砂轮的种类与性能 一、砂轮的种类与性能 （一）、概况 砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。 （二）、砂轮的分类 砂轮种类繁多，按所用磨料可分为普通磨料（刚玉（Al2O3）和碳化硅等）砂轮和超硬磨料（金刚石和立方氮化硼）砂轮；按砂轮形状可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等；按结合剂可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。 先有个感性认识，砂轮示例： 白刚玉砂轮 棕刚玉砂轮
绿碳化硅砂轮 金刚石砂轮 （三）、砂轮的属性 砂轮是用磨料和结合剂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。 砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂、形状及尺寸等因素来决定，现分别介绍如下。 1、磨料及其选择 磨料是制造砂轮的主要原料，它担负着切削工作。因此，磨料必须锋利，并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的名称、代号、特性和用途见表1。
3、结合剂及其选择 结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。 （1）、陶瓷结合剂（V）：化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉，占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜高速，线速度一般为35m/s。 （2）、树脂结合剂（B）：强度高弹性好，耐冲击，适于高速磨或切槽切断等工作，但耐腐蚀耐热性差(300℃)，自锐性好。 关于自锐性：砂轮的磨削作用主要靠磨粒外露的锋利的棱角，在磨削过程中，锋利的棱角会慢慢会磨掉而变钝，削弱砂轮的磨削能力。这时表面的磨粒会脱落或断裂，从而形成新的磨削刃，以达到锋利的磨削效果，这就是自锐性。 （3）、橡胶结合剂（R）：强度高弹性好，耐冲击，适于抛光轮、导轮及薄片砂轮，但耐腐蚀耐热性差(200℃)，自锐性好。 （4）、金属结合剂（M）：青铜、镍等，强度韧性高，成形性好，但自锐性差，适于金刚石、立方氮化硼砂轮。
CBN砂轮立方氮化硼砂轮 CBN grinding 最理想的高速、高效和高精度的磨削工具 一、立方氮化硼(CBN)砂轮的特点： CBN作研磨材料使用时，我们主要研究CBN的硬度、热稳定性、化学惰性、耐磨性和导热性等。 CBN的硬度远高于其它普通磨料。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 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
陶瓷刀具的种类和性能 陶瓷作为非金属刀具材料，因其能实现高硬度材料的切削和高速切削，所以作为工业的牙齿在金属切削领域中广泛应用，本文根据陶瓷刀具（含立方氮化硼刀具）的种类和性能，浅谈它们的使用区别及其适合加工材质。 一，陶瓷刀具的种类及发展脉络 陶瓷刀具的种类及发展：陶瓷刀具最明显的发展线条是刀片的韧性依次增强：氧化铝陶瓷刀具—-复合氧化铝陶瓷刀具--氮化硅陶瓷刀具--立方氮化硼刀具。 在金属切削领域，氧化铝陶瓷刀具和氮化硅陶瓷刀具合称为陶瓷刀具；在无机非金属材料学中，立方氮化硼材料归于陶瓷材料大类，立方氮化硼材料刀具的问世，是陶瓷刀具的革命。我国河南超硬材料研究所作为国内最早研究聚晶立方氮化硼材料刀具的研究所之一，最近推出纯氮化硼烧结体陶瓷刀具，其韧性和耐磨性能显着增加。 二，陶瓷刀具的性能及其在金属切削中的应用 陶瓷刀具比硬质合金刀片相比，可承受2000℃的高温，而硬质合金在800℃时则变软；所以陶瓷刀具更具有高温化学稳定性，可高速切削，但其缺 点是氧化铝陶瓷刀具的强度和韧性很低，容易破碎。因陶瓷刀具耐高温，对高温高速切削更有利，由于陶瓷热导率低，高温只在刀尖，高速切削所产生的热量都随切屑带走，所以大部分研究者认为：氧化铝陶瓷刀具能够，且最好高于硬质合 金切削的10倍线速度下进行切削，才能真正体现陶瓷刀具的优点。 为了减低陶瓷刀具对破碎的敏感性，在企图改善其韧性、提高耐冲击性能时，加入了氧化锆或加入碳化钛与氮化钛的混合物。尽管加入了这些添加剂，但是陶瓷刀具的韧性比硬质合金刀片还是低得多。 另一个提高氧化铝陶瓷刀具韧性的方法是在材料中加入结晶纹理或碳化硅晶须，通过这些特殊的平均起来仅有1纳米直径，20微米长很结实的晶须，相 当程度地增加了陶瓷的韧性、强度和抗热冲击性能。单受其抗冲击韧性限制，一直精车加工领域中使用。 和氧化铝陶瓷刀具一样，氮化硅陶瓷刀具比硬质合金刀片有更高的热硬性。它耐高温与机械冲击的性能也比较好，与氧化铝陶瓷刀具相比它的缺点是在加工
