立方氮化硼砂轮(CBN)
立方结构的氮化硼,分子式为BN,其晶体结构。类似金刚石,硬度略低于金刚石,为HV72000~98000兆帕,常用作磨料和刀具材料。1957年,美国的R.H.温托夫首先研制成立方氮化硼。但至今尚未发现天然的CBN。
立方氮化硼cubic boron nitride
立方氮化硼是由六方氮化硼和触媒在高温下合成的,是继人造金刚石问世后出现的又一种高新技术产品,是磨削技术的第二次飞跃。
立方氮化硼有单晶体和多晶烧结体两种,单晶体是把六方氮化硼和触媒在压力3000~8000兆帕、温度为800~1900℃ 范围内制得。典型的触媒材料选自碱金属、碱土金属、锡、铅、锑和它们的氮化物。立方氮化硼的晶形有四面体的截锥、八面体、歪晶和双晶等。工业生产的立方氮化硼有黑色、琥珀色和表面镀金属的,颗粒尺寸通常在1毫米以下。它具有优于金刚石的热稳定性和对铁族金属的化学惰性,用以制造的磨具,适于加工既硬又韧的材料,如高速钢、工具钢、模具钢、轴承钢、镍和钴基合金、冷硬铸铁等。用立方氮化硼磨具磨削钢材时,大多可获得高的磨削比和加工表面质量。
立方氮化硼多晶烧结体的主要制法有:①用立方氮化硼微粉和少量结合剂(如钴、铝、钛和氮化钛等),在压力4000~8000兆帕、温度为1300~1900℃下烧结而成;②以立方氮化硼微粉和结合剂为一层,以硬质合金(片或粉)为一层,在上述压力、温度下把两者烧结在一起,制得带硬质合金衬底的多晶烧结体,这种烧结体具有高的强度,同时保持立方氮化硼的原有理化性能,可制成直径达16毫米的圆片,切割加工成适当形状后,作为车刀和镗刀的刀头,适于切削淬火钢、铸铁和镍基合金等。立方氮化硼砂轮(CBN)
良好的热稳定性,承受高温1200℃的能力及硼、氮元素的化学稳定性,不易与铁反应,广泛用于陶瓷结合剂磨具中,具有线速度高,砂轮寿命长等特点。
CBN切削加工中的应用
用PCBN刀片精车淬硬钢
加工硬铸铁和灰口铸铁
高速镗削铸件孔
铰削淬硬钢或硬铸件小孔
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。
磨削汽车零件—凸轮轴和曲轴
CBN砂轮在内孔磨削中的应用
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。一般都是采用靠模仿形磨削,工件速度的提高受到限制,工件易产生磨削烧伤裂纹,采用靠模仿形磨削,其凸轮表面的轮廓曲线要受砂轮直径大小的影响,所以很难保证凸轮轮廓曲线的正确。
CBN砂轮寿命长,磨削性能好,节约了砂轮更换修整、机床调整和工件检测等许多辅助时间。