纳米陶瓷结合剂 cBN 砂轮的研究进展
陶瓷结合剂CBN砂轮磨削力的研究
ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ ｖｔｅ ｕ ｏ ｄ；ＣＢＮ ｗｈ ｅ ；ｇｉ ｄ ｎ ｏｃ ｉ ｏ ｓｂ ｎ ｒ ｅ ｌ ｒｎ ｉ ｇ ｆｒ ｅ
１ 引 言
砂轮 ： 陶瓷 结合 剂 Ｃ Ｎ砂 轮 ， 度 ８／０ Ｂ 粒 ０１０＃， 度 浓
１ ５％ ． ０ × １ × １ ７ ２ ４０ ０ ２
属切 除量 和 理论 金 属 切 除 量 的 不 一 致 ， 工 件 产 生 残 使 留误 差 ， 响 加 工精 度 ， 影 而且 对整 个 磨 削过 程 的各种 物
Ｏ． Ｏｌ ０． ５ ０１ Ｏ． ２ ０ Ｏ． Ｏｌ ０． １ ０５
５ ７ ２ ４． ８ ５ ． ８ ３ｌ ２ ｏ ３． ３ ２１ １ ８ ．６ ３ ７８ ９． ８ １ ４ ４ ９． ０ ２ ４ ２ ０． ８ ４ ６ ０． ７
良好 的 磨 削稳 定性 ， 而 越 来 越 多 地 应 用 于 磨 削加 工 因
修整 用 量 ： 整速 度 ＝３０ ｍ ｍｉ； 整 进 给 量 修 ０ｍ ／ ｎ 修
ｔ ＝５～１ 双程 ０
行 业 ， 成 为 自动 加 工 线 高 精 度 成 形 加 工 中 的半 永 久 并
性 磨 具 一 。采用 Ｃ Ｎ砂 轮 进 行 零 件 加 工 ， 提 高 生 Ｂ 在 产 率 和产 品 质 量 方 面 ， 获 得 惊 人 的 效 益 。 因此 ， 已 对
瑚
磨 削用 量 ： 轮 速 度 ＝３ ，０ ６ ｍ ｓ进 给 量 砂 ５ ５ ，０ ／；
＝
０． ０， Ｏ１ ０． ２ ０１ ０． ５。 ０ ０ｍｍ／ ： ｓ
Ｃ Ｎ砂 轮 的需 求 越 来 越 多 。 为 了 使 Ｃ Ｎ砂 轮 得 到 普 Ｂ Ｂ
遍 的接 受 和广 泛 的应 用 ， 当务 之 急 是 必 须 对 Ｃ Ｎ砂 轮 Ｂ
磨削液对陶瓷结合剂CBN砂轮磨削性能影响
２０ ０７年 ５月
润滑 与密封
ＬＵＢＲＩ ＡＴＩ Ｃ ＯＮ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｍａ ０ ７ ｙ２ ０
第３ ２卷 第 ５期
Ｖｏ＿ ２ Ｎｏ ５ ｌ３ ．
磨 削 液对 陶瓷 结合 剂 Ｃ Ｎ砂 轮 磨 削性 能影 响 Ｂ
ｅ ｃ ｆ ｉｅｅ ｔ ｕｔ ｇｆ ｉ ，ｈ ｘ ｅ ｍｅ ｔｌｅｕｔ ｓｃ ｓ ｃｏｃｐｃｔｐ ｇａ ｈ Ｓ ａ ｎｎ ｌｃｒｎＭｉｒｓｏ ｅｉ — ｎ ｅｏ ｆ ｒｎ ｔｎ ｕｄ ｔｅｅｐ ｒ ｎａ ｓｌ ｕ ｈａ ｒｓｏ ｉ ｏｒｐ ｙ（ ｃ ｎ ｉｇＥｅ ｔ ｃｏｃ ｐ ｄｆ ｃ ｉ ｌ ｉ ｒ ｓ ｍｉ ｏ ｏ ｍａ
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ｏ ｔ ｉ ｅ ｎ ｄ ＣＢＮ ｈｅ ｌ ｆＶｉｒｆ ｄ Ｂｏ ｄｅ ｉ Ｗ ｅ
Ｈ ｕＹ ｌ Ｌ Ｃｈ ｎ ｈ Ｆ ｎ ａ ｆ Ｇａ Ｑｕ ｎａ ｇ ｏ ａｉ ｉ ａｇｅ ｅ ｇ Ｂ ｏｕ ｉ ａ ｆｎ
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低温CBN砂轮陶瓷结合剂的研究
摘要 :采用硼玻璃 —石英 —刚玉粉系统为基准陶瓷结合剂进行研究 ,分别利用了抗折强度 、抗拉强度 、耐火度 、密度 、 “8”字块抗拉强度 、扫描电镜等测试方法 ,对两组不同配方制备的陶瓷结合剂进行了测试和分析 。结果表明 :两种配方 1 # 和 2 # 都能够在 1200 ℃左右下熔制出结合剂 ,它们的耐火度分别为 820 ℃、720 ℃。同时发现陶瓷结合剂的加入量为 25 %左右时 ,1 # 和 2 # 配方制备的砂轮烧制温度分别为 810 ℃和 710 ℃左右 ,此时它们的抗拉强度分别达到 231883MPa 、 201815MPa ,抗折强度也分别达到 981213MPa 、731673MPa 。密度也分别达到 21474g/ cm3 、11768g/ cm3 ,结合各性能 1 # 结合剂 比 2 # 结合剂更适于 CBN 砂轮 。
2 # 结合剂
图 1 结合剂的电子扫描相片
214 收缩率和密度 测定收缩率的目的是制定合理的干燥 、烧成曲线 ,
以减少裂纹废品 。结合剂烧至一定温度后产生熔体 , 使体积减少 ,视比重加大 ;此外 ,这些熔体具有一定的 表面张力 ,互相合并 ,并将未熔化的颗粒拉拢 ,从而产
第 6 期
张志飞等 :低温 CBN 砂轮陶瓷结合剂的研究
关键词 :CBN ;抗折强度 ;抗拉强度 中图分类号 :TG74 + 3 文献标识码 :A Abstract :The vitrified bond was studied by using boron glass2quartz2corundum powder as a basic system1The analysis methods
表 3 抗拉强度随温度的变化
结合剂
抗拉强度/ (MPa)
cBN砂轮高速磨削镍基高温合金磨削力与比磨削能研究
关 键词 磨 削 力 ； 比磨 削能 ；Ｂ ｃ Ｎ砂 轮 ； 镍基 高 温合金
中图分类 号 Ｔ １４；Ｇ ８ 文 献标 志码 Ａ Ｑ ６ Ｔ ５
２１ ０ １年 １ ２月 第 ６期 第３ １卷 总 第 １ ６期 ８
金 刚石与磨料磨具工程
Ｄｉｍ ｏ ｄ ＆ Ａｂ ａ ｉｅ ｇ ｎ ｅ ｉｇ ａ ｎ ｒ ｓｖ ｓＥｎ ｉ ｅ ｒｎ
Ｄｅ ． ０１ ｃ２ １ Ｎｏ ６ Ｖｏ ． Ｓ ｒａ ．１ ６ ． １ ３１ ｅ ｉ１ ８
文 章 编 号 ：０ ６—８２ ２ １ ）６— ０ ３— ５ １０ ５ Ｘ（０ １ ０ ０ ３ ０
ＱＩ ａ ＡＮ Ｙｕ ｎ，