此词汇适合外贸人员开展业务、技术人员查阅文献、生产人员、磨削、磨床人员生产中查阅对照。 abrasive 磨料 abrasive grain 磨粒 angle of repose 安息角 artificial abrasive 人造磨料 black fused alumina 黑刚玉 black silicon carbide 黑碳化硅 boron carbide 碳化硼 brown fused alumina 棕刚玉 bulk density 堆积密度 capillarity 毛细现象 combination grain size 混合粒度 compressive strength 抗压强度 conventional abrasive 普通磨料 cubic boron nitride 立方氮化硼 cubic silicon carbide 立方碳化硅 diamond 金刚石 emery 天然金刚砂 fused alumina 电熔刚玉 garnet 石榴石 grain size 粒度 grain size distribution 粒度组成 green silicon carbide 绿碳化硅 grit designation 粒度号 impact toughness 冲击韧性 losse grain 自由磨粒 macrograins 粗磨粒 magnetic material 磁性物 metal clad diamond 金属衣金刚石 microcrystalline fused alumina 微晶刚玉 microgrits 微粉 monocrystalline fused alumina 单晶刚玉 natural abrasive 天然磨料 natural corundum 天然刚玉 natural diamond 天然金刚石 physical corundum 物理刚玉 pink fused alumina 絡刚玉（粉刚玉） polycrystal 多晶体
论文题目：立方氮化硼刀具特点及应用设计 2013年11月25日
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立方氮化硼刀具特点及应用设计 摘要： 立方氮化硼(CBN)是纯人工合成的材料，它具有优良的物理力学性能，具有硬度高、韧性好、热稳定性高和化学惰性大等特点。因此在切削加工的各个方面表现 出了优异的切削性能,特别适宜于加工各种淬硬钢、冷硬铸铁等难加工材料。本文 介绍CBN刀具材料的切削性能,以及在加工过程中的使用特点和应该注意的问题， 为在机械加工行业推广奠定基础。 关键词： CBN(立方氮化硼)；PCBN（聚晶立方氮化硼）；刀具；材料；切削性能 Cubic Boron nitride Cutting Tool Characteristics and Application Design Abstract: Cubic boron nitride (CBN) is a pure synthetic material, which has such excellent physical and mechanical properties as high hardness, good toughness, high thermal stability and chemical inertness etc. Therefore, in various aspects of cutting it showed excellent performance, and is particularly suitable for processing all kinds of hardened steel, cast iron and other hard materials processing. This paper introduces the cutting performance of CBN tool materials, as well as how to use this tool and the problems that should be paid attention to during the process, for the purpose of laying a foundation to its application in mechanical processing. Key Words:cubic boron nitride; polycrystalline cubic boron nitride; cutting tool; material; cutting performance 1 引言 立方氮化硼(Cubic Boron Nitride简称CBN)由于具有高硬度，高耐磨性，低摩擦系数，高热传导率、良好的耐热性和化学稳定性等这些独特的特性组合，使其成为加工各类铁族金属材料的有效工具，并被誉为“过去半个世纪提高工业生产率的最大贡献之一”。CBN的优异性能，特别是在汽车发动机制造行业，CBN 已在工业发达国家得到了较为普遍的应用和迅速的发展。目前美国、欧洲、日本的汽车发动机轴类零件（曲轴、凸轮轴）的精加工几乎普及了CBN砂轮磨削，我国从90年代至今，一直在从事这方面的研究工作，其数控磨床的制造CBN刀
聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具及存在的问题 作者：admin 发表时间：2011-12-23 11:17:49 点击：132 CBN颗粒的大小不但对PCBN刀具的切削表面质量有影响，而且对PCBN烧结时粘结剂的烧结能力起到一定的作用。一般来说，CBN颗粒度越小，PCBN刀具切削表面质量越好，刀具抗冲击能力和耐磨性越好，因此，在加工淬硬钢并且要求高的表面质量（即实现PCBN刀具的“以车代磨”）时，PCBN刀具所采用中的CBN颗粒应取较小值。但另一方面，由于PCBN刀片的烧结是通过“毛细现象”即各种粘结剂元素渗透到CBN颗粒之间实现的，如果CBN颗粒太小，CBN颗粒间的间隙就会减小，从而使得粘结剂元素的渗透量减小。因此，烧结时CBN颗粒又应选得大一些。综合考虑以上两种因素，CBN烧结时应多选择混合粒度，并根据所选粘结剂粘结能力的不同而确定不同的粒度范围。 （3）CBN晶粒含量 PCBN刀具中的CBN晶粒含量对PCBN刀具的硬度、导热性有较大的影响。CBN含量越高，刀具的硬度越高，导热性越好。高含量PCBN刀具（一般CBN含量为80%～90%）是以CBN之间的直接结合为主，具有高硬度和高导热性。这类PCBN刀具适合加工高硬度合金和组织中含有高硬质点的材料，如冷硬铸铁、耐热合金等。目前此类刀具刀片主要有GE公司的BZN6000，Element Six公司的AMB90，住友电工公司的BN100、BN600等。低含量PCBN刀片多为陶瓷粘结剂，耐热性好，易于加工淬硬钢（合金钢、轴承钢、模具钢、碳钢等），利用切削区内热滞留高温形成的金属软化效应进行切削。GE公司的BZN8100、BZN8200，Element Six公司的DBC50，住友电工公司的NB300、NB220以及山高公司的CBN10、CBN100、CBN150等均属于此类。 （4）粘结剂 CBN烧结所需的粘结剂：①物理化学性能越接近CBN越好，这样不会过多的削弱烧结后PCBN刀具的切削性能；②易于达到熔点温度或在此温度下具有较好的塑性；③相对于CBN具有足够的化学活性，具有使六方氮化硼（HBN）向CBN转化的催化性。 目前，常用到的粘结剂按其物理化学性质可分为金属粘结剂（如Ni、Co、Ti、Ti-Al 等）和陶瓷粘结剂（如TiN、TiC、TiCN、Al2O3等）；按作用可分为催化剂（如Al、AlN、AlB2、Si等）和溶解剂（如Ti、Ni、Co、TiN、TiC、TiCN等）。粘结剂种类和含量都对PCBN刀片的性能有不同的影响。碳化物、氮化物、碳氮化物可以提高PCBN刀片的抗化学磨损能力和抗冲击能力，但含量过高会降低刀具硬度，使刀具寿命缩短；钴是最常用的粘结剂，可以提高CBN烧结时的烧结度；Ti陶瓷粘结剂可以提高PCBN刀片的韧性；铝及铝的化合物可与CBN颗粒及其它粘结剂发生反应，使CBN颗粒粘结得更加牢固，提高刀具耐磨性；Si和Al、AlN、AlB2的混合物是HBN向CBN转化的有效催化剂，在陶瓷粘结剂里加入少量的Al、Si还可以增强CBN间的粘结，形成连续的陶瓷相；以铝化镍作为粘结剂的PCBN复合片导电性好，适于采用低成本电火花进行切割。
CBN砂轮,立方氮化硼砂轮,CBN grinding wheel 时间：2010-07-29 10:07:11磨床_外圆磨床_内圆磨床_无心磨床_平面磨床_导轨磨床_工具磨床_龙门磨 床_专用磨床_滚刀刃磨床_轧辊磨床点击：140 导读：最理想的高速、高效和高精度的磨削工具一、立方氮化硼（CBN）砂轮的特点：CBN作研磨材料应用时，我们重要研究CBN的硬度、热稳固性、化学惰性、耐磨性和导热性等。CBN的硬度远高于其它普通磨料。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CB 最理想的高速、高效和高精度的磨削工具 一、立方氮化硼（CBN）砂轮的特点： CBN作研磨材料应用时，我们重要研究CBN的硬度、热稳固性、化学惰性、耐磨性和导热性等。 CBN的硬度远高于其它普通磨料。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作为高性能磨料的重要特征之一；CBN的抗压强度很高，这意味着在恶劣的前提下应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、热稳固性好。立方氮化硼可以遭遇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，不会涌现粘屑现象，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响，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合适。 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合适。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 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前
