CBN刀具与砂轮

目前，CBN（立方氮化硼材料）常用语制作CBN刀具和CBN砂轮等切削工具和磨削工具用于加工黑色金属材料，实现高速切削和高速磨削，并对于难加工材料中广泛应用，不但提高加工效率而且大幅度提高了加工精度和尺寸公差。目前CBN刀具的应用相当普遍，而CBN砂轮由于高速磨削磨床设备的经济性，普及面不广。如何提高生产效率、降低制造成本，以具有竞争力的价格向客户提供高质量的产品，通过不断的努力，以及为了满足产品零件精度要求的CBN成形磨削工业应用，在设备投资、CBN磨轮制造成本和刀具使用寿命等方面均具有较好的经济性。所以笔者相信，随着国内高速磨削的普及和高速磨床设备的技术发展，必将带来新的磨削技术革命，届时，CBN砂轮为基础的高速磨削将与CBN刀具一起成为高速加工的普遍性革命。

 

 

      CBN（立方氮化硼）材料的知识

　　CBN是立方氮化硼英文名称(CubicBoronNitride)的缩写，它是硬度仅次于金刚石的一种人工合成无机晶体材料，广泛地用于机械加工工业。各工业发达国家都把CBN作为达到高效率、节约能源、超精密和操作自动化加工等目的的重要材料加以发展。

专家研究表明：当温度达到700℃左右时，金刚石的硬度会有较明显的下降趋势，而CBN材料仍能保持相当的硬度。这说明CBN的热稳定性(红硬性)明显优于金刚石。由于铁系金属高温时对碳元素有着很强的亲和作用，因此，由纯碳元素组成的金刚石不宜用作加工铁系金属的刀具材料。而CBN由硼、氮两种元素组成，高温时不容易和铁系金属发生化学反应，CBN刀具的出现使得对淬火钢的切削成为了可能。

      立方氮化硼刀具的知识

　　PCBN是聚晶立方氮化硼英文名称(PolycrystallineCubicBoronNitride)的缩写。由PCBN刀具坯料经过切割、焊接和刃磨制成的PCBN刀具具有良好的切削性能，主要表现在以下几个方面：

　　高硬度和耐磨性

　　CBN的硬度仅次于金刚石，对于可切削黑色金属的刀具材料来说，PCBN刀具的硬度最高。PCBN刀具的耐磨性可以达到涂层刀具和陶瓷刀具的5～10倍，因此，使用PCBN刀具能够明显减少生产加工中的换刀次数，提高被加工工件的精度与互换性，缩短产品生产周期。

　　良好的导热性和热稳定性

　　PCBN刀具在800℃时的硬度仍高于硬质合金刀具和陶瓷刀具的常温硬度，在1200℃时仍能保持较高的硬度，而且随着温度的升高，其导热系数也随之升高。因此，PCBN刀具能够很好地满足硬态切削、高速切削和干切削时的恶劣加工条件对刀具材料的要求。

　　高的化学稳定性

　　由于CBN的化学惰性特别大，在1200～1300℃时也不会与Fe、Ni、Co等元素发生化学反应，所以PCBN刀具在切削加工时的化学磨损相对于其它刀具材料较小，可用于加工各种材料的工件。

　　较低的摩擦系数

　　CBN与不同材料间的摩擦系数为0.1～0.3，而且随着切削速度的提高，PCBN的摩擦系数呈减小趋势，从而使切削力减小，减少切削时的刀屑粘结现象，有利于提高加工精度以及表面质量。

　  CBN砂轮可以高效高质量地高速磨削金属工件，应用CBN砂轮的磨削速度已接近于声速，从而大大提高了生产效率。由于CBN砂轮的损耗非常小，其成型磨削的精度极易保证。但是，CBN砂轮的制作技术却制约着高速磨削技术的发展。因此，如何高精度地制作CBN砂轮成为了高速磨削技术的关键。

PCBN刀具应用目前是相当普遍的，CBN成形磨削由于设备、刀具的经济性，普及面不广。我公司的CBN成形磨削刀具有较好的经济性。国外进口CBN磨轮、CNC设备的优越性当然是无法回避的，所以我在本文中的叙述更多地强调了“满足产品零件精度要求”的“实用”型工业应用。

     CBN砂轮知识

      CBN之所以的价格昂贵，是因为它的立方氮化硼砂轮是在普通白刚玉砂轮上加一层用结合剂黏结的立方氮化硼组成的.它是由与石墨很相近的立方氮化硼经过高温、高压转化而成的.它的硬度高，耐热性好.

      CBN砂轮采用的结合剂常有三种：分别是金属、树脂及陶瓷且每种结合剂的砂轮也各有特点.

1.金属结合剂砂轮

 这种砂轮的形状保持性好，它的修形一般使用旋转动力式金刚石修整器.修锐用SiC磨具.多用于磨削沟、槽等.立方氮化硼砂轮的形状、尺寸、浓度和其他特性以及使用方法注意事项等与人造金刚石砂轮相同.

2.陶瓷结合剂砂轮

 这种砂轮只能用于湿磨，其修形和修锐可以同时进行，可用单点金刚石修整器进行修整，一般推荐使用旋转动力式金刚石修整器.主要用于内圆磨削.

3.树脂结合剂砂轮

 这种砂轮使用最普遍，因为它最便于使用和修整，容易保证工件的形状、尺寸精度，可用于干磨，也可用于湿磨.它的修形一般使用金刚石笔或金刚石轮，修锐用WA磨具.

立方氮化硼砂轮之所以日益被人们重视，是因为它具有以上所述的一系列优点，一般用于难以加工的材料，比如高速钢及又硬又黏的高级耐热合金钢，以及M50或Cr4M04V轴承钢.磨削轴承钢时，一般采用陶瓷结合的立方氮化硼砂轮，粒度在85#～100#、浓度在50-100%范围内选用。

      CBN刀具和CBN砂轮在使用中遇到的问题

　　尽管我们在实践中取得了进步，但实际磨削生产中仍然存在许多不足，主要表现在以下四方面。

　　合理使用PCBN刀具，准确判断PCBN刀具的耐用度是关键。

　　PCBN刀具焊接技术仍需提高，目前仍有10%～30%的刀具损坏是由焊接质量不好所引起。

　　CBN磨轮使用寿命仍有待于提高，其中CBN镀覆技术的切实提高是关键。

      CBN磨轮基体的制造精度仍不能令人十分满意。

      我国CBN砂轮技术发展速度迅猛，但目前CBN高速磨床的发展技术受制于国外巨头的垄断，以及CBN高速磨削在我国普及率不高，使得CBN砂轮推广应用相对困难