合剂的CBN砂轮有着相似的结构，CBN磨粒是埋在结合
剂内部。因之，修整这二种结合剂砂轮，必须分为二个工序，即整形和修锐使得CBN砂幸蕾
具有正确的宏观几何形状，并使CBN磨粒旁的结合剂去除，使CBN唐粒具有切削的能力
．

·20．磨料磨具与磨酣1989，2(5O)

二个工序有着不同的目的，但又是相互有联系的，整形和修锐工序可以分别进行，也可【司时
进行。试验研究否定了用单颗粒金刚石作修整工具；商时也沓定了用CBN砂轮磨削软钢的
修整方法。目前，树脂结合剂CBN砂轮，在国内外得到了广泛的使用，对它的修整方法也
研究得最多，国外认为最有效的方法是：磨料微粉(AlzOs，50m)与高压空气(空气压
力为．4一1．OMPa)在修整装置内棍台后，喷射在砂轮高速旋转的表面上，把软的结合剂
去除。从而使CBN砂轮具有好的性能．西德和日本采用金剐石滚轮对CBN砂轮整形。同时
进行渡压喷射修锐，修锐介质为磨削液和磨料(AIOa或SiC)，喷射压力为lOO~20OPa，
流量为lOO01／h
陶瓷结合剂cBN砂轮，因结合剂性脆且砂轮中存在着孔隙，散修整方法简单，与修整普
通砂轮相似。
2．开发CBN磨料的新品种和发展陶瓷结合剂CBN砂轮
近年来，砂轮制造厂相继制造了CBN磨料新品种．如美国GE公司制造的第一代CBN
I、I、500和510四种磨料，称为单晶CBN；1981年叉研制出第=代CBN550560和570三
种磨料，称为微晶CBN。由于激晶磨粒是由无数亚微粒曲CBN晶体，在高韫和高压工艺下
锗合成的致密CBN颗粒，且由于亚微粒的CBN晶俸的晶向不一，所以在破碎时便产生了锋利
的切削刃，因性脆自
．锐性好，不需要经常修整．众多的微晶具有极不规则的外形，提高了
在结合剂中的结合力．微晶CBN磨粒在破裂时，不致整颗磨粒脱落，所以相对地说砂轮损耗
少、寿命长．微晶CBN磨粒静成本为单晶cBN磨粒的一半，所以说，开发了新品种既降低
了成本又提高了生产率．又如英国的DeBeers公司，在国外右近2O家分厂．在1974年制造了
ABN300和36O二种牌号，这种新fl~jCBN磨粒呈琥珀色，具有良好的性