1 概述 超硬刀具主要包括金刚石刀具和立方氮化硼刀具，其中以人造金刚石复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合片(PCBN)刀具占主导地位。随着现代制造业（尤其是汽车制造业）的快速发展，超硬 刀具的生产及应用也逐年快速增长。图1、图2分别为PCD刀具和PCBN 刀具近十几年来全球销售额的增长情况。至1997 年，PCD刀具年销售额已达2.3亿美元，PCBN刀具年销售额为1.7亿美元。 超硬刀具大部分用于汽车零部件的切削加工。图3、图4分别为1995年全球PCD刀具和PCBN 刀具在各应用领域的销量份额。其中，PCD刀具的60%用于汽车制造业，近30%用于木工刀具 (至九十年代末期PCD木工刀具的份额已占到40%)；PCBN 刀具的1/2用于汽车制造业，约 20%用于重型设备(如轧辊等)的加工。 近年来，随着CNC加工技术的迅猛发展以及数控机床的普遍使用，可实现高效率、高稳定性、 长寿命加工的超硬刀具的应用也日渐普及，同时引入了许多先进的切削加工概念，如高速切削、硬态加工、高稳定性加工、以车代磨、干式切削等。超硬刀具已成为现代切削加工中不可缺少的重要手段。 2 超硬刀具的主要品种及特点 (1) PCD金属切削刀具 PCD金属切削刀具可利用PCD材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。此类刀具从结构上主要可分为焊接式PCD刀具和可转位式PCD刀片。 近年来焊接式PCD刀具中发展较快的品种是带标准刀柄的PCD刀具，如带柄PCD铣刀、PCD镗刀、PCD铰刀等，刀柄型式主要为圆柱柄、锥柄和HSK柄。这种刀具（尤其是多齿刀具）的特点是切削刃对刀柄的跳动小（如刃长为30mm的HSK柄PCD铣刀的切削刃跳动仅为0.002mm），尤其适合于对各种有色金属零件的成形面、孔、阶梯孔等进行大批量高速加工。例如，采用铝基体刀盘的PCD高速铣刀（六刃，直径100mm），最高转速可达20,000R/MIN, 以上，切削速度可达7,000M/MIN，适合于汽车零部件的成形面加工。https://www.doczj.com/doc/6118578857.html, 非标工装夹具设计CNC精密零件加工焊接工装夹具制
工业缝纫机是适用缝纫工厂或其他工业部门中大量生产用的缝制工件的机器，市面上它的使用量是比较大的，对配套的配件精度要求也很高。 一般情况下用户会选择用刚玉（白刚玉或棕刚玉）砂轮来磨削送料摆动组件内孔，它的优点是价格低廉，磨削过程中进刀量可以稍微大一点，走刀速度相对能快一点，加工效率相比高一些。缺点是不耐磨损，需要经常补刀。进刀量如果过大，砂轮磨削过程中会产生振动，造成工件内孔光洁度不达标。并且砂轮会产生锥度，需要用金刚笔频繁修整外圆来保证砂轮的圆度。 因此这时可以选用陶瓷CBN（立方氮化硼）内圆磨砂轮，它适用于磨加工缝纫机送料摆动板组件内孔用。常用规格为直径7毫米，孔径3毫米，高度14毫米。
CBN学名立方氮化硼，属于超硬磨料一种，用陶瓷结合剂混压成型，干燥后高温烧制成型。适用于磨削高硬度钢类工件内孔。CBN砂轮磨料浓度含量高，气孔密集，磨削锋利，散热和排屑好。磨加工过程中砂轮非常耐磨损，每修整一次可以磨200-400个工件内孔。每次修整量在0.03-0.05毫米之间，如果砂轮锥度过大修整量也得适当加大，具体工艺得根据实际操作要求来控制。 这种材料制作出来的砂轮磨出来的工件直径公差，孔的圆度以及光洁度一致性非常好，误差小，稳定性好。修整砂轮可以使用烧结金刚石滚轮或者电镀金刚石滚轮。可以根据磨床具体情况来沟通改装。砂轮和砂轮轴配合使用专用的胶水来粘接，干燥后可以先用外圆磨床把砂轮外径磨到一定尺寸，然后装配到内圆磨床上后再用金刚石滚轮精修后就可以正常进行磨加工工作。 缝纫机送料摆动组件内孔磨加工前会进行热处理或者氮化处理以提高产品表面硬度，经过处理后工件会有一定的变形量。磨加工前应把磨削余量控制在
立方氮化硼刀片硬车淬火SKD11与渗碳淬火20CrMnTi对比 （华菱超硬CBN刀具研发部） SKD11材料淬火工艺及硬度与渗碳淬火20CrMnTi不尽相同，最大区别在于其淬火后的内部组织变化，对切削力的影响有很大差别。本实验采用同一种立方氮化硼刀片牌号对两种淬硬材料进行车削，以期得出最优化的刀片刃口参数以及最优化的切削用量。 SKD11材料的淬火硬度与性能 SKD11是日本高耐磨冷作模具钢材,相当于中国的Cr12MoV, 其韧性较Cr12 钢高，淬火时体积变化最小，常用来制造断面较大、形状复杂、经受较大冲击负荷的各种模具和工具。SKD11淬火后硬度一般在HRC55-64之间（空冷的话硬度一般在HRC58以上,油冷的话能淬硬到HRC64）， 20CrMnTi材料的淬火硬度与性能 20CrMnTi是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，表面硬度一般在HRC50-62之间，具有较高的低温冲击韧性，常用于制造截面<30mm的承受高速、中等或重载荷、冲击及摩擦的重要零件，如齿轮、齿圈、齿轮轴十字头等。 热后硬车用立方氮化硼刀片的正交试验 刀具材料：立方氮化硼刀片，牌号：华菱BN-H10；刀片型号CNMA120408； 试切工件：1，Skd11淬火后硬度62HRC；2，20CrMnTi淬火后硬度58HRC。 立方氮化硼刀片的刃口处理：负倒棱0.1*20度；0.1*15度；0.1*25度；0.2*20；0.2*15度；0.2*25度。 切削参数：吃刀深度ap=0.25mm；走刀量0.1mm/min;线速度(单位m/min)分别为70m;90;110;130;150;180. 车削时间：45分钟。刀具磨损测量：后刀面磨损宽度。 对比结果： 1，硬车SKD11时，立方氮化硼刀片在0.1*20度，线速度为120m/min时，刀具磨损量最小；如图一曲线。 2，硬车渗碳淬火后的20CrMnti时，立方氮化硼刀片在0.1*15度，线速度为90m/min时，刀具磨损量最小；如图二曲线。
