立方氮化硼磨具新近探究綜述*

王光祖

(鄭州磨料磨具磨削研究所,河南 鄭州　450001)

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立方氮化硼磨具新近探究綜述*

王光祖

(鄭州磨料磨具磨削研究所,河南 鄭州450001)

發(fā)展立方氮化硼磨具，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)技術(shù)水平可持續(xù)提升走向高端的必由之路。因此，吸引了國(guó)內(nèi)外廣大科技工作者的關(guān)注。文章將就他們對(duì)立方氮化硼磨具技術(shù)發(fā)展的新近探究做一綜述。從探究的結(jié)果不難看出，為了避免高速磨削所產(chǎn)生的高溫對(duì)工件表面燒傷的風(fēng)險(xiǎn)，而提出了新型立方氮化硼磨具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新思路，不僅解決了鎳基高溫合金等難加材料的加工難題，而且還具有節(jié)能、消除環(huán)境污染等綠色發(fā)展的功效。

立方氮化硼磨具；磨削技術(shù)；綜述；難加工材料

立方氮化硼磨具的磨削性能十分優(yōu)越，不僅能勝任難加工材料的加工，提高生產(chǎn)效率，且有利于嚴(yán)格控制工件的形狀和尺寸精度，還能有效地提高工件的磨削質(zhì)量，顯著提高磨削后工件表面的完整性，因而提高了零件的疲勞強(qiáng)度，延長(zhǎng)了使用壽命，增加了可靠性，再加上立方氮化硼磨料生產(chǎn)過(guò)程在能源消耗和環(huán)境污染方面比普通磨料好，所以，擴(kuò)大立方氮化硼磨具的生產(chǎn)和應(yīng)用是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。以下將對(duì)立方氮化硼磨具技術(shù)發(fā)展的新近探究做一綜述。

1　磨削力與比磨削能

鎳基高溫合金是一種典型的難加工材料，由于具有優(yōu)良的高溫強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及抗熱疲勞性，被廣泛應(yīng)用于航空、宇航、船舶及化學(xué)工業(yè)中。在航空工業(yè)中，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端部件，例如渦輪葉片、渦輪加力燃燒室及渦輪傳動(dòng)軸等。

高速磨削是通過(guò)提高砂輪線速度來(lái)達(dá)到提高磨削效率和磨削質(zhì)量的加工方法。高速磨削可大幅度提高磨削生產(chǎn)效率，延長(zhǎng)砂輪使用壽命，降低磨削表面粗糙度值，減小磨削力和工件受力變形，提高工件加工精度，降低磨削溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)難磨材料的高性能加工。對(duì)普通材料而言，磨削速度達(dá)100m/s以上稱為高速磨削。在磨削難加工材料時(shí)，磨削速度達(dá)80m/s即被認(rèn)為是高速磨削。雖然存在燒傷和裂紋的問(wèn)題，但實(shí)踐證明，如果選用合適的磨削用量和冷卻條件，高速磨削的優(yōu)勢(shì)將會(huì)非常明顯。

錢源等[1]采用陶瓷cBN砂輪、電鍍砂輪、釬焊cBN砂輪進(jìn)行了高速磨削難加工材料試驗(yàn)，并針對(duì)磨削力與比磨削能進(jìn)行了重點(diǎn)研究。

釬焊cBN砂輪為該題組自主研制的單層砂輪，其結(jié)構(gòu)為鑲塊式。單個(gè)鑲塊其磨粒為有序排列，排布方式為直排，磨粒間距為1mm。

而在相同的磨削用量條件下，釬焊cBN砂輪的比磨削能最小，主要原因是釬焊砂輪的磨粒為有序排布，相鄰兩排磨粒之間的距離較大，砂輪不容易堵塞，磨削力較小，因此可以充分發(fā)揮cBN磨粒切削能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步發(fā)揮高速磨削技術(shù)的潛力。