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Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｇｒｎ ｉ ｇ ｆｒ ｅ ａ ｄ ｓ ｃｆｃ ｇ ｉ ｄ ｎ ｎｅ ｇ ｒ ｏ ｎ ｙ ｔ ｉｎ ｆｃ ｎ ｓｕｅ ｏ ｅ ａｕ ｔ ｈ ｒｎ ｉ ｇ ｓｒ ｃ ｉ ｄ ｎ ｏ ｃ ｎ ｐｅ ｉ ｒｎ ｉ ｇ ｅ ｒ ｙ ａ ｅ ｎ ｔｏ ｌ ｗｏ ｓｇ ｉ ａ ｔｉｓ ｓｔ ｖ ｌ ａ ｅｔ ｅ ｇ ｉ ｄ ｎ ｉ ｉ ｐ ｏ ｅ ｓ，ｂｕ ｌｏ ｖ ｔｌｆ ｒｃ ｏ ｉ ｕ ｔｂ ｅ ｇ ｉ ｄ ｎ ｏ ｅ ｓ ｒｃｓ ｔａ ｓ ｉ ｏ ｈｏ ｓｎｇ ｓ ｉ ｌ ｒｎ ｉ ｇ ｐｒ ｃ ｓ ．Ｔｈ ｏ ｇ ｈｅｇ ｉ ｉｇ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｎ ｎ ｃ ｅ ｓ ｄ ａ ａ ｒ ｕ ｈ ｔ ｒｎｄｎ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓｏ ｉｋ ｌｂａ ｅ
磨削钛合金用陶瓷结合剂CBN磨具的研究
磨削钛合金用陶瓷结合剂CBN磨具的研究钛合金在航空、航天、兵器、舰船、化工、医疗等领域有着非常广泛的应用，但它却是一种典型的难加工材料，在磨削加工过程中存在许多问题，主要有磨削力大、磨削温度高、加工质量差、砂轮粘附严重、使用寿命短等，使工件的工作可靠性和使用寿命都大大降低，极大地阻碍了钛合金的应用。
这些问题的根源在于：和其他金属相比，钛合金具有非常低的导热系数，磨削过程中产生的大量热量聚集在磨削弧区。
陶瓷结合剂CBN磨具以其特有的优势，成为加工钛合金的最佳工具，但是陶瓷结合剂存在脆性大、韧性差、热导率低的问题。
基于以上情况，为了制备出具有高热导率、低热膨胀系数、高机械强度的陶瓷结合剂，本课题主要从以下两个方面对磨削钛合金所用的CBN磨具及陶瓷结合剂进行深入地研究，以B2O3-Al2O3-SiO2-R2O-ZnO作为基础陶瓷结合剂，首先探讨了基础陶瓷结合剂的组成、烧结工艺对陶瓷结合剂及CBN磨具性能的影响，确定性能优异的陶瓷结合剂基础配方；其次探讨了不同添加剂种类、含量对陶瓷结合剂及CBN磨具性能的影响。
研究结果表明：不同Li2O/Na2O质量比、ZnO含量对陶瓷结合剂及CBN磨具的性能有很大的影响。
当Li2O/Na2O质量比为0.3，ZnO含量为2wt.%时，陶瓷结合剂及CBN磨具具有最佳的性能。
其中，预熔后的基础陶瓷结合剂的耐火度为666℃，770℃下的流动性是258.09%，热导率为0.74W/m K，磨具试条的抗折强度为62.35MPa。
不同添加剂种类(AlN、Al、Cu、石墨)、含量会对陶瓷结合剂的耐火度、流动性、热导率以及磨具试条的抗折强度、微观结构产生不同的影响。
在这几种添加剂中，加入8wt.%的石墨时，陶瓷结合剂的热导率达到最大，为1.9W/m K，增加超过150%，但是加入石墨后，陶瓷结合剂的耐火度大幅上升，流动性大幅下降，玻化程度变差，磨具试条的机械强度也恶化严重。
加入6wt.%Cu 粉后，陶瓷结合剂的耐火度略有升高，流动性有少许下降，热导率增加近55%，磨具试条的抗折强度达到最大值，为71.88MPa。
CBN
摘要： Ｃ Ｂ Ｎ砂轮推动 了研磨加工 的进 程 ， 分析 Ｃ Ｂ Ｎ砂轮 的特性及优势 ， 重点介绍 了 Ｃ Ｂ Ｎ砂轮在双面研磨机上应 用 时的选择和修整方法 ， 并 通过实例验证 了在套圈端面研磨加工 中的应用 效果 。
关键词 ： 滚动轴承 ； 双面研磨机 ； Ｃ Ｂ Ｎ砂轮 ； 研磨效率
中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ３ ３ ． ３ ３ ； Ｔ Ｈ ５ ８ ０ ． ６ 文献标 志码 ： Ｂ 文章 编号 ： １ ０ ０ ０— ３ ７ ６ ２ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ９— ０ ０ １ ９— ０ ２
Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ＣＢＮ Ｇｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｗｈ ｅ ｅ ｌ ｉ ｎ Ｄｏ ｕ ｂ ｌ ｅ— — Ｓ ｉ ｄ ｅ ｄ Ｇｒ ｉ ｎ ｉｎ ｄ ｇ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ
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绚 苈 ２ Ｏ 】 ５ 午９ 期
ｌ Ｈ Ｂｅａｒ ｉ ｎｇ ２０ １ ５， Ｎ ｏ． ９
ｔ ？一ｚ Ｇ、
Ｃ Ｂ Ｎ砂轮在双 面研 磨机上 的应 用
路 玮琳 ， 张 爱 民 ， 王 新 宇
（ １ ． 新 乡职业技术 学院， 河南 新乡 ４ ５ ３ ０ ０ ６ ； ２ ． 平顶 山市质量技术监督检验测试 中心， 河南 平顶 山 ４ ６ ７ ０ ９ ９ ）
Ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｐ ｉ ｎ ｇ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｎ ， Ｐ ｉ ｎ ｇ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｎ ４ ６ ７ ０ ９ ９， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ Ｃ Ｂ Ｎ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｗ ｈ ｅ ｅ ｌ ｐ ｒ ｏ ｍｏ ｔ ｅ ｓ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｄ ｕ ｒ ｅ ．Ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｃ Ｂ Ｎ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｗ ｈ ｅ ｅ ｌ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ｌｙ ａ ｚ ｅ ｄ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｄ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｆ ｏ ｒ ＣＢ Ｎ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｗ ｈ ｅ ｅ ｌ ｄ ｕ ｉ ｒ ｎ ｇ ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ—ｓ ｉ ｄ ｅ ｄ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｅ ｍｐ ｈ ａ ｔ ｉ ｃ ｌｌ ａ ｙ ．Ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｓ ｖ ｅ ｉ ｒ ｉ ｆ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ａ ｎ ａ ｃ ｔ ｕ ｌ ａ ｅ ｘ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｄ ｕ ｒ －
CBN砂轮的选择
CBN砂轮的选择陶瓷结合剂CBN砂轮的研发成功，对生产磨床的厂家提出了更高的技术要求，生产适应CBN砂轮性质的磨床。
这样磨床生产厂商和砂轮生产厂商共同开发的数控多轴磨床，大大地提高了生产效率和降低了生产成本，使这一古老加工工艺又焕发出新的光彩。
磨削加工是人类最古老的加工手段之一，随着工业的进展，特别是硬金属的加工，它是不可缺少的加工手段。
在20世纪80时代，发达的西方国家CN机床和机床加工中心高速进展，高速主轴和硬质刀具的应用，磨床加工与其相比也就显得加工成本昂贵了。
但是随着磨削技术的进展，磨具也进一步得到改进。
通过创新可供使用的磨料质量、改进组织结构以及采纳新结合剂系统使磨具从根本上提高生产效率。
超硬材料CBN创造，作为磨料用于砂轮的制造，使砂轮的耐用度成倍提高。
特别是在20世纪80时代中期研发出的陶瓷结合剂CBN砂轮，在修正修锐上的技术突破，可以说它是磨削磨具的一次真正革命。
CBN砂轮的分类CBN磨料制作的砂轮，依据不同的加工工艺和所用不同成分的结合剂可分为以下四种。
它们的性质和用途（仅限于机械加工用途）也有所不同。
1.电镀CBN/金刚石砂轮砂轮的生产工艺简单，生产成本低。
成型简单但是只有一层镀层，在加工过程中，较难知道何时磨层受损，适用于批量小的机械加工用和修正滚轮。
2.烧结式CBN/金刚石砂轮硬度大和密度高，加工成高精度的，成本高。
重要用于砂轮的修正滚轮和大批量的超硬材料的加工。
3.树脂CBN/金刚石砂轮砂轮的生产工艺简单，生产成本低。
成型简单但是不好修正整型。
用于多形状小批量的加工。
如工具磨和刀具的加工，以及玻璃的加工。
4.陶瓷结合剂的CBN/金刚石砂轮陶瓷结合剂的CBN/金刚石砂轮具有磨削力强，高速加工不烧伤工件，可修正而耐用等优点。
应用实例加工工艺和结合剂的配方被少数外国厂家把握，如刚进入中国市场的德国Krebs&Riedel公司，世界最大的磨料模具集团圣戈班旗下的WINTER公司，奥地利的TYROLIT公司，德国的Wendt公司和瑞士的WINTERTHUR是目前最理想的高速、高效和高精度的磨削工具供应商。
陶瓷结合剂CBN砂轮高速磨削凸轮轴的表面粗糙度研究
对Ｃ ＢＮ高 速 磨削 条 件 下 大 量试 验 数 据 的三 元 线 性
回 归处理 ，得 出４ 淬 硬 钢 工件 在 陶 瓷ＣＢ ５ Ｎ砂 轮 高 速 磨削 条件下 的 已加工 表面粗 糙度 经验 公式 ：
有 仅 次 于金 刚石 的硬 度 ，优 于 金 刚 石 的 耐热 性 和
对 铁族 金 属 的化 学 惰 性 ，是 代 替 刚玉 磨料 磨 削 淬
由于 磨 削 过程 是 一 个 十分 复 杂 的过 程 ，影 响
因素 很 多 ， 在实 际工 程 计 算 中 ， 目前 仍 以采 用 经 验 公 式 为 主 ，这 些 公 式 都 是 以 磨 削 条件 的 幂 指数 函数 形 式 表 示 的 。本 试 验 采 用 正 交试 验 法 ，通 过
凸 轮轴的Ｃ Ｎ Ｂ 高速磨削提供了一系列实用的工艺参数 。 关键词 ：陶瓷结合剂 ；Ｃ Ｎ Ｂ 砂轮 ；凸轮轴 ；表 面粗 糙度
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ １ Ｐ９ 文 献 标识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１ ０—０ ３ （ ０ １４ － 一 ０ ９ ３ ９ １４ ２１ ） （Ｉ） ０ ４ ０ ０
Ｒａ ２ ．Ｖｓ ＝ １８ ｎ 躬Ｖｆ ．９ ｍ （ ｍ） ３ 。 。 ０３ｎ ｕ （） １
是考 察 零 件 是 否 合 格 的 一项 重 要 指 标 ， 因此 ，本
文进 行 了陶 瓷ＣＢ Ｎ砂 轮 高 速 磨 ￣ ４ 淬硬 钢 工 件 的 １５ Ｊ
表面粗 糙 度试验 研 究 。
式 中 ：Ｒａ 表 面 粗 糙 度 值 ，ｕ 为 ｍ； Ｖｓ 砂 轮 线 为
陶瓷结合剂CBN砂轮的特性
陶瓷结合剂CBN砂轮的特性立方氮化硼（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，是加工铁族材料时的理想材料。
立方氮化硼磨具是以CBN为磨料，借助于结合剂和其他辅助材料，在一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砂轮磨具最为普遍。