汽车发动机的液压挺柱一般采用铬钢（20或40铬钢）或者轴承钢（Gcr15）材料做成型。此种铬钢或者轴承钢挺柱在内圆磨加工之前都会做热处理或表面碳氮共渗处理来提高工件表面的硬度。一般处理成型后内孔壁的硬度在HRC50度以上。然后再用数控半自动或全自动内圆磨床进行粗磨和精磨加工内孔。 目前多数工厂车间加工此类工件内孔用的大都是刚玉类的砂轮进行磨削。刚玉砂轮磨硬度较高工件通常会存在几个问题，一是刚玉砂轮损耗过快，需要频繁修整和对刀。二是刚玉砂轮磨出来的成品批次尺寸圆度不一致，后期成品配合会有间隙误差。 具体的使用方法是：CBN砂轮经过模具压制，高温成型后再与刀柄用特制的胶水粘接在一起。胶水干透后用外圆磨床或工具磨床磨圆，然后装配到数控磨床后需要用金钢笔（注意要用天然的单颗粒或多颗粒钻石做的金刚笔，不能使用人造的金刚笔）修整砂轮的外圆，修整量不要过大，跳动修到位即可。金刚笔修
整适合有使用经验的师傅。推荐使用金刚石滚轮（电镀或者金属烧结工艺的）来修整CBN砂轮外圆。修整过程中砂轮主轴的转速要降低，主轴转速过高会加快金刚石滚轮的损耗。磨削过程中需要加油质的切削液来冷却和排屑。陶瓷CBN 内圆磨砂轮的特点是修整频率低，形状保持性好，砂轮非常耐磨损。批次液压挺柱零件内孔加工出来的精度和光洁度一致性非常高。CBN粗磨砂轮修整一次可以磨400-600个工件内孔，精磨砂轮修整一次可以磨1000个左右工件内孔。每家客户使用的磨床型号，刚性和转速有所区别，砂轮修整频率和磨削工件的数量会有所差异。 液压挺柱工件粗磨和精磨最好分开，建议粗磨过后留0.02毫米（单边）以内的余量给精磨工序。最后尺寸到位后内孔的光洁度可以达到Ra0.1左右。 厂家生产的此类陶瓷CBN磨头都是根据不同的磨床工艺和需加工孔大小定制的。首次客户可以免费打样(刀柄客户提供)，有技术和工艺方面的问题请来电
针对加工制动鼓出现的问题研制的立方氮化硼刀具 制动鼓是汽车零部件中的主要消耗品，并且随着汽车市场的飞速发展，下 游行业如机械制造厂也迅速崛起，但与此同时问题也随之产生，故现在对包括 制动鼓在内的汽车零部件的质量要求极为严格。 加工制动鼓的要求：一是表面光洁度一般在Ra1.6之内，表面粗糙度要求高，二是批量生产制动鼓，采用数控车床高速加工制动鼓，节约加工时间，这 两方面都必须达到，必须保证刀具具有良好的加工性能，如硬度，耐磨性和使 用寿命等。 目前，加工制动鼓常见的刀具材料有硬质合金刀具和立方氮化硼刀具，硬 质合金刀具还是主要刀具，但对于大批量生产的制动鼓常会选择立方氮化硼刀具，原因在于一是硬质合金刀具对线速度敏感，不能高速切削，对于少量制动 鼓的加工选择硬质合金刀具较经济，大批量生产制动鼓就会影响整体加工效率；原因二是立方氮化硼刀具不仅硬度高，耐磨性和抗冲击性强，对线速度不敏感，可高速切削，提高加工效率。尤其是华菱超硬研制的立方氮化硼刀具BN-S30牌 号和BN-K20牌号加工制动鼓效率显著提高。 下面就针对加工制动鼓时传统刀具出现的问题及制动鼓本身的问题推出的 方案。 一、针对粗加工制动鼓华菱超硬BN-S30牌号的解决方案（如下图）： 加工效果：华菱超硬立方氮化硼刀具BN-S30牌号与涂层硬质合金刀具相比：在走刀量是涂层硬质合金刀具的2倍，线速度是涂层硬质合金刀具的1.8倍的 基础上，单刃寿命是涂层硬质合金刀片的20倍。 二、针对精加工制动鼓华菱超硬BN-K20牌号的解决方案（如下图）：
加工效果：华菱超硬立方氮化硼刀具BN-K20牌号与其他厂PCBN刀片相比：粗糙度可保证粗糙度保证在Ra1.0之内，并且单刃寿命是其他厂PCBN刀具的 1-2倍。 三、针对精加工制动鼓华菱超硬BN-S30牌号的改进 华菱超硬立方氮化硼刀具BN-S30牌号属于非金属粘合剂立方氮化硼刀具，粗，精加工均可。并且经过改进之后精加工制动鼓效果更突出，改进一是由刚 开始的4个刃口菱形刀片改进成8个刃口的正方形刀片；改进二是圆弧角调小。 延伸阅读：华菱提供如下难加工材料和高效率加工方面的刀具产品及解决 方案： 1，高硬度铸铁/铸钢的加工,如:高铬铸铁、白口铸铁、镍硬铸铁等高硬度 合金铸铁，高锰钢等耐热耐磨钢的粗加工和精加工【可拉荒粗车有夹砂、气孔 的铸件毛坯】 2，热处理后的高硬度工件加工,如:淬硬轴承钢、渗碳钢、氮化钢、工具钢、模具钢热后硬切削，可断续切削【刀片的韧性和耐磨性能优异；单边背吃刀量 ap可达7.5mm，可加工HRC45-HRC79之间的高硬度钢件】 3，其他难切削材料类：高温合金、粉末冶金，难熔合金及碳化钨，镍基，钴基合金的加工以及热喷涂喷焊件的硬面加工【可订做非标，来图来样加工】 4，普通灰口铸铁、珠光体球墨铸铁的高速切削【刀具寿命是合金刀具寿命的10-20倍】
立方氮化硼刀具材料。立方氮化硼(CBN)是纯人工合成的材料,是20世纪50年代末用制造金刚石相似的方法合成的第二种超材料——CBN 微粉。立方氮化硼(CBN)是硬度仅次于金刚石的超硬材料。虽然CBN的硬度低于金刚石,但其氧化温度高达1360℃ ,且与铁磁类材料具有较低的亲和性。因此,虽然目前CBN还是以烧结体形式进行制备,但仍是适合钢类材料切削,具有高耐磨性的优良刀具材料。CBN具有高硬度、高热稳定性、高化学稳定性等优异性能,因此特别适合加工高硬度、高韧性的难加工金属材料。PCBN刀具是能够满足先进切削要求的主要刀具材料,也是国内外公认的用于硬态切削,高速切削以及干式切削加工的理想刀具材料。PCBN刀具主要用于加工淬硬钢、铸铁、高温合金以及表面喷涂材料等。国外的汽车制造业大量使用PCBN刀具切削铸铁材料。PCBN刀具已为国外主要汽车制造厂家各条生产线上使用的新一代刀具。 