陶瓷结合剂CBN砂轮的特性

发布时间: 2020-06-04 发布者: 富耐克应用研究中心

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。

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,应注意以下几点:

(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、加工余量、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已经应用于汽车、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、高效、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。

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