2　克難之星

鈦合金以其比其他材料強(qiáng)度高、抗腐蝕性好、耐高溫、疲勞強(qiáng)度高等優(yōu)異性能在世界航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但由于鈦合金體存在導(dǎo)熱系數(shù)小、彈性模量小、回彈量大等材料特性，導(dǎo)致其屬于典型的難加工材料，其磨削加工一直是鈦合金機(jī)械加工領(lǐng)域的難題。鈦合金表面極易發(fā)生黏附，磨削力與磨削溫度極高，磨削表面質(zhì)量難以控制。針對(duì)鈦合金磨削加工的特性，眾多學(xué)者開展了積極研究[2-3]。西北工業(yè)大學(xué)任敬心，張小福[4-6]等對(duì)鈦合金磨削砂輪及冷卻液的選擇進(jìn)行了大量探究實(shí)驗(yàn)，研究表明，水基冷卻液對(duì)鈦合金磨削具有較好冷卻效果，陶瓷結(jié)合劑cBN砂輪是鈦合金磨削較為理想的工具。宋貴亮[2]等開展了單顆cBN磨粒高速磨削實(shí)驗(yàn)研究，初步探究了高速磨削機(jī)理。

伴隨著飛機(jī)長(zhǎng)壽命結(jié)構(gòu)件鈦合金損傷容限設(shè)計(jì)需求，新一代損傷容限鈦合金備受關(guān)注。TC4鈦合金作為一種中強(qiáng)度損傷容限鈦合金，具有優(yōu)異的綜合材料匹配性能，被廣泛應(yīng)用于波音客機(jī)及F—22、C-17等新一代飛機(jī)的零部件中。

為充分發(fā)揮高速磨削技術(shù)在鈦合金材料加工領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)探究鈦合金的高速磨削力、磨削溫度和磨削表面形態(tài)對(duì)實(shí)現(xiàn)鈦合金高品質(zhì)磨削加工具有非常重要的意義。胥軍[ 3]等通過(guò)探究得出如下結(jié)論：

(1)采用陶瓷結(jié)合劑cBN砂輪高速磨削加工鈦合金材料具有可行性。

(2)砂輪線速度為60～80m/s時(shí)，磨削表面質(zhì)量良好；當(dāng)砂輪線速度提高至100m/s后，磨削表面出現(xiàn)大量?jī)蚋参?，產(chǎn)生網(wǎng)狀微裂紋等熱損傷缺陷。

(3)砂輪線速度和磨削深度對(duì)磨削力、磨削溫度和磨削表面形態(tài)影響顯著，而工作臺(tái)速度對(duì)其影響不明顯。當(dāng)砂輪線速度達(dá)100m/s后，磨削區(qū)冷卻效果變差，磨削溫度急劇升高。

(4)高速磨削鈦合金時(shí)，砂輪線速度不宜超過(guò)80m/s；選擇較小的磨削深度和較大工作臺(tái)速度，不僅可保證工件磨削加工表面質(zhì)量，還可提高加工效率。

3　磨損形式

電鍍cBN砂輪作為典型的超硬磨粒砂輪其成型工藝簡(jiǎn)單且在磨削加工過(guò)程中無(wú)需整形和修銳。但是，由于其磨料層僅有一層，當(dāng)磨粒發(fā)生磨損以后，無(wú)后續(xù)磨粒的補(bǔ)充，而且隨著砂輪磨損的進(jìn)行，砂輪底貌也發(fā)生一定程度的變化進(jìn)而影響被磨工件的表面質(zhì)量。

目前，關(guān)于電鍍cBN砂輪的磨損研究主要集中在30～40m/s的低速條件下，已取得顯著成果。李峰，蘇宏華[ 4]等，針對(duì)高速磨削的特點(diǎn)，采用80/100目的電鍍cBN砂輪進(jìn)行了120m/s高速條件下磨削鎳基高溫合金GH4169的砂輪磨削試驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn)，隨著工件材料去除體積的增加，磨削力呈現(xiàn)初期快速增加，隨后平穩(wěn)增加的變化趨勢(shì)，并且順磨與逆磨的法向力差值在平穩(wěn)磨削階段隨著砂輪的磨損程度增加將逐漸加大。當(dāng)砂輪線速度為120m/s，工件材料去除率為3m3/(mms)時(shí)，通過(guò)三維體視顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)砂輪的磨損形式以磨粒的磨耗磨損為主。