陶瓷刀具。与硬质合金相比,陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此,加工钢材时,陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10～20倍,其红硬性比硬质合金高2～6倍,且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。陶瓷刀具材料的强度低、韧性差,制约了它的应用推广,而超微粉技术的发展和纳米复合材料的研究为其发展增添了新的活力。陶瓷刀具是最有发展潜力的高速切削刀具,在生产中有美好的应用前景,目前已引起世界各国的重视。在德国约70%加工铸件的工序是用陶瓷刀具完成的,而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具总量的8%～l0%。 涂层刀具。涂层材料的发展,已由最初的单一TiN涂层、TiC涂层,经历了TiC-112o3-TiN 复合涂层和TiCN、TiA1N等多元复合涂层的发展阶段,现在最新发展了TiN/NbN、TiN/CN,等多元复合薄膜材料,使刀具涂层的性能有了很大提高。硬质涂层材料中,工艺最成熟、应用最广泛的是TiN。(氮)化钛基硬质合金(金属陶瓷)金属陶瓷与由WC构成的硬质合金不同,主要由陶瓷颗粒、TiC和TiN、粘结剂Ni、Co、Mo等构成。金属陶瓷的硬度和红硬性高于硬质合金而低于陶瓷材料,横向断裂强度大于陶瓷材料而小于硬质合金,化学稳定性和抗氧化性好,耐剥离磨损,耐氧化和扩散,具有较低的粘结倾向和较高的刀刃强度。 三、高速切削刀具的具体应用情况 理想的刀具材料应具有较高的硬度和耐磨性,与工件有较小的化学亲和力,高的热传导系数,良好的机械性能和热稳定性能。理想的刀具使得高速硬切削能够作为代替磨削的最后成型工艺,达到工件表面粗糙度、表面完整性和工件精度的加工要求。硬质合金刀具具有良好的抗拉强度和断裂韧性,但由于较低的硬度和较差的高温稳定性,使其在高速硬切削中的应用受到一定限制。但细晶粒和超
一、砂轮的种类与性能 （一）、概况 砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。 （二）、砂轮的分类 砂轮种类繁多，按所用磨料可分为普通磨料（刚玉（Al2O3）和碳化硅等）砂轮和超硬磨料（金刚石和立方氮化硼）砂轮；按砂轮形状可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等；按结合剂可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。 （三）、砂轮的属性 砂轮是用磨料和结合剂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。 砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂、形状及尺寸等因素来决定，现分别介绍如下。 1、磨料及其选择 磨料是制造砂轮的主要原料，它担负着切削工作。因此，磨料必须锋利，并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的名称、代号、特性和用途见表1 。 表1 常用磨料
粒度指磨料颗粒的大小。粒度分磨粒与微粉两组。磨粒用筛选法分类，它的粒度号以筛网上一英寸长度内的孔眼数来表示。例如 60 # 粒度的的磨粒，说明能通过每英寸长有 60 个孔眼的筛网，而不能通过每英寸 70 个孔眼的筛网。120# 粒度说明能通过每英寸长有120 个孔眼的筛网。 对于颗粒尺寸小于40μm（微米，1毫米=1000微米）的磨料，称为微粉。微粉用显微测量法分类，它的粒度号以磨料的实际尺寸来表示（ W ）。各种粒度号的磨粒尺寸见表2 。
磨料粒度的选择，主要与加工表面粗糙度和生产率有关。粗磨时，磨削余量大，要求的表面粗糙度值较大，应选用较粗的磨粒。因为磨粒粗、气孔大，磨削深度较大，砂轮不易堵塞和发热。精磨时，余量较小，要求粗糙度值较低，可选取较细磨粒。一般来说，磨粒越细，磨削表面粗糙度越好。不同粒度砂轮的应用见表3 。 表3 不同粒度砂轮的使用范围 3、结合剂及其选择 结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。 （1）、陶瓷结合剂（V）：化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉，占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜高速，线速度一般为35m/s。 （2）、树脂结合剂（B）：强度高弹性好，耐冲击，适于高速磨或切槽切断等工作，但耐腐蚀耐热性差 (300℃)，自锐性好。 关于自锐性：砂轮的磨削作用主要靠磨粒外露的锋利的棱角，在磨削过程中，锋利的棱角会慢慢会磨掉而变钝，削弱砂轮的磨削能力。这时表面的磨粒会脱落或断裂，从而形成新的磨削刃，以达到锋利的磨削效果，这就是自锐性。 （3）、橡胶结合剂（R）：强度高弹性好，耐冲击，适于抛光轮、导轮及薄片砂轮，但耐腐蚀耐热性差(200℃)，自锐性好。 （4）、金属结合剂（M）：青铜、镍等，强度韧性高，成形性好，但自锐性差，适于金刚石、立方氮化硼砂轮。 4、硬度及其选择 砂轮的硬度是指砂轮表面上的磨粒在磨削力作用下脱落的难易程度。砂轮的
