Применение кубического нитрида бора в сверхскоростных керамических шлифовальных кругах

1. Особенности технологии сверхскоростного шлифования

В последние годы, чтобы полностью удовлетворить требования современной промышленной технологии и высокопроизводительных научных и технологических продуктов для точности обработки, качества поверхности и эффективности обработки, появились некоторые передовые технологии обработки шлифовальным станком, включая линейную скорость ультравысоких шлифовальных кругов и сверхтвердых абразивных шлифовальных кругов. Развитие технологии сверхскоростного шлифования, которая является основной технической особенностью, наиболее заметно. VS обычных шлифовальных кругов, как правило, составляет менее 50 м / с. Когда VS превышает 50 м / с, это значит высокоскоростное шлифование, а когда VS более 150 м / с, это значит сверхскоростное шлифование.

Сверхскоростная технология шлифования известна как «высочайшая вершина современной технологии шлифования». Международное научное общество индустрии производства (CIRP) определило технологию сверхскоростного шлифования как одно из центральных направлений исследований в 21 веке. По сравнению с обычным шлифованием высокоскоростное шлифование и сверхскоростное шлифование имеют следующие выдающиеся преимущества: ① Значительное улучшение эффективности шлифования, уменьшение количества используемых шлифовальных машин и снижение затрат; ② малая сила шлифования, низкая температура шлифования, точность и целостность обрабатываемой поверхности; ③ повысить долговечность шлифовального круга, помочь реализовать автоматизацию процесса шлифования; ④ Можно добиться шлифования и обработки для труднообрабатываемых материалов (жаропрочных сплавов на основе никеля, жаропрочных сплавов, алюминия и алюминиевых сплавов и т. д.).

2.Преимущества применения CBN в сверхскоростном шлифовании

Круги из кубического нитрида бора и алмаза называют сверхтвердыми абразивными кругами, что является гарантией эффективного и высокоскоростного шлифования. По сравнению с алмазными абразивами ,абразивы с кубическим нитридом бора (CBN) имеют более высокую термостойкость, термостойкость, теплопроводность и химическую инертность к элементам группы железа при высоких температурах, в то время как керамические связки имеют хорошую химическую стабильность , устойчив к воздействию масла, тепла, кислот и щелочей, подходит для многих типов шлифовальных жидкостей. Получающийся в результате шлифовальный круг CBNиз керамической связки имеет пористость, которая может увеличить пространство для стружки и улучшить характеристики рассеивания тепла шлифовального круга, что делает шлифовальный круг с керамической связкой CBN по-прежнему стабильным и с высокой твердостью при высокой температуре, а не только имеет резкую резку 、малая сила шлифования, высокая эффективность производства, длительный срок службы, простота формовки и заточки и т. д., а также потому, что CBN имеет меньшую удельную энергию шлифования, он может защитить заготовку во время удаления крупных металлов и избежать ожогов на заготовке. На основе обеспечения качества шлифования можно увеличить скорость подачи и значительно повысить эффективность производства. Таким образом, шлифовальный круг CBN с керамической связкой стал первым выбором абразивного инструмента, который позволяет добиться эффективного, энергосберегающего и высокоточного сверхскоростного шлифования.

3.Требования сверхскоростных керамических шлифовальных кругов к CBN

1.Требования к качество СBN

В качестве абразивных зерен CBN, используемых в керамических связках, абразивные инструменты будут при некоторой степени разрушаться различными компонентами связки, такими как щелочные оксиды (Na2O, K2O, Li20) во время процесса спекания.В результате  монокристалл CBN с хорошей кристалличностью и острыми краями разрушается и истончается, а эффективная режущая способность теряется, так что прочность CBN нарушается. Следовательно, для этого необходимо, чтобы выбранный монокристалл CBN обладал характеристиками полной кристаллической формы, отсутствием дефектов, хорошей термостойкостью и высокой прочностью.

2.Требования к частицам CBN

Размер частиц абразива CBN отражает геометрический размер абразивного зерна и является одной из основных характеристик шлифовального круга. Выбор размера абразивных частиц должен в основном учитывать требования шероховатости поверхности и эффективности обработки обрабатываемой детали. Для сверхскоростной обработки следует выбирать более мелкие абразивы или поликристаллические , микрокристаллические абразивы. Однако, если размер частиц слишком мал, сила шлифования на каждой абразивной частице слишком мала, что затрудняет резку абразивных частиц в заготовке, что влияет на эффективность шлифования. Поэтому крупный размер зерна, как правило, выбирается при условии удовлетворения требований обработки. Иногда для повышения долговечности шлифовального круга также используются смешанные абразивы (CBN с разной ударной вязкостью, хрупкостью и разным размером частиц). Таблица 1 представляет собой таблицу соответствия размера частиц и способа шлифования при обычной скорости. В нем есть определенная ссылка на сверхскоростное шлифование, но соответствующее соотношение этой таблицы необходимо пересмотреть из-за особенностей сверхскоростного шлифования.

Таблица 1 Выбор размера частиц при шлифовании

Примечание: из "Современной технологии шлифования" ,автор: Ли Бомина и Чжао Бо.

3.Требования к концентрации CBN

Концентрация является одной из важных характеристик шлифовальных кругов CBN, она оказывает большое влияние на эффективность сверхскоростного шлифования и стоимость обработки. Концентрация шлифовального круга CBN не может быть выбрана слишком низкой, иначе эффективность шлифования не высока. Высокая концентрация может привести к высокой степени помола, но если концентрация слишком высока, многие абразивные частицы преждевременно выпадут, что приведет к отходам. Выбор концентрации шлифовального круга CBN в основном зависит от типа связки и размера частиц абразива. В настоящее время, для высокоскоростного и высокоэффективного шлифования используют более высокие концентрации. Концентрация шлифовальных кругов CBN с керамической связкой обычно превышает 125%. Например, некоторые импортные шлифовальные круги CBN с керамической связкой обычно имеют концентрацию от 175% до 200%.

В качестве ключевого инструмента в процессе сверхскоростного шлифования, шлифовальный круг CBN со сверхвысокой скоростью шлифования