4　磨粒有序多孔

陳珍珍等[5]針對(duì)高溫合金高效磨削過(guò)程中的燒傷問(wèn)題，基于氧化鋁空心球造孔與釬焊技術(shù)，研制了多層磨粒有序排布的多孔cBN砂輪。

多孔cBN砂輪由砂輪基體、砂輪工作層和過(guò)渡層三部分組成。

磨削燒傷的抑制對(duì)策，主要從磨削熱的產(chǎn)生和疏導(dǎo)這兩方面來(lái)入手。首先，為減少磨削弧區(qū)熱產(chǎn)生，主要通過(guò)提高砂輪的鋒利度及優(yōu)化磨削工藝降低磨削比能。丁文鋒等[ 6]成功研制單層磨粒有序排布釬焊cBN砂輪，并應(yīng)用于高效磨削鑄造鎳基高溫合金K424。目前，單層砂輪存在壽命有限，修整困難等問(wèn)題。

針對(duì)高效砂輪磨損嚴(yán)重問(wèn)題，Y HASUDA等人采用金屬結(jié)合劑cBN砂輪磨削高溫合金，實(shí)現(xiàn)的磨削比高達(dá)200，但由于修整困難而限制了其推廣應(yīng)用。其次，在磨削熱疏導(dǎo)方面，高溫合金在緩進(jìn)給磨削中易產(chǎn)生突發(fā)燒傷，很大程度上是由于不充分的冷卻液所產(chǎn)生的，其中，包括冷卻液加注方式不合理以及砂輪氣孔率不高等因素。因此，新型的大氣孔多層磨粒有序排列多孔cBN砂輪應(yīng)運(yùn)面生。與普通多孔砂輪不同之處在于，該型砂輪工作層內(nèi)的閉孔結(jié)構(gòu)有利于提高砂輪強(qiáng)度。砂輪表面大氣孔在深切磨削過(guò)程中，既能提供充分的容屑空間，又能使切屑從氣孔中及時(shí)排出，防止砂輪堵塞。

研究結(jié)果表明，大切深磨削時(shí)，添加石墨塊導(dǎo)流，可明顯改善磨削弧區(qū)冷卻效果，抑制工件燒傷，砂輪最大材料去除率可提高3倍以上；當(dāng)材料去除率為2mm/(mm.s)時(shí)，隨著磨削速度的提高，磨削溫度先下降后上升，越過(guò)臨界磨削速度100m/s，磨削溫度則呈下降趨勢(shì)；不燒傷磨削溫度均維持在100℃以下。高速磨削時(shí)在切深0.2mm下，砂輪可實(shí)現(xiàn)最大材料去除率為20mm3/(mm.s)。

5　表面粗糙度

軸承被譽(yù)為裝備制造的“心臟”部件，2015年，我國(guó)軸承產(chǎn)量將達(dá)到280億套，但是，我國(guó)高擋軸承仍大量依靠進(jìn)口。軸承加工精度是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，軸承內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體三個(gè)零件的加工，直接決定著軸承的精度。砂輪是軸承磨削加工的關(guān)鍵工具，既決定軸承精度和表面質(zhì)量，也決定磨削工序節(jié)能、環(huán)保和效率。