立方氮化硼(PCBN)刀片的性能及应用 聚晶立方氮化硼的特性： 1、硬度高、耐磨性好。 立方氮化硼烧结体的硬度一般在3500~4000Hv，陶瓷； 2400Hv，硬质合金1800Hv左右。高硬度带来了相当好的耐磨性，一般讲，立方氮化硼的耐磨性是涂层合金的30倍，是无涂层硬质合金的50倍，是陶瓷刀片的15~20倍。 2、热稳定性高；立方氮化硼在1370以上才开始由立方晶体向六方晶体转化；在1000C的高温下切削，其表面不会产生氧化，高温下硬度降低程度也比硬质合金和陶瓷刀片小的多，这就为高速切削创造了条件。 3、化学稳定性好： 立方氮化硼化学惰性特别大，在中性空气介质中，对酸碱都是稳定的，与碳在2000不起反应，与铁族材料在1200C~1300C时也不起反应适应于切削黑色金属材料。 4、导热性好；导热系数为 79、54w/m,k，仅次于金刚石，随温度提高，导热系数逐渐增大，有利于散热。 5、磨擦系数低： 磨擦系数为0、1~0、3系数抵使切削力小切削温度低不异常时光、不易产生粘削有利于表面质量。
6、刃磨性： 立方氮化硼刀片可反复刃磨，方便用户降低了刀具成本。 聚晶立方氮化硼的应用： 针对此特性，上海衡盾工业设备有限公司，创造性的在国内首先推出整体立方氮化硼刀片，推广到全国的硬质材料加工行业，取得了丰项的成果，积累了许多成功的使用经验。 工业泵渣浆泵生产 根据泵行业过流部件的材料特点及加工特性，在Cr15Mo3铸铁件的试切中取得了成功。采用我们的CBN刀具以后，能顺利的实现一次硬化加工，免除了退火再淬火2道工序，节约了大量的人力、电力。切削参数的大幅度提高，大大提高了生产效率。 轧辊加工国内许多大型轧辊企业已经使用超硬刀具对冷硬铸铁、淬火钢等各类轧辊进行荒车、粗车和精车，均取得了良好的效益，效率提高了2-6倍，节约加工工时和电力50%-80%。如某轧辊公司对硬度HRC65的冷硬铸铁轧辊粗车，半精车时采用我们的RNMN和SNMN的整体CBN刀片，切削速度提高了3倍，每车一根轧辊，节约电力、工时费400多元,取得了巨大得经济效益、汽车零部件加工 我公司结合国内汽车零部件生产向着高速、高效率、高精度的发展方向，适时开发出适合汽车零部件加工的刀具，目前已经在灰铁的半精、精车加工及各类材料淬火后的精加工中取得成功，极大的提高了客户的生产效率，降低生产费用。如灰铁刹车
常用刀具材料及选用 在切削过程中，刀具担负着切除工件上多余金属以形成已加工表面的任务。刀具的切削性能好坏，取决于刀具切削部分的材料、几何参数以及结构的合理性等。刀具材料对刀具寿命、加工生产效率、加工质量以及加工成本都有很大影响，因此必须合理选择。 一、刀具材料应具备的性能刀具在切削时要承受高温、高压、强烈的摩擦、冲击和振动，因此刀具材料必须具备以下性能： 1．高的硬度和耐磨性刀具应具备高的硬度和耐磨性。一般刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。其常温硬度一般要求大于60HRC。 2．足够的强度和韧性为承受切削负荷、振动和冲击，刀具材料必须具备足够的强度和韧性。 3．高的热稳定性刀具在高温下工作，要求刀具材料具备高的热稳定性，也称高的耐热性。即刀具材料在高温下硬度、耐磨性、强度和韧性变化很小，仍能保持正常切削。 4．良好的物理特性即刀具材料具备良好的导热性、大的热容量以及优良的热冲击性能。 5．良好的工艺性即刀具材料应具备良好的锻造性、机械加工性和热处理性。 除此之外，要求刀具材料经济性要好。 二、常用刀具材料的性能及选用常用刀具材料的种类和特性刀具材料种类很多，常用的有工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢）、硬质合金、陶瓷、金刚石（天然和人造）和立方氮化硼等。碳素工具钢和合金工具钢，因其耐热性很差，目前仅用于手工工具。下面对高速钢、硬质合金、陶瓷及其它超硬刀具材料进行介绍。 1）高速钢高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。高速钢有很高的强度，抗弯强度为一般硬质合金的2～3倍；韧性也高，比硬质合金高几十倍。高速钢的硬度在63HRC以上，且有较好的耐热性，在切削温度达到500650°C时，尚能进行切削。高速钢可加工性好，热处理变形较小，目前常用于制造各种复杂刀具（如钻头、丝锥、拉刀、成型刀具、齿轮刀具等）。高速钢刀具可以加工从有色金属到高温合金的各种材料。 表1-2列出了几种常用高速钢的牌号及其主要用途，可供选择时参考。 2）硬质合金硬质合金是用高硬度、高熔点的金属碳化物（如WC、TiC、TaC、NbC等）粉末和金属粘结剂（如Co、Ni、Mo等）经高压成型后，再在高温下烧结而成的粉末冶金制品。硬质合金中的金属碳化物熔点高、硬度高、化学稳定性与热稳定性好，因此，硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性都很高，允许的切削速度远高于高速钢，加工效率高且能切削诸如淬火钢等硬材料。硬质合金的不足是与高速钢相比，其抗弯强度较低、脆性较大，抗振动和冲击性能也较差。 硬质合金因其切削性能优良而被广泛用来制作各种刀具。在我国，绝大多数车刀、端铣刀和深孔钻都采用硬质合金制造，目前，在一些较复杂的刀具上，如立铣刀、孔加工刀具等也开始应用硬质合金制造。我国常用的硬质合金牌号及其应用范围见表1-3。 3）陶瓷和超硬刀具材料陶瓷材料比硬质合金具有更高的硬度（91～95HRA）和耐热性，在1200℃的温度下仍能切削，耐磨性和化学惰性好，摩擦系数小，抗粘结和扩散磨损能力强，因而能以更高的速度切削，并可切削难加工的高硬度材料。主要缺点是性脆、抗冲击韧性差，抗弯强度低。