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，但是由于具有耐热性好、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磨具中最大的家族。
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磨粒能够最佳暴露突出，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，一方面陶瓷结合剂具有良好的耐热性，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；另一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，工件质量高，砂轮的使用寿命较长。
CBN砂轮在磨削加工中的应用
CBN砂轮在磨削加工中的应用CBN材料除用来制作刀具外，其最大的应用领域还是制成CBN磨具，用于高速高效磨削和珩磨加工，可使磨削效率大大提高，其磨削精度和质量提高一个等级。
1.磨削汽车零件——凸轮轴和曲轴汽车发动机上的凸轮轴具有多个凸轮，淬火后的凸轮粗磨及精磨是影响凸轮质量的关键工序。
一般都是采纳靠仿照形磨削，工件速度的提高受到限制，工件易产生磨削烧伤裂纹，采纳靠仿照形磨削，其凸轮表面的轮廊曲线要受砂轮直径大小的影响，所以很难保证凸轮轮廊曲线的正确。
生产实践证明，当砂轮直径大时，磨出的凸轮瘦，当砂轮直径小时，磨出的凸轮胖，只有当砂轮直径接近或等于磨削靠模凸轮的滚轮直径时（一般为570mm），其仿形误差接近于零，即磨出的凸轮表面轮廊曲线接近于靠模凸轮。
在实际生产中，所用的砂轮直径一般都是从D600（或610）用到D500，与理想的砂轮直径（570）相差甚多，所以生产中总有大凸轮轴的凸轮曲线超标。
为解决这个问题，我们在靠仿照形凸轮磨床上采纳CBN砂轮磨削，可把CBN砂轮直径制成D575，CBN磨料层厚为4～5mm，其磨轮的磨削最小直径是D565，磨削直径范围虽然只有10mm，但磨削零件数却相当于几十片一般砂轮，不仅可保证凸轮曲线正确，而且也不会产生磨削烧伤现象。
如Liton工业自动化公司用CBN砂轮磨削凸轮轴，其成本降低了50%，凸轮表面的疲乏强度提高了30%；东风汽车公司襄樊柴油发动机厂用陶瓷结合剂CBN砂轮粗磨冷激铸铁凸轮轴，其凸轮磨削余量t=4～5mm，砂=60m/s，工件转速n=100r/min,f=0.1mm/s，采纳高速磨削液，CBN砂轮的寿命基本相当于20片刚玉磨料砂轮。
2.CBN砂轮在内孔磨削中的应用内圆磨削的效率一直很低，其重要原因就是磨削速度、砂轮材质及磨杆的刚性问题。
生产过程中用在修整砂轮、更换砂轮的时间几乎占了单件工时的1/3～1/5。
假如内圆或沟槽磨削采纳CBN电镀砂轮，并把砂轮速度提高，增大磨杆直径，便可适当提高工件转速与进给速度，不仅可保证孔（弧）径、槽宽尺寸与形位精度，表面粗糙度和避开烧伤，而且还可以成倍地提高加工效率，降低加工成本。
陶瓷CBN砂轮及其制造方法
陶瓷 CBN 砂轮及其制造方法李合庆编译 本文是依据日本公开专利特开平 7-9344 号编译的。
主要提供使用硼玻璃结合剂，在结 合剂中添加硼酸铝晶须，抑制方英石的生成，使砂轮机械强度提高的陶瓷 CBN 砂轮及其制 造方法。
一、以往的技术及本专利要解决的问题 众所周知，由立方氮化硼(以下简称 CBN)制成的磨粒，其硬度高，与金刚石磨粒一样统 称为超硬磨料。
CBN 磨粒广泛用于磨削钢铁材料的砂轮制造。
可 CBN 磨粒在砂轮制造中， 于 950℃以上高温烧成时易变质，因此，必须使用低融点的结合剂，在 950℃以下温度烧成 时则不变质。
另外，我们还知道在 650～950℃烧成，能获得最高强度的砂轮，这种陶瓷结 合剂已达到实用化。
(请参照日本专利特公昭 52-3147)这种结合剂其热膨胀系数与 CBN 磨粒 的大体一致，并且与磨粒的湿润性好，这种结合剂就是硼玻璃结合剂。
另外，使用硼玻璃作结合剂，烧成温度一低，会产生方英石。
这种现象是因为硼玻璃 (Na2O-B2O3-SiO2)分解成两相(Na2O-B2O3 和 SiO2)，热处理不当所致。
所谓方英石的 SiO2 的结晶化物，在 100～200℃，其体积会急剧膨胀，以此为结合剂烧制的砂轮易产生裂纹， 砂轮强度大大变弱，使得用硼玻璃结合剂的陶瓷结合剂 CBN 砂轮的制造变得很困难。
我们 知道其抑制方英石生成的材料有莫来石(铝硅矿物)，但加入莫来石，使砂轮机械强度提高不 很明显，砂轮的抗拉强度也不会提高很多。
据此，本专利发明人经锐意研究，反复实验，结果在硼玻璃结合剂中加入硼酸铝晶须， 以此达到提高砂轮机械强度和抗拉强度的目的。
二、本专利的详细说明 如上所述， 本专利是以在硼玻璃结合剂中添加硼酸铝晶须为特征的一项发明。
硼玻璃结 合剂通常以重量计，其化学组成为 SiO240～70%、Al2O32～20%、K2O、Na2O、Li2O 等碱 金属氧化物 3～17%、 CaO、 MgO、 ZnO、 等碱土金属的二价金属氧化物 1～14%、 BaO B2O315～ 30%所组成。
发动机凸轮轴的磨削技术
汽车凸轮轴的磨削技术简介：CBN砂轮磨削具有高效、高精度、低成本等显著优点，是凸轮轴磨削加工技术发展的必然趋势。
依据多年实验研究的结果和相关技术文献，文章指出了国内在将凸轮轴的CBN磨削技术推向市场的过程中主要的制约因素，并提出了积极的建议，以期在凸轮轴加工中广泛采用CBN磨削技术，提高发动机整体的加工技术水平。
凸轮轴作为发动机的关键零件之一，其加工质量的好坏直接影响发动机的动力特性；同时，凸轮轴又是一种非圆磨削的工关键字：刀具夹具切削铣削车削机床测量CBN砂轮磨削具有高效、高精度、低成本等显著优点，是凸轮轴磨削加工技术发展的必然趋势。
