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以CBN(立方氮化硼)磨料为原料,分别用金属粉、树脂粉、陶瓷和电镀金属作结合剂,制成各种形状的制品,用于磨削、抛光、研磨的工具叫CBN磨具. CBN相比金刚石砂轮在加工黑色金属中更有优势。
CBN磨料制作的砂轮,根据不同的加工工艺和所用不同成分的结合剂可分以下四种。他们的性质和用途(指的是机械加工用途)也有所不同。
电镀CBN砂轮
砂轮的成型工艺简单,生产成本低。成型简单但是只有一层镀层,不能修正,在加工过程中,较难知道,何时磨层受损。适用于小批量的机械加工和几何图形复杂成型磨加工用和作为修整滚轮用。
烧结CBN砂轮
硬度大和密度高,加工成高精度的修整滚轮,成本高。主要用作于砂轮的修整滚轮和大批量的超硬材料的加工。
树脂CBN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形。用于多形状小批量的加工。如工具磨和刀具的加工,和玻璃的加工。
陶瓷结合剂CBN砂轮
陶瓷结合剂的CBN砂轮具有磨削力强,高速加工不烧伤工件,可修正和并且耐用等优点,是目前最理想的高速,高效和高精度的磨削工具。
立方氮化硼(CBN)砂轮适用于加工以下多种材质的产品:①高锰钢;②高铬、镍、钼合金钢;③冷硬铸铁(HS80~90);④各类淬硬钢(HRC55~65);⑤各类铸铁(HB200~400)等,并已在国内汽车(齿轮、飞轮、轴、轴承等加工)、轧辊、渣浆泵(叶轮、涡壳、护板、护套等加工)、模具、缸套;⑥玻璃、宝石等高硬度软韧材料,解决了各行各业中高硬度难加工材料的切削加工,并能提高工作效率,大幅度地节约加工工时及电力,获得了巨大的经济效益。
CBN的硬度高于普通磨料。高硬度意味着切削能力更强、更锋利;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;CBN的抗压强度很高,这意味着在恶劣的条件下使用时它能保持颗粒完整而不易破碎;CBN有很好的导热性,在磨削时可实现冷切削。
1、高硬度、高韧性
高硬度、高韧性立方氮化硼(CBN)是人类合成的硬度仅次于金刚石的超硬材料远远高于普通刚玉与碳化硅磨料,因而具有更佳的切削能力、更锋利。
2、耐高温、热稳定性好
立方氮化硼可以承受1250-1350摄氏度的高温,比金刚石的耐热性800摄氏度还要高;在研磨和切削铁质材料时,不会出现粘屑现象,在磨削淬火钢、高钒高速钢、铝高速钢等对磨削温度较为敏感的金属材料是最理想的砂轮。
3、化学惰性强
立方氮化硼不易和铁族元素产生化学反应,所以对于各种高速钢、工具钢、模具钢、高合金淬硬钢、铬钢、镍合金、粉末冶金钢和高温合金等温度高、硬度高、热传导率低的材料的磨削非常适宜。
4、导热性好
CBN热导率可达刚玉砂轮的几十倍到百倍,因而能将磨削热迅速导出,减少工件热变形。对热传导率低的材料磨削非常适宜。各种喷涂(焊)材料:镍基、铁基等;耐磨铸铁类材料:钒-钛铸铁、高磷铸铁、冷硬铸铁等;钛合金类:如TC4等。
5、磨削性能好、加工表面质量好
由于立方氮化硼磨具能够长期保持磨粒微刃的锋利性,会使被加工工件加工精度和表面粗糙度值都达到较为理想的效果,因此可使工件的耐用度提高10%-30%。所以即使批量加工的工件,也会始终获得较高的形状、精度及一致性。CBN砂轮磨削能获得高的尺寸精度和低的表面粗糙度,加工表面不易产生裂纹和烧伤,残余应力小。加工表面质量得到提高,一般无裂纹,不易烧伤,并可获得残余压应力,显著提高工件疲劳强度,通常,被磨工件的耐用度能提高30-50%。
6、耐磨性强、寿命长
CBN砂轮磨削比可达3500-5500,比普通刚玉砂轮高百倍,比金刚石砂轮高3-5倍。
