陶瓷結合劑CBN砂輪的特性

立方氮化硼（cubic boron nitride，CBN）的硬度僅次于金剛石，具有硬度高、熱穩定性和化學穩定性好，高溫下對鐵族元素呈化學惰性的特點，是加工鐵族材料時的理想材料。立方氮化硼磨具是以CBN為磨料，借助于結合劑和其他輔助材料，在一定條件下制成的具有一定的形狀和性能的用于磨削、研磨和拋光等加工用途的系列工具，如砂輪、磨頭、切割片、磨盤、油石等。其中CBN砂輪磨具最為普遍。按照結合劑劃分，CBN砂輪有金屬結合劑CBN砂輪、樹脂結合劑CBN砂輪、陶瓷結合劑CBN砂輪三類。與其他結合劑相比，陶瓷結合劑雖然存在脆性大、生產周期長等缺點，但是由于具有耐熱性好、形狀保持性好、氣孔多且可調、易修整等優點，其在CBN砂輪體系中所占比例逐年升高，成為CBN磨具中最大的家族。

與其他結合劑CBN砂輪相比，陶瓷結合劑CBN砂輪具有如下特性：

（1）具有可控的氣孔率。陶瓷結合劑CBN砂輪表面的氣孔具有容屑、排屑、增強散熱和冷卻的作用。根據磨削的用途，通過研究陶瓷結合劑，調整砂輪配方等手段，可以調控陶瓷結合劑CBN砂輪中氣孔的大小和氣孔的多少。

（2）切削性能好。由于陶瓷結合劑CBN砂輪的開放式結構，使得CBN磨粒能夠最佳暴露突出，由此制得的砂輪具有極好的自由切削性能和高的工件材料去除率，磨削力小，比磨削能低，磨削性能好。

（3）熱穩定性和化學穩定性好。陶瓷結合劑CBN砂輪中，一方面陶瓷結合劑具有良好的耐熱性，能使CBN磨料的高熱穩定性得到充分利用，磨具使用壽命較長；另一方面陶瓷結合劑優異的化學穩定性，使得磨具對磨削液的適應范圍較廣。

（4）剛性好。陶瓷結合劑CBN砂輪由于熱膨脹系數較小，剛性好，磨削時讓刀小，更適合高精度低粗糙度的磨削。

（5）自銳性好。陶瓷結合劑CBN砂輪由于自銳性較好，容易修整，修整間隔較長，修整頻度低；修正和修銳可一次完成，維護費用較低。

（6）加工工件完整性好。陶瓷結合劑CBN砂輪磨削的工件表面完整性好，工件質量高，砂輪的使用壽命較長。

陶瓷結合劑CBN砂輪從宏觀組成上來看，屬于由CBN磨料、輔助磨料、結合劑等材料構成的多組分陶瓷基復合材料。在砂輪的制備過程中，應注意以下幾點：

（1）陶瓷結合劑應與CBN磨料及輔助磨料之間的熱膨脹系數相匹配，才能保證相互之間的牢固結合。

（2）陶瓷結合劑與CBN磨料之間不能有明顯化學反應，從而避免CBN磨料表面結構的損壞及硬度等主要性能的劣化。

（3）在砂輪的制備條件下，CBN磨料及主要材料的性能不能產生退化。

（4）需要根據磨削工件材料的性能（如材質、硬度等）、加工方式、加工余量、加工精度要求等因素，來合理選擇CBN磨料的種類、粒度、濃度和砂輪硬度，以適應特定的磨削要求。

陶瓷結合劑CBN砂輪的優越性能使其已經應用于汽車、航空、機床、軸承、工程陶瓷等許多制造領域，而且陶瓷結合劑由于具有較高的導熱率，使其具有應用于高速高效磨削的潛力。隨著高端磨削設備的不斷出現和推廣應用，陶瓷結合劑CBN砂輪在成型、高效、高精磨削等各類磨削中的應用會越來越多，應用領域也會越來越廣。