依据多年实验研究的结果和相关技术文献，文章指出了国内在将凸轮轴的CBN磨削技术推向市场的过程中主要的制约因素，并提出了积极的建议，以期在凸轮轴加工中广泛采用CBN磨削技术，提高发动机整体的加工技术水平。
凸轮轴作为发动机的关键零件之一，其加工质量的好坏直接影响发动机的动力特性；同时，凸轮轴又是一种非圆磨削的工件，其加工余量大且材料难磨，对磨削精度和生产效率要求都很高，加工难度比较大。
因而，凸轮轴的磨削技术一直是业内人士关注的重点。
如何提高磨削效率和加工质量是凸轮轴磨削急需解决的问题，主要应考虑如下几个■影响因素：■机床的特性；■凸轮轮廓磨削成形的方式；■砂轮性能和冷却液；■磨削工艺，包括修整工具及修整工艺。
■国内外凸轮轴磨削技术发展现状目前，国内多数轿车主机厂的凸轮轴生产线和专业生产凸轮轴的厂家均引进了CBN磨削技术，但仍有很多的载重汽车、柴油机和摩托车发动机的凸轮依然采用传统的刚玉砂轮、靠模仿形的磨削工艺。
粗磨工序使用的是国产中低速磨床(35m/s以下)，精磨工序部分厂家使用进口磨床，但使用速度均在60m/s以下，修整工具以单点金刚石笔居多，进口磨床和少数国产磨床采用金刚石滚轮修整。
这种传统技术给凸轮轴的磨削带来的问题主要体现在如下几个方面：凸轮轮廓精度低且难以提高采用靠模样板磨削，凸轮轮廓形状误差最小只能控制在±0.03mm范围内，而全数控无靠模磨削则可控制在±0.01mm内。
磨削钛合金用陶瓷CBN砂轮的研制
磨 削 时 砂 轮 线 速 度 等 因 素 对 钛 合 金 磨 削 效 果 的
影响。 ２ １ 结 合剂 的选 择 ．
３ ）钛 合金 的导 热 系数 只有钢 材 的 １ ５ ／ ， ／ ～１ ７ 因
而导 热性 差 ， 削 时 产 生 的 高温 很难 向材 料 内部 传 磨 导 ， 使磨 削 区温 度 高 ， 至 工 件 表 面 出现 烧 伤 、 致 甚 裂
很多。
倍 ｌ） ＿ 。此 外 ， 合 金 还 具 有 良好 的 耐 热 性 和 耐 腐 １ ］ 钛
蚀 性 。 由于钛 合 金 良好 的 机 械 、 学 性 能 ， 誉 为 力 被 “ 未来 的 金属 ” 在 国 民 经 济 各 部 门 广 泛 地 得 到 应 ，
陶瓷 结 合 剂 Ｃ Ｎ 砂 轮具 有 刚性 好 、 削 锋 利 、 Ｂ 磨
等优点 ， 别适 合黑 色 金属 及其 合 金 的加 工 ， 特 因而 应
用 范 围越来 越 广泛 。结 合钛 合 金磨 削存 在 的 问题 及 陶瓷 ＣＢ 砂轮 的磨 削 特点 可 以看 出 ， 削钛合 金 选 Ｎ 磨
用 陶瓷 结 合剂 Ｃ Ｎ砂 轮 比较 合适 ｌ ， Ｂ ＿ 本文 对 陶瓷 结 ４ ］
世纪 ９ ０年 代 初 ， 多 钛 合 金 零 件 对 尺 寸 精 度 和 表 很 面 粗糙 度 要 求 并 不 甚 高 ， 数 只 需 精 车 即 可 满 足 多 要 求 。随 着 科 技 发 展 和 产 品 性 能 的 提 高 ， 钛 合 对
金 零件 的 尺 寸 精 度 和 表 面 粗 糙 度 要 求 越 来 越 高 ， 如 某些 飞 机 零件 必 须 经 过 磨 削 加 工 工 序 才 能 满 足
粒 的高 耐磨 性 ， 砂 轮 使 用 寿 命 得 到 一 定 的 提 高 。 使 但 由于 磨 削钛合 金 时 ， 削 区 的温度 很 高 ， 磨 有时 瞬 时
cBN砂轮磨削技术
cBN砂轮磨削技术高科技通常意味着使用最新的科学技术,同时也意味着与工业增长潜力直接相关;而磨削通常指加工出表面质量好、外形精度高的工件。
而高科技磨削即指磨削技术领域的所有最新工业发展成果和趋势。
这是2008年于奥格斯保由VDS(Verband Deutscher Schleifm ittelw erke e.V.)组织召开的磨削技术论坛上设定的研讨主题,会议同时获得了ISF(Dortmund大学加工技术研究院)的支持,与会专家们在这次会议上就最新的磨削技术研究成果做了学术报告,以下是列举的一些应用实例。
压缩机螺杆磨削cBN和金刚石工具磨损的降低与砂轮形状关系密切,这在成形磨削中尤为重要。
在磨削压缩机螺杆的过程中,有一个很重要的要求即螺杆与砂轮接触区需要有效散热,否则易导致磨削烧伤。
当指定接触长度约为l g≈60mm时,磨削区的散热由砂轮的高气孔率来保证。
本应用实例中使用的陶瓷结合剂cBN砂轮只有通过使用高强度玻璃料和大气孔才能进行上述磨削。
运用环形砂轮进行NC成型磨削这是一个陶瓷结合剂cBN环形砂轮成形磨削的过程。
在这一要求极高的过程中,需要保持很好的柔韧性,以便于对材料表面进行机械加工,这也意味着即使工具的磨损较低,其使用寿命较长,但在其后仍需对砂轮进行再次修整操作。
通过工件与砂轮接触面的不断变化,材料的去除成一直线。
为了顺利进行成形磨削,利用模拟实验,确保材料的去除既符合几何运动学要求,又符合动力学要求,并且可以得出砂轮在进出区域的可靠结果。
滚压螺纹模具的磨削在最初的磨削方案中,使用SiC砂轮需要中间修整,而采用大气孔陶瓷结合剂砂轮则不再需要这种操作。
但使用陶瓷结合剂砂轮时面临的最大问题是要对带有一个金刚石仿形滚轮的80mm宽的cBN砂轮进行修整,这一过程将产生很高的磨削力并且在现有的磨削设备和修整装置上才能实现。
与之前使用SiC砂轮的方法相比,cBN砂轮可节约40%的磨削时间。
多区切削砂轮和复合磨削工具的发展目前,砂轮的开发主要表现在工具的功能结构上,以适应特殊的加工需要。
一种新型陶瓷结合剂cBN砂轮_MUSCLE砂轮
第20卷第1期 超 硬 材 料 工 程V ol.202008年2月SU P ERHAR D M A T ER IA L EN G IN EERIN GFeb.2008一种新型陶瓷结合剂cBN 砂轮-M U SCLE 砂轮[日] 野野川岳司中图分类号:T Q 164 文献标识码:A 文章编号:1673-1433(2008)01-0049-030 前言经济活动的全球化正在迅速发展,从与廉价进口产品竞争的必要性来看,日本的制造业一方面要生产富有吸引力的产品,一方面要有比以往更高的低成本意识。