7、环保无污染、节能降耗
无太多的粉末灰尘。
8、工作效率高、综合经济效益好
磨削锋利、磨削力小、CBN砂轮修整周期长、修整量较少、更换时间长;使用周期长,磨削比高,可获得较佳的经济性,使用中形状保持性好,无需经常更换砂轮和修整砂轮,节约工时,改善劳动条件,有利于加工操作。
立方氮化硼不适合磨削硬质合金和非金属硬材料。在磨削高温下,CBN遇碱性水溶液会发生化学反应,CBN砂轮在300℃碱性溶液中会分解,在沸水中能微量分解,结果将使磨粒晶形遭到破坏,所以磨削时,只能选用油性冷却液,而不能用水基冷却液。
CBN磨具的结构
CBN(立方氮化硼)磨具结构一般由工作层、基体、过渡层三部分组成。
工作层又称CBN层,由磨料、结合剂和填料组成,是磨具的工作部分。过渡层又称非CBN层,由结合剂、金属粉和填料组成,是将CBN层牢固地连接在基体上的部分。
基体是由铝、钢或电木加工而成,起支承工作层和装卡磨具的作用。
CBN砂轮也叫立方氮化硼砂轮,CBN是除金刚石外的又一种超硬材料,主要用来制作砂轮,以及等,CBN砂轮颗粒锋利适合适合磨削各类硬材料,如金刚石复合片等,你所说的陶瓷砂轮和树脂砂轮是结合剂
目前的制造工艺大致大体分三种:1。粉末压制后烧结(或硬化)粉料和磨料混合后用液压设备先压制成固定的形状,之后进行烧结(硬化)成一定强度和性能的磨具。磨床要配备修整装置。2。电镀(电铸)成型把磨料先预置...
就是立方氮化硼砂轮,有金属结合剂的和树脂,陶瓷结合剂的,主要是加工铁等黑色金属的。
普通砂轮和CBN砂轮的市场预测
CBN砂轮由于能显著提高加工效率而在许多加工应用中取代了普通砂轮。但它不可能完全取代普通砂轮。普通砂轮今后将在某些领域中继续发挥其经济效益。一、磨粒与结合剂普通砂轮与超硬材料砂轮之间的基本差别在于磨粒。CBN磨粒的硬度较普通磨料高2~3倍。CBN砂轮的结合剂与普通砂轮同样有树脂、陶瓷结合剂,此外还有金属结合剂、电镀金
关于普通砂轮与cBN砂轮加工工件时的温度实验
在许多磨削应用领域,磨削速度取决于温度效应,例如:表面烧伤、残余应力、微裂纹等。热损伤是常见的影响生产力因素之一,由于价格优势,在加工过程中大量使用普通砂轮。与普通砂轮相比,cBN砂轮具有良好的热传导性能,它的磨削速度更快,消除了影响生产力的顾虑。本文研究了使用普通砂轮和cBN砂轮加工型号为52100钢时表面的最高温度。此实验在干磨和湿磨的条件下进行。
CBN的硬度高于普通磨料。高硬度意味着切削能力更强、更锋利;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;CBN的抗压强度很高,这意味着在恶劣的条件下使用时它能保持颗粒完整而不易破碎;CBN有很好的导热性,在磨削时可实现冷切削。
1、高硬度、高韧性立方氮化硼(CBN)是人类合成的硬度仅次于金刚石的超硬材料远远高于普通刚玉与碳化硅磨料,因而具有更佳的切削能力、更锋利
2、耐高温、热稳定性好。立方氮化硼可以承受1250-1350摄氏度的高温,比金刚石的耐热性800摄氏度还要高;在研磨和切削铁质材料时,不会出现粘屑现象,在磨削淬火钢、高钒高速钢、铝高速钢等对磨削温度较为敏感的金属材料是最理想的砂轮。
3、化学惰性强。立方氮化硼不易和铁族元素产生化学反应,所以对于各种高速钢、工具钢、模具钢、高合金淬硬钢、铬钢、镍合金、粉末冶金钢和高温合金等温度高、硬度高、热传导率低的材料的磨削非常适宜。
4、导热性好。CBN热导率可达刚玉砂轮的几十倍到百倍,因而能将磨削热迅速导出,减少工件热变形。对热传导率低的材料磨削非常适宜。各种喷涂(焊)材料:镍基、铁基等;耐磨铸铁类材料:钒—钛铸铁、高磷铸铁、冷硬铸铁等;钛合金类:如TC4等。