在國(guó)內(nèi)，由于砂輪性價(jià)比和應(yīng)用兩大因素的限制，加上環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)，大部分企業(yè)仍然使用普通砂輪加工軸承零件。與普通(碳化硅、剛玉)砂輪相比，cBN砂輪加工效率可提高近一倍、使用壽命提高約100倍、修整間隔延長(zhǎng)近200倍、廢渣減少約90%、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度減小，資源節(jié)約，環(huán)境友好，盡管cBN砂輪單位體積價(jià)格高近100倍，但仍然具有誘人的應(yīng)用前景和重要的研究?jī)r(jià)值。

cBN砂輪的應(yīng)用技術(shù)在相當(dāng)程度上影響了加工工件的效果。磨削參數(shù)的優(yōu)化是應(yīng)用技術(shù)的重要內(nèi)容之一，既影響軸承加工精度，又影響加工效率。軸承內(nèi)圓磨削加工的主要技術(shù)指標(biāo)包括：表面粗糙度、錐度、橢圓度、壁厚差、振紋和燒傷等。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)成功滿足產(chǎn)品不燒傷、無(wú)振紋，能達(dá)到大規(guī)模生產(chǎn)效率和耐用性的要求后，表面粗糙度這一技術(shù)指標(biāo)最難攻克。

劉泓等[ 7]采用正交實(shí)驗(yàn)研究砂輪磨削過(guò)程中各種磨削參數(shù)對(duì)軸承內(nèi)圓表面粗糙度的影響規(guī)律，為生產(chǎn)過(guò)程中不同工況下磨削參數(shù)的調(diào)整提供了參考依據(jù)。

影響表面粗糙度的因素很多，最明顯的是磨料的粒度。

6　弧區(qū)冷卻液動(dòng)壓力

冷卻液在控制工件表面熱損傷方面起了關(guān)鍵性作用。其冷卻作用有利于弧區(qū)熱量的疏導(dǎo)。研究表明，冷卻液將疏導(dǎo)弧區(qū)最大比例的熱量；其潤(rùn)滑作用有利于降低砂輪與工件之間的摩擦而產(chǎn)生的熱量；其沖洗外作用有利于將磨屑排出磨削弧區(qū)，避免劃傷加工表面。

冷卻液在磨削過(guò)程中發(fā)揮的作用不僅與其本身的物理化學(xué)特性有關(guān)，而且還依賴于整個(gè)磨削系統(tǒng)，特別是砂輪的構(gòu)造與冷卻液的供應(yīng)方式。Malkin[ 8]應(yīng)用泵的工作原理分析旋轉(zhuǎn)的多孔砂輪將磨削液引入磨削弧區(qū)的現(xiàn)象，結(jié)果表明，冷卻液出口速度、噴嘴的位置以及砂輪的孔隙率是影響冷卻液有效流量的關(guān)鍵因素。

張志偉[ 9]等人使用陶瓷cBN砂輪高效磨削鎳基高溫合金，分析磨削工藝參數(shù)和空氣擋板對(duì)弧區(qū)壓力的影響，并結(jié)合工件表面燒傷現(xiàn)象，以及弧區(qū)壓力和熱流密度得出該磨削系統(tǒng)的合理磨削速度范圍。

實(shí)驗(yàn)表明，磨削工藝參數(shù)中，磨削速度對(duì)弧區(qū)冷卻液動(dòng)壓力的影響最大，壓力值隨著磨削速度的提高呈先升后下降的趨勢(shì)；使用空氣擋板可在一定磨削速度范圍內(nèi)提高弧區(qū)冷卻液動(dòng)壓力。最后基于弧區(qū)壓力與熱流密度的關(guān)系，分析了磨削速度對(duì)工件表面燒傷的影響。該結(jié)果可從充分發(fā)揮冷卻液效果，并從避免磨削燒傷的角度為磨削速度的選擇提供依據(jù)。