在这种要求降低生产成本的背景下,在磨削加工领域,作为适合提高生产率、减轻劳动强度和自动化等要求的磨具,积极地引进了超硬磨料砂轮。
超硬磨料砂轮,尤其是陶瓷结合剂cBN 砂轮,虽然需要修锐器等专用装置,但在机床上便于整形和修锐,因此其应用现已扩大到汽车部件、轴承等各种领域。
则武( !)集团一直生产这种cBN 砂轮,向用户供货,同时积极致力于cBN 砂轮应用技术的开发[1～2]。
并在过去积累起来的cBN 砂轮磨削机理研究的基础上,开发出一种新型陶瓷结合剂cBN 砂轮-M U SCLE 砂轮(图1)图1 M U SCLE 砂轮的电子显微镜照片1 M U SCL E 砂轮的结构与特征cBN 磨料等超硬磨料的成本远远高于氧化铝等普通磨料,如何将各种磨料有效地应用于磨削作业,对发挥磨具的性能特别重要。
作为磨具的cBN 砂轮,从开始使用到报废,期间磨粒切削刃的修整和伴随磨削的磨粒切削刃的钝化反复发生。
图2为砂轮工作面磨粒切削刃变化的模拟图。
1.1 砂轮工作面的变化从以往cBN 砂轮磨削机理的研究获悉,由于修锐形成的磨粒切削刃在磨削作业中受到载荷的作用,一方面发生切削刃尖端微破碎(情况 ),一方面发生切削刃整体脱落或严重破碎(情况 )。
如果砂轮工作面变化很大,不能维持要求精度,为了恢复磨具的性能,应进行修整(情况 )。
情况 和情况 分别用模拟图表示,但在实际磨削作业中同时发生。
超高速陶瓷cBN砂轮的关键技术
引言
超 高速 磨削 通常 指砂 轮线 速度 大于 １ ０ ｓ 磨 ５ ｍ／ 的
少 砂轮 的 修正 及更 换 次 数 ； 证 磨 削 工件 不 被 烧 伤 。 保 陶 瓷 结 合 剂 ｃ Ｎ 砂 轮 已 经 被 广 泛 应 用 在 实 际 生 产 Ｂ
（ ｕｌ ｅｅ ｒｈ Ｉ ｓ ｔｔ ｏ ｅ ｌ ｙ ｆ ｒＭｉｅ ａ ｅｏ ｒｅ ， ｕ ｌ ， ｕ ｎ ｘ ４ ０ ４ Ｃ ｉ ａ Ｇ ｉ ｎＲ ｓ ｃ ｎ ｔ ｕｅ ｆ Ｇ ｏｏ ｏ ｎ ｒ ｌ ｓｕ ｃ ｓＧ ｉ ｎ Ｇ ａ ｇ ｉ５ １ ０ ， ｈｎ ） ｉ ａ ｉ ｇ Ｒ ｉ Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｓ ｐ ｒ ｈ ｇ — ｐ ｅ ｉｒｆ ｄ ｂ ｎ ｒｎ ｉ ｇ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ａ ｌｅ ｄ ｅ ｎ ａ ｆ ｃ ｓ ｉ ｓ ｒ ｃ ： ｕ ｅ — ｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ｖ ｔ ｉ ｅ ｏ ｄ ｇ ｉ ｄ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｈ ｓ ａ ｒ ａ ｙ ｂ ｅ ｏ ｕ ｎ ｉ ｍｏ ｅ ｎ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆ ｇ ｉ ｄ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｇｒｎ ｉ ｇ ｗｈ ｅ ｔ ｉ ｈ ｌ ｅ ｒ ｓ ｅ ｄ ｉ ｄ ｒ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｏ ｒｎ ｉ ｇ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ． ｉ ｄ ｎ ｅ ｌ ｗｉ ｈ ｇ ｉ ａ ｐ ｅ ｓ ｈ ｎ ｖ ｒ ｓ ｅ ｔ ｌｆ ｒｔ ｅｒ ａ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｕ ｅ ｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ｇ ｉ ｄ ｎ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｅ ｙ ｅ ｓ ｎ ｉ ｏ ｈ ｅ ｌ ｔｏ ｆｓ ｐ ｒｈ ｇ ｐ ｅ ｒ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ．Ｃｏ ｓｄ ｒｎ ｉ ａ ｚ ｎ ｎ ｉｅｉ ｇ ｖｔ — ｒｆ ｄ ｂ ｎ ＢＮ ｒｎ ｉ ｇ ｗｈ ｅ ｔ ｎ ｒｔ ｐ ｌ ｄ ｗｉ ｅ ｙ ｆ ｒ ｈ ｇ — ｐ ｅ ｒｎ ｉ ｇ ｉｅ ｏ ｄ ｃ ｌ ｇ ｉ ｄ ｎ ｅ ｌｗｉｈ ｍａ ｙ ｍｅ ｉｓ ａ ｐ ｉ ｄ ｌ ｏ ｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ｇ ｉ ｄ ｎ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ，ｉ ｈ ｓ ｂ ｉ ｆ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｋ ｙ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｓ ｄ ｆ ｒ ｒ ａ ｉｉ ｇ ｓ ｐ ｒ ｈ ｇ — ｐ ｅ ｒ ｃｓ ｔ ａ ｒｅ ｌ ｉ ｔ ｏ ｕ ｅ ｈ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｕ ｅ ｏ ｅ ｌ ｎ ｕ ｅ — ｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ｙ ｚ
CBN及CBN砂轮磨削技术参数优化
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。
CBN砂轮在轴承套圈内圆磨削中的应用