5、磨削性能好、加工表面质量好。由于立方氮化硼磨具能够长期保持磨粒微刃的锋利性,会使被加工工件加工精度和表面粗糙度值都达到较为理想的效果,因此可使工件的耐用度提高10%-30%。所以即使批量加工的工件,也会始终获得较高的形状、精度及一致性。CBN砂轮磨削能获得高的尺寸精度和低的表面粗糙度,加工表面不易产生裂纹和烧伤,残余应力小。加工表面质量得到提高,一般无裂纹,不易烧伤,并可获得残余压应力,显著提高工件疲劳强度,通常,被磨工件的耐用度能提高30—50%。
6、耐磨性强、寿命长。CBN砂轮磨削比可达3500—5500,比普通刚玉砂轮高百倍,比金刚石砂轮高3—5倍。
7、环保无污染、节能降耗。无太多的粉末灰尘。
8、工作效率高、综合经济效益好。磨削锋利、磨削力小、CBN砂轮修整周期长、修整量较少、更换时间长;使用周期长,磨削比高,可获得较佳的经济性,使用中形状保持性好,无需经常更换砂轮和修整砂轮,节约工时,改善劳动条件,有利于加工操作。
立方氮化硼不适合磨削硬质合金和非金属硬材料。在磨削高温下,CBN遇碱性水溶液会发生化学反应,CBN砂轮在300℃碱性溶液中会分解,在沸水中能微量分解,结果将使磨粒晶形遭到破坏,所以磨削时,只能选用油性冷却液,而不能用水基冷却液。
国内对超高速陶瓷CBN砂轮磨削技术的研究尚处于起步阶段,其磨削特性与加工机理的研究几乎是空白。本项目基于申请者已经取得的超高速磨削与电镀CBN砂轮研究成果,进行集表面创成、工件表面创成、砂轮磨损与修整为一体的陶瓷CBN砂轮超高速磨削计算机仿真与实验研究;通过计算机仿真与实验,研究超高速陶瓷CBN砂轮磨削加工的材料去除机理和加工特性,获取合理的磨削加工工艺参数;研究超高速陶瓷CBN砂轮的磨损机制、砂轮磨钝标准以及修整参数的优化;确定超高速陶瓷CBN砂轮实现脆性材料(陶瓷、硅片等)延性域加工的材料去除机制转变的临界条件,并建立典型材料工件表面质量的预测和评价体系;在理论研究的基础上开发具有实用价值的高性能超高速陶瓷CBN砂轮。本项目的研究将会推进我国超高速陶瓷CBN砂轮磨削技术的发展,缩小与国外同行的差距,打破技术垄断,为我国难加工材料特别是超硬材料及脆性材料的加工提供技术参考。
国内对超高速陶瓷CBN砂轮磨削技术的研究尚处于起步阶段,其磨削特性与加工机理的研究几乎是空白。本项目基于申请者已经取得的超高速磨削与电镀CBN砂轮研究成果,进行集表面创成、工件表面创成、砂轮磨损与修整为一体的陶瓷CBN砂轮超高速磨削计算机仿真与实验研究;通过计算机仿真与实验,研究超高速陶瓷CBN砂轮磨削加工的材料去除机理和加工特性,获取合理的磨削加工工艺参数;研究超高速陶瓷CBN砂轮的磨损机制、砂轮磨钝标准以及修整参数的优化;确定超高速陶瓷CBN砂轮实现脆性材料(陶瓷、硅片等)“延性域”加工的材料去除机制转变的临界条件,并建立典型材料工件表面质量的研究和评价体系;在理论研究的基础上开发具有实用价值的高性能超高速陶瓷CBN砂轮。针对超高速陶瓷结合剂CBN砂轮关键技术,将传统的砂轮制备工艺与纳米复合材料技术相结合,制备出了具有优越性能的超高速纳米陶瓷结合剂CBN砂轮。同时综合运用计算机仿真技术、现代测量技术、超高速磨削加工等一系列先进技术,在理论分析基础上,通过仿真优化与实验研究相结合的方法,揭示了超高速陶瓷CBN砂轮的磨削加工机理与特性,探究了陶瓷CBN砂轮延性域磨削特性,研究了超高速纳米陶瓷结合剂CBN砂轮的磨损状态与特性,同时为超高速纳米陶瓷结合剂CBN砂轮的制备及应用提供了理论与技术支持。本项目的研究将会推进我国超高速陶瓷CBN砂轮磨削技术的发展,缩小与国外同行的差距,打破技术垄断,为我国难加工材料特别是超硬材料及脆性材料的加工提供技术参考。 2100433B