7　熱管砂輪

由于高溫合金自身熱性能差，在其的磨削加工過(guò)程中極易出現(xiàn)磨削高溫，從而產(chǎn)生工件表面燒傷，砂輪磨損快以及加工效率低等問(wèn)題[16-17]。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，只要盡可能多地向磨削弧區(qū)注入冷卻介質(zhì)，便可確保磨削低弧區(qū)的換熱效果，降低磨削溫度?；谏鲜鏊悸?，現(xiàn)已開發(fā)出了眾多磨削冷卻技術(shù)與方法[18-19]。但是隨著砂輪線速度、磨削深度和材料去除率的不斷提高，磨弧區(qū)的面積逐漸增大，磨削弧區(qū)密閉程度逐漸升高，致使冷卻介質(zhì)越來(lái)越難以進(jìn)入磨削弧區(qū)。因此，探索新的在高效磨削加工過(guò)程中的快速疏導(dǎo)磨削熱的方法，強(qiáng)化磨削弧區(qū)換熱，成為避免高溫合金材料出現(xiàn)磨削燒傷，進(jìn)而提高其磨削加工效率的關(guān)鍵。

熱管是一種具有極高傳熱能力的元件，其傳熱能力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)任何一種已知金屬。正是基于這一特性，國(guó)外早在上世紀(jì)80年代就有將熱管技術(shù)應(yīng)用在車削、鉆削等加工領(lǐng)域的報(bào)道。相關(guān)結(jié)果表明，利用熱管的傳熱作用可以有效降低車削、鉆削加工區(qū)域的溫度，同時(shí)延長(zhǎng)工具的使用壽命[10-11]。但在磨削加工領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者則先于國(guó)外提出了利用熱管技術(shù)進(jìn)一步強(qiáng)化磨削弧區(qū)換熱的構(gòu)想，并已開展了一些探索性的研究工作[12-13]。

設(shè)計(jì)制作一種能夠用于磨削的熱管砂輪，并通過(guò)開展磨削高溫合金GH4169實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證熱管砂輪在降低磨削弧區(qū)溫度和防止工件燒傷等方面的效果，這種新的方法，對(duì)于在高效磨削時(shí)避免GH4169工件燒傷和進(jìn)一步提高其磨削加工效率，有著十分重要的意義。

從制造工藝的角度出發(fā)，使用傳統(tǒng)機(jī)械加工(車削、銑削、磨削等)方法顯然是不能制作出上述熱管砂輪的。因此，該砂輪的基體結(jié)構(gòu)只有通過(guò)焊接蓋板和鋼基體，隨后再進(jìn)行精加工得以實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于熱管在制作過(guò)程中抽真空的要求，一般情況下，要求獲得的真空度范圍在10×10-1～1.0×10-4Pa，其目的是為了盡可能減少管內(nèi)不可凝結(jié)性的氣體。因此，在制作熱管砂輪時(shí)對(duì)其內(nèi)部環(huán)形管腔的真空度要求低于5.0×10-2Pa。

為了保證砂輪整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在砂輪基體冷凝端薄壁處一周設(shè)置了12小段的加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)。

赫青山，傅玉燦[14]等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)使用無(wú)熱管的普通砂輪時(shí)，在磨削弧區(qū)會(huì)產(chǎn)生高溫，而使用熱管砂輪時(shí)可以有效將磨削溫度維持在100℃以下，避免工件燒傷。

8　單層釬焊cBN砂輪

航空齒輪工作在高溫、重載、腐蝕性強(qiáng)等惡劣環(huán)境中，需要具有良好的抗腐蝕性能和很高的表面硬度來(lái)抵抗磨損；同時(shí)，心部要有良好的斷裂韌性來(lái)抵抗運(yùn)行過(guò)程的沖擊；此外，還需要具有優(yōu)秀的高溫硬度。為滿足這種需求，美國(guó)在20世紀(jì)90年代開發(fā)了CSS-42L鋼，它不僅具有耐高溫、抗沖擊和耐腐蝕等優(yōu)良特性，還能通過(guò)表面熱處理改善表面狀態(tài)，在航空、宇航、船舶及化學(xué)工業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