ｍｏ ｐ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒｎ ｉ ｇ ｗｈ ｅ ｓ ｂ ｆ ｒ ｎ ｆｅ ｒ ｓ ｉ ｇ Ｔ ｅ ａ Ｗｏ ）ｌｔ ｒｎ ｉ ｇ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ａ ｅ ｏ ｔ ｉ ｅ ｈ ｏ ｇ ｈ ｒ ｈ ｌ ｇ ｆｇ ｉ ｄ ｎ ｅ ｌ ｅｏ ｅ ａ ｄ ａ ｔ ｒ ｅ ｓ ｎ ． ｈ Ｐ ｄ １－ ｅ ｇ ｉ ｄ ｎ ａ ａ ｔ ｒ ｒ ｂ ａｎ ｄ ｔ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｜ ａ
维普资讯
研 究探讨
ＣＮ 轮在 承 Ｂ 砂 轴 套圈内 磨 中 应 圆 削 的 用
许 进 ， 孙 方 宏 （ 海 交 通 大 学 机械 与动 力 工 程 学 院 ， 海 ２ ０ ３ 上 上 ０００
摘
要：Ｂ Ｃ Ｎ砂 轮以其优 异的性能在 高效 、 高精度磨 削中具有广阔的应用前景。 文中以树脂结合 剂 Ｃ Ｎ砂 轮轴承圈 内 Ｂ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ＢＮ ｇ ｉ ｄｉ ｇ ｗｈ ｅ ｓ ｈ ｖ ｄ ｐ ｌｃ ｔ ｎ ｉ ｉ ｈ ｅ ｉ ｉ ｎ ｙ ａ ｄ ｈ ｇ ｒ ｃｓ ｏ ｒｎ ｉ ｇ ｂ ｃ ｕ ｅ ｏ’ ｈ ｉ ｓｒ ｃ ：Ｃ ｒｎ ｎ ｅ ｌ ａ ｅ ｗｉ ｅ ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｈ ｇ ｆ ｃ ｅ ｃ ｎ ｉ ｈ ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｇ ｉ ｄ ｎ ｅ ａ ｓ ｔｔ ｅ ｒ ｏ ｅ ｃ ｌｅ ｔ ｐ ｏ ｅ ｔｅ ． ｈ ｐ ｒ ｐ ｉ ｔ ｒ ｓ ｉ ｇ ａ ｄ ｇ ｉ ｄ ｎ ａ‘ｌ ｅｅ ｓ ａ ｅ ｉ ｖ ｓ ｉ ａ ｅ ｓｎ ｉ ｍｏ ｄ ｄ ｅ ｓ ｎ ｅ ｌ ｘ ｅ ｌ ｎ ｒ ｐ ｒｉ ｓ Ｆ ｅ ａ ｐ ｏ ｒａｅ ｄ ｅ ｓｎ ｎ ｒｎ ｉ ｇ ｐ Ｉ ｌ ｔ ｒ ｒ ｎ ｅ ｔ ｔ ｄ ｕ ｉ ｇ ｄ ａ ｎ ｒ ｓ ｉ ｇ ｗｈ ｅ ａ｜ ｇ ｆ ｒ ｔ ｅ ｒ ｓ ｎ ｏ ｄ ｄ ＣＢ ｒｎ ｉ ｇ ｗｈ ｅ ｎ ｔ ｅ ｉ ｔ ｒｎ ｉ ｇ ｏ ｅ ｒｎ ｉ ｇ ．Ｃ ｒｎ ｉ ｇ ｗｈ ｅ ｓ ｄ ｓ ｌ ｙ ｔ ｅ ｕ ｈ ｅ ｉ ｂ ｎ ｅ Ｎ ｇ ｉ ｄ ｎ ｅ ｌ ｉ ｈ ｎ ｍｒ ｇ ｉ ｄ ｎ ｆ ｂ ａ ｉ ｇ ｒｎ ｓ ＢＮ ｇ ｉ ｄ ｎ ｅ ｌ ｉｐ ａ ｈ
陶瓷结合剂cBN砂轮研究进展
陶瓷结合剂cBN砂轮研究进展
蒋燕麟;罗建平
【期刊名称】《超硬材料工程》
【年(卷),期】2009(021)002
【摘要】文章综述了近年来国内陶瓷结合剂cBN砂轮的研究进展,对陶瓷结合剂、砂轮配方、磨削工艺等研究状况作了介绍和分析,并对这几个方面的前景作了展望.【总页数】4页(P52-55)
【作者】蒋燕麟;罗建平
【作者单位】国家特种矿物材料工程技术研究中心,广西,桂林,541004;国家特种矿物材料工程技术研究中心,广西,桂林,541004
【正文语种】中文
【中图分类】TQ164
【相关文献】
1.CBN砂轮陶瓷结合剂的研究进展 [J], 陈敢新;吕智;章兼植;周玉梅
2.不同润湿剂对陶瓷结合剂CBN砂轮成型料性能的影响 [J], 李鹤南;王志起;刘宾;孙鹏辉;王朝富;席耀辉
3.一种拉刀用陶瓷结合剂cBN砂轮的制备及应用 [J], 刘宏伟;李涛;吕升东
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纳米陶瓷结合剂 ｃ Ｂ Ｎ 砂轮的研究进展
刘瑞平 ， 苏伟明
（ ） 中国矿业大学 （ 北京 ） 材料系 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３
①
摘 要： 文章综合论述了纳米陶瓷结合剂的性能特点 、 增强增韧机理以及研究进展， 并探讨了纳米陶瓷结 指出纳米陶瓷结合剂不仅可以 解 决 目 前 陶 瓷 结 合 剂 低 熔 点 合剂 ｃ Ｂ Ｎ 砂轮制备过程中存在的问题及对策 ， 而且对于拓宽 ｃ 适应超高速磨削技术具有十分重要的意义 。 与高强度之间的矛盾 ， Ｂ Ｎ 砂轮的应用范围 、 关键词 ： 纳米陶瓷结合剂 ； 研究进展 ； 综述 ｃ Ｂ Ｎ 砂轮 ； （ ） 中图分类号 ： ＴＱ １ ６ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３－１ ４ ３ ３ ２ ０ １ ４ ０ ４－０ ０ ４ ０－０ ３
Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｐ ｒ ｏ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｎ ａ ｎ ｏ Ｃ ｅ ｒ ａ ｍ ｉ ｃ Ｂ ｏ ｎ ｄ（ ｃ Ｂ Ｎ） Ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ Ｗ ｈ ｅ ｅ ｌ ｇ ｇ
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［ ２］
４］ ： 几种 ［