立方氮化硼刀片的寿命与耐磨性 综述：众所周知，刀片在加工使用过程中一般的失效形式为正常磨损，所以刀片的寿命与耐磨性有很大的关系，经过论证，立方氮化硼刀片的寿命一般是硬质合金刀片和陶瓷刀片的几倍到几十倍。立方氮化硼刀片的寿命除了和本身性能质量有关外，还与加工工件的材质、加工切削量、加工速度等有很大的关系。所以了解立方氮化硼刀片的寿命与性能的关系，正确应用立方氮化硼刀片，提高加工效率，降低不必要的加工浪费，很有必要。 一，立方氮化硼刀片与其他材质刀片的寿命比较 1，用华菱超硬立方氮化硼圆刀片，以Vc=40 m/min、f=0.16 mm/r的切削用量加工HRC55的冷硬铸铁，刀具耐用度为500 min，而用陶瓷刀片加工时刀片耐用度只有5 min。立方氮化硼刀片的耐用度是陶瓷刀片的100倍。河南超硬材料研究所研制的立方氮化硼整体聚晶刀片开始在重载粗加工的应用，立方氮化硼刀片开始应用到大进给，大吃深的粗加工中，比硬质合金刀片的切除率更高。譬如用立方氮化硼刀片切削冷硬铸铁轧辊，可以获得极高的金属切除率。例如，当Vc=6l m/min、αp =/mm、f=0.94 mm/r时，金属切除率达400 cm3/min，刀片几乎没有磨损。 2，华菱超硬立方氮化硼刀片加工灰铁材质刹车盘，切削参数：线速度 600M/min,刀片比硬质合金刀片效率提高2倍，粗加工时寿命提高6-12倍。精加工时寿命是硬质合金刀片的15-20倍。 二，立方氮化硼刀片牌号与性能的关系 立方氮化硼刀片的性能与立方氮化硼刀片的牌号密相关。CBN的粒度、含量及结合剂的种类不同直接决定了立方氮化硼刀片性能，每个厂家也根据性能及成分编织成了自己的立方氮化硼刀片牌号，虽然各有对照，但一般不能通用。 按其组织大致可把立方氮化硼刀片分为两大类：一类是不加结合剂由CBN晶粒直接烧结而成，CBN含量多(70%以上)，硬度高，适用於耐热合金、铸铁和铁系烧结金属的切削加工；另一类是以CBN晶粒为主体，通过陶瓷结合剂(主要有TiN、TiC、TiCN、AlN、Al2O3等)烧结而成，这类立方氮化硼刀片中CBN含量少(70%以下)，硬度低，适用于淬硬钢的切削加工。
超硬刀具材料――金刚石与立方氮化硼(二) 刀具资料库 2009-03-21 05:59:09 阅读70 评论0 字号：大中小摘要：介绍了超硬刀具材料(金刚石与立方氮化硼)在加工不同工件材料时的切削数据。工件材料包括铜、铝合金和一些难加工材料。文中列出较多的试验数据和曲线，阐述了超硬刀具的切削性能和切削处理。 关键词：超硬材料；金刚石；立方氮化硼；刀具；切削性能；切削机理 1 前言 随着现代科技的发展，各种新型工件材料得到了发展和应用。其中有不少是难加工材料，且其加工精度与技术条件的要求越来越高。传统的刀具材料，如高速钢、硬质合金、陶瓷等常不能满足上述加工的需要，而必须采用超硬材料刀具。 由于超硬刀具材料与被加工材料之间的摩擦系数很小，制成刀具时能够刃磨、研磨出极其锋利的切削刃。故超硬材料刀具可以进行精密切削与超精密切削。在这一方面，金刚石刀具尤为突出，人们常用金刚石刀具对有色金属及其合金进行超精密切削。 利用超硬材料刀具有高硬度、高杨氏模量、高导热性能与低摩擦、低热膨胀的特点，故可切削各种硬材料和难加工材料。但是，除考虑超硬刀具材料与被加工材料之间机械、物理性能和匹配以外，还应注意它们之间化学性能的匹配。 本文中将阐明PCPN刀具加工淬硬钢与冷硬铸铁的优越性，和金刚石刀具不能切削淬硬钢的原因，并列出切削试验数据。 本文还将介绍超硬材料刀具切削难加工材料(如纯Mo、纯W数种硬脆非铁质金属与非金属材料以及复合材料等)的情况，列出切削试验数据，分析切削机理。 2 聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具切削淬硬钢 用PCBN刀具车削淬硬钢T10A(60～63HRC)，并与人造金刚石(PCD)、硬质合金YS8、Si3N4基复合陶瓷刀具进行对比。 图1所示为PCBN与PCD刀具的磨损曲线。 切削用量：αp=0.1mm，f=0.05mm/r，ν=84m/min 刀具几何参数：γ0=0°，α0=8° PCBN：κr =45°，λs=0°，rε=0.5mm，bγ1=0.2mm，γ01=-20° PCD：rε=4mm，λs =0°，bγ1=0.2mm，γ01=-20° 不加切削液。 图2所示为YS8与Si3N4基复合陶瓷刀具的磨损曲线。 切削用量：αp=0.1mm，f=0.05mm/r，0=44m/min 刀具几何参数：γ0=-8°，α0=8°，κr =45°，λs =-4°，rε=0.5mm。不加切削液。 由图1、图2可以看出，在车削淬硬钢时，Si3N4基复合陶瓷刀具的磨损略小于YS8硬质合金，它们的切削速度低，ν=44m/min。 在切削速度高达ν=84m/min时，PCBN的后刀面磨损量大为减缓。切削时间近30min，VB=0.25～0.3mm。但PCD刀具急剧磨损。因为在700℃以上，金刚石在Fe元素的催化作用下转化为石墨而失去了硬度。金刚石中的C元素易向淬硬钢工件方面扩散，降低刀具的硬度。在700～800~C温度下，它也能产生氧化反应：