方氮化硼( cubic boron nitride , CBN )的硬度仅次于金刚石,具有硬度高、热稳定性和化学稳定性好,高温下对铁族元素呈化学惰性的特点,加工铁族材料时的理想材料。方氮化硼磨具是以CBN为磨料,借助于结合剂和其他辅助材料,在-定条件下制成的具有一定的形状和性能的用于磨削、 研磨和抛光等加工用途的系列工具,如砂轮、磨头、切割片、磨盘、油石等。其中CBN砂轮磨具更为普遍。按照结合剂划分, CBN砂轮有金属结合剂CBN砂轮、树脂结合剂CBN砂轮、陶瓷结合剂CBN砂轮三类。与其他结合剂相比,陶瓷结合剂虽然存在脆性大、生产周期长等缺点,但是于具有耐热性好、形状保持性好、气孔多且可调、易修整等优点,其在CBN砂轮体系中所占比例逐年升高,成为CBN磨具中更大的家族。

与其他结合剂CBN砂轮相比,陶瓷结合剂CBN砂轮具有如下特性:

(1 )具有可控的气孔率。陶瓷结合剂CBN砂轮表面的气孔具有容屑、排屑、增强散热和冷却的作用。根据磨削的用途,通过研究陶瓷结合剂,调整砂轮配方等手段,可以调控陶瓷结合剂CBN砂轮中气孔的大小和气孔的多少。

( 2 )切削性能好。由于陶瓷结合剂CBN砂轮的开放式结构,使得CBN磨粒能够更佳暴露突出,由此制得的砂轮具有极好的自由切削性能和高的工件材料去除率,磨削力小,比磨削能低,磨削性能好。

( 3)热稳定性和化学稳定性好。陶瓷结合剂CBN砂轮中,- -方面陶瓷结合剂具 有好的耐热性,能使CBN磨料的高热稳定性得到充分利用,磨具使用寿命较长;另- -方面陶瓷结合剂优异的化学稳定性,使得磨具对磨削液的适应范围较广。

( 4) 刚性好。陶瓷结合剂CBN砂轮由于 热膨胀系数较小,刚性好 ,磨削时让刀小 ,更适合高精度低粗糙度的磨削。

(5)自锐性好。陶瓷结合剂CBN砂轮由于自锐性较好, 容易修整,修整间隔较长,修整频度低;修正和修锐可一次完成,维护费用较低。

(6)加工工件完整性好。陶瓷结合剂CBN砂轮磨削的工件表面完整性好,工件质高,砂轮的使用寿命较长。

陶瓷结合剂CBN砂轮从宏观组成上来看,属于由CBN磨料、辅助磨料、结合剂等材料构成的多组分陶瓷基复合材料。在砂轮的制备过程中,应注意以下凡点:

( 1 )陶瓷结合剂应与CBN磨料及辅助磨料之间的热膨胀系数相匹配,才能保证相互之间的牢固结合。

( 2)陶瓷结合剂与CBN磨料之间不能有明显化学反应,从而避免CBN磨料表面结构的损坏及硬度等主要性能的劣化。

( 3 )在砂轮的制备条件下, CBN磨料及主要材料的性能不能产生退化。

(4)需要根据磨削工件材料的性能(如材质、硬度等)、加工方式、加工余星、加工精度要求等因素,来合理选择CBN磨料的种类、粒度、浓度和砂轮硬度,以适应特定的磨削要求。

陶瓷结合剂CBN砂轮的优越性能使其E经应用于汽车、航空、机床、轴承、工程陶瓷等许多制造领域,而且陶瓷结合剂由于具有较高的导热率,使其具有应用于高速高效磨削的潜力。随着高端磨削设备的不断出现和推广应用,陶瓷结合剂CBN砂轮在成型、效、高精磨削等各类磨削中的应用会越来越多,应用领域也会越来越广。