第一种是细化理论 ， 该理论认为纳米相的引入能 使 基 体 结 构 均 匀 细 化， 是 抑制基体晶粒的异 常 长 大 ， 纳米陶瓷复合材料强度韧性提高的一个原因 。 第二种是穿晶理论 ， 该理论认为基体颗粒以纳米 颗粒为核发生致密 化 而 将 纳 米 颗 粒 包 裹 在 基 体 晶 粒 因此在纳米复 合 材 料 中 存 在 晶 内 型 结 构 ， 而纳 内部 ， 米复合材料性能的 提 高 与 晶 内 型 结 构 的 形 成 及 由 此 产生的次界面效 应 有 关 。 晶 内 型 结 构 能 减 弱 主 晶 界 的作用 ， 诱发穿晶断 裂 ， 使材料断裂时产生穿晶断裂 而不是沿晶断裂 。 第三种是钉扎理论 ， 该理论认为存在于基体晶界 从而限制晶界滑移和孔 的纳米颗 粒 产 生 钉 扎 效 应 ， 穴、 蠕变的发生 。 氧化物陶瓷高温强度衰减主要是由 于晶界的滑移 、 孔穴 的 形 成 和 扩 散 蠕 变 造 成 的 ， 因此 钉扎效应是纳米颗 粒 改 善 氧 化 物 高 温 强 度 的 主 要 原 因。
（ Ｄ ｅ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｏ ｐ ｆ ｇ ｇ， ｙ ｆ ， ） Ｍ ｉ ｎ ｉ ｎ ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ Ｂ ｅ ｉ ｉ ｎ Ｂ ｅ ｉ ｉ ｎ １ ０ ０ ０ ８ ３ ｇ ｇ ｙ（ ｊ ｇ） ｊ ｇ，
４ 纳米陶瓷结合剂 ｃ Ｂ Ｎ 砂轮的研究进 展
纳米陶瓷结合剂是一种新型的超硬磨具结合剂 ， 它显著降 低 了 磨 具 烧 结 温 度 ， 大幅度提高了制品强 韧性和耐磨性 ， 且气孔可控 ， 为陶瓷结合剂的应用 度、 开拓了一个崭新 的 领 域 。 近 年 来 国 内 对 纳 米 陶 瓷 结 合剂进行了探索 研 究 。 燕 山 大 学 王 艳 辉 课 题 组 系 统 地研究了纳米陶瓷 结 合 剂 制 备 过 程 中 的 一 系 列 关 键
１ 引言
由于立方 氮 化 硼 （ 具 有 硬 度 高、 耐 磨 性 好、 ｃ Ｂ Ｎ） 热稳定性好 、 在高温下与铁族材料不发生化学反应等 优点 ， 已在各类磨削工具中得到了广泛应用 。 在各类 金属结合 剂 自 锐 性 差、 在加工金 ｃ Ｂ Ｎ 砂轮结合剂中 ， 树 脂 结 合 剂 热 稳 定 性 较 差， 而 属材料时易发生黏 着 ， 陶瓷结合剂介于金属结合剂和树脂结合剂之间 ， 其耐
］ ３， ５ ７ － 。 问题 ， 开发出了一系 列 新 型 的 纳 米 陶 瓷 结 合 剂 ［
研究发现 ， 在纳米陶瓷结合剂中加入 ２ ０％ ～３ ０％ 的 水和适量的表面活 性 剂 ， 可 以 提 高 成 型 密 度、 毛坯强 度和制品的抗折强 度 ， 同 时， 其通过改变造孔剂的粒 度和掺入量 ， 可以获得近于无气孔的致密型和具有均 匀分布的圆形理想气孔的结合剂 ， 气孔孔径和数量可 并且气孔率可以 在 大 范 围 内 调 整 ， 这种理想型均 控， 匀分布的圆型气孔不仅对结合剂的强度影响较小 ， 而 且可以最大效率地发挥容屑 、 断屑 、 贮存冷却液 、 润滑 剂的作用 。 为了解决纳米陶瓷结合剂粉体易于团聚 、 分散性 差的问题 ， 燕山大学赵玉成课题组采用高分子网络凝 胶法 （ 制备了用于超精磨削用超硬砂轮陶 Ｐ－Ｇ 法 ） 瓷结合剂组分 。 研究表明 ， 采用 Ｐ－Ｇ 法制备单组分 ， 氧化物粉体 （ 如Ａ 由于凝 ｌ Ｍ Ｏ、 Ｓ ｉ Ｏ Ｚ ｎ Ｏ 等） ｇ ２Ｏ ３、 ２、 胶过程中所形成的高分子网络的阻碍作用 ， 使粒子在 ４ １
自锐性较好 、 强度高 、 耐磨性好 。 陶瓷结 热温度较高 、 合剂 ｃ 磨削力小 、 生产效 Ｂ Ｎ 砂轮不仅具有切削锋利 、 率高 、 使用寿命长 、 易于整形与修锐 、 磨削精度高等优 而且还具有磨削 时 工 件 温 度 低 ， 能消除残余拉应 点， 力而 产 生 残 余 压 应 力 ， 使工件耐用度提高３ ０％ ～ 陶瓷结合剂ｃ ５ ０％ 的特点 。 因 此 ， Ｂ Ｎ 砂轮作为一类 高速 、 高效 、 高精 、 低成本 、 低污染的高性能磨具产品 ，
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。 纳米陶瓷结合剂由于
其粒度小 、 比表面 积 大 、 烧 结 温 度 低、 强 度 高、 韧性好 等优点 ， 有望解决目前传统陶瓷结合剂低烧结温度和 高强度之间的 矛 盾 问 题 ， 提高陶瓷结合剂ｃ Ｂ Ｎ 砂轮 的性能 ， 进一步拓宽 ｃ Ｂ Ｎ 砂轮的应用范围 。
２ 纳米陶瓷结合剂的特点
除具有常规传统陶瓷结合剂的优点之外 ， 纳米陶
３ 纳米陶瓷结合剂的增强增韧 ｒ ｃ ｈ 等首次报道了纳米陶瓷的 高韧性 、 低温超塑性 能 后 ， 世界各国对利用纳米颗粒 以解决陶瓷材料 脆 性 和 难 加 工 性 寄 予 厚 望 。 当 把 直 径为纳米级的颗粒加入陶瓷中时 ， 其强度和韧性大大 提高 。 纳米陶瓷由于晶粒的细化 ， 晶界数量会极大增 同时纳米陶瓷的气孔和缺陷尺寸减小到一定尺寸 加， 就不会影响材料的 宏 观 强 度 ， 结 果 可 使 材 料 的 强 度、 韧性显著增加 。 有关 纳 米 陶 瓷 复 合 材 料 的 增 韧 强 化 机理目前不很清楚 ， 说 法 不 一， 归纳起来大致有以下
１］ 。 成为近年来世界磨具研究开发的重点 ［
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收稿日期 ： ２ ０ １ ４－０ ９－２ ８ 作者简介 ： 刘瑞平 ， 男， 中国矿业大学 （ 北京 ） 材料科学与工程系副教授 ， 博士后 ， 长期从事超硬材料及其制品的研究开发 。
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陶瓷结合剂的开发研究是陶瓷结合剂 ｃ Ｂ Ｎ 砂轮 高性能陶瓷结合剂是制备高性能陶 制造的基本前提 ， 瓷结合剂 ｃ Ｂ Ｎ 砂轮的关键 。 随着近年来超高速 ｃ Ｂ Ｎ 砂轮的的发展 ， 对陶瓷结合剂的性能提出了更高的要 求， 即要求结合剂具有高强度 、 低耐火度 、 良好的气孔 性、 浸 润 性、 工 艺 性、 化学稳定性的特点且与ｃ Ｂ Ｎ磨 料热膨胀系数匹配 ， 然而传统的陶瓷结合剂普遍存在 强度低等缺陷 烧结温度高 、