但其本身優(yōu)異的材料特性也給其磨削加工帶來(lái)了很大的困難。磨削CSS-42L時(shí)，其高強(qiáng)度使磨削過(guò)程消耗更多的能量，而這些能量的90%以上都轉(zhuǎn)化成磨削熱，同時(shí)，由于其高合金含量導(dǎo)致的低熱導(dǎo)率(室溫下CSS-42L坯熱導(dǎo)率為15.3W/(m.℃))，使得磨削區(qū)產(chǎn)生的熱量不易導(dǎo)出。因此，在使用普通磨料磨削CSS-42L時(shí)，存在著磨削力大、溫度高、工具損耗快等問(wèn)題，加工質(zhì)量不易保證。

超硬材料(金剛石和cBN)工具憑借其優(yōu)異的性能在加工領(lǐng)域，尤其是難加工材料的磨削加工領(lǐng)域，表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。特別是cBN硬度可與金剛石媲美，而熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金剛石。與鐵族金屬又具有較大的化學(xué)惰性。因此，cBN工具在各種高強(qiáng)度鋼、高溫合金等難加工材料的加工中極具發(fā)展?jié)摿?，并獲得一定的應(yīng)用[15—18]。

開展單層釬焊cBN砂輪磨削CSS-42L鋼的研究，可以進(jìn)一步擴(kuò)展單層cBN砂輪的應(yīng)用，同時(shí)也為CSS-42L鋼的實(shí)際磨削加工提供有益參考。

為此，楊長(zhǎng)勇等[19]人，采用單層釬焊cBN砂輪切入式磨削CSS-42L鋼，分析不同磨削條件下的磨削力、溫度和比磨削能等的變化規(guī)律，并與白剛玉砂輪進(jìn)行了對(duì)比。他們的研究結(jié)果表明，磨削深度對(duì)磨削力和磨削溫度的影響最為明顯，而工件速度的影響不明顯。相同情況下，采用單層釬焊cBN砂輪磨削CSS-421時(shí)的磨削力、溫度、比能都低于白剛玉砂輪，亦即在切入式磨削CSS-421鋼時(shí)，單層釬焊cBN砂輪的磨削加工性能優(yōu)于白剛玉砂輪。

9　高效研磨技術(shù)

電控柴油機(jī)噴油器是共軌式燃油系統(tǒng)中最關(guān)鍵和最復(fù)雜的部件，其作用的完善與否，直接影響柴油機(jī)燃燒性能以及廢氣的最終排放。隨著國(guó)家環(huán)境要求越來(lái)越嚴(yán)及噴油器噴油壓力越來(lái)越大，對(duì)噴油器密封性的要求也越來(lái)越高。噴油器中間體是保證噴油器密封性及可靠性的重要零部件之一，且有較高的幾何精度和表面粗糙度要求。日前采用傳統(tǒng)研磨的加工方法，存在加工效率低、加工成本高、加工精度和加工質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。

為了滿足噴油器中間體高精度、高效率、低成本的研磨加工要求，吳耀宇，劉冬敏[20]等首先選用強(qiáng)度高、韌性好、熱穩(wěn)定性好的cBN280型，其粒度采用微粉級(jí)(10～20μm)cBN做磨料，選擇適當(dāng)濃度cBN，經(jīng)過(guò)配料——成型——干燥——燒結(jié)——檢驗(yàn)——整形等工序做成陶瓷cBN丸片。再將丸片粘在金屬磨盤上，形成磨具的切削部分，最后把磨具固定到研磨機(jī)上。

整個(gè)研磨過(guò)程分預(yù)研、研磨、精研三個(gè)階段并一次完成。在預(yù)研階段，其主要作用是剔除零件表面毛刺，減小零件之間的高度誤差。在研磨階段，頃恒壓控制，單位壓力為0.05～012MPa，可根據(jù)工件數(shù)量的多少調(diào)整此過(guò)程的壓力值，其加工余量為15～30μm，研磨時(shí)間約為30～70s；在精研階段，壓力逐漸降低，此時(shí)的加工余量控制在3～5μm以內(nèi)。

研究的結(jié)論是：

(1)較好地解決了傳統(tǒng)的散粒磨料慢速研磨中存在的缺點(diǎn)。其最大特點(diǎn)是能顯著提高研磨加工效率，降低環(huán)境污染，保證了加工精度和表面質(zhì)量的穩(wěn)定性。

(2)可以通過(guò)丸片與研磨盤的制造、控制不同濃度和硬度的陶瓷cBN丸片在磨盤中的分布狀態(tài)，使磨盤研磨過(guò)程中磨損均勻，保證了加工精度和表面質(zhì)量的穩(wěn)定性。

(3)研磨技術(shù)綜合了陶瓷cBN磨具加工的高效率、長(zhǎng)壽命和研磨加工的高精度的優(yōu)勢(shì)，在保證研磨加工精度和質(zhì)量的同時(shí)，提高加工效率、降低了加工成本、使研磨技術(shù)進(jìn)一步實(shí)用化。

(4)在保證加工表面質(zhì)量的前提下(Ra003～005μm)，材料去除率可達(dá)15～25μm/min，其研磨效率約為相同加工條件下傳統(tǒng)游離磨料加工的10倍，工序成品合格率99%以上，與同類進(jìn)口產(chǎn)品相比，加工成本降低65%以上。

結(jié)語(yǔ)

隨著高速、超高速數(shù)控磨床的出現(xiàn)，高速cBN砂輪更煥發(fā)出新的活力，取代普通剛玉砂輪，在機(jī)械加工中得到廣泛應(yīng)用，是一種具有高精度、高效率、低消耗、低生產(chǎn)成本、低污染、自動(dòng)化程度高等優(yōu)異性能的磨具，是現(xiàn)代先進(jìn)磨削加工工具的發(fā)展方向。

高速陶瓷cBN砂輪單片原材料消耗僅為剛玉砂輪的1/56;而加工相同工件高速陶瓷cBN砂輪原材料制造的能源消耗僅為陶瓷結(jié)合劑剛玉砂輪的1/62，而且高速陶瓷cBN砂輪是低溫?zé)桑谥圃爝^(guò)程中更為節(jié)能。

由于高速cBN砂輪的磨料消耗極少，產(chǎn)生的磨削產(chǎn)物也極少，使用高速cBN砂輪加工所產(chǎn)生的金屬磨屑可以直接回收利用，而剛玉砂輪加工的消耗是高速cBN砂輪的700余倍，其磨削物大量留于磨屑中，使得磨屑的回收利用極為困難，實(shí)際生產(chǎn)中基本作為廢棄物處理，對(duì)環(huán)境大為不利。

由于高速cBN砂輪耐用度較高，修整頻次很小，而剛玉砂輪修整頻次是高速cBN砂輪的100倍左右，因此使用高速cBN砂輪，使得砂輪修整中所產(chǎn)生的粉塵污染降為極低。

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Review of Recent Research on Cubic Boron Nitride Grinding Tools

WANG Guang-zu

(ZhengzhouResearchInstituteforAbrasive&Grinding,Zhengzhou)

Developing cubic boron nitride grinding tools is the only road to realize the sustainable development of the technology of modern mechanical manufacture industry and move upmarket. As a result, it has attracted the attention of scientists and technicians at home and abroad. This article will make a review of the recent research on the development of the technology of cubic boron nitride grinding tools. It is not difficult to see from the result that in order to avoid risk of burn of the surface of workpiece due to the heat caused by high speed grinding, a new idea of structure design of the cubic boron nitride grinding tools has been put forward. The new design not only has solved the processing difficulty for hard-to-process materials such as nickel-based high temperature alloys, but also has the green development functions such as energy saving and environmental pollution elimination.

cubic boron nitride grinding tools; grinding technique; review; difficult-to-machine materials

2016-01-15

王光祖(1933-)，男，教授，長(zhǎng)期從事超硬材料及制品的研發(fā)工作，出版多部專著，發(fā)表上百篇學(xué)術(shù)論文。

TQ164

A

1673-1433(2016)04-0042-05

引文格式：王光祖.立方氮化硼磨具新近探究綜述[J].超硬材料工程，2016，28(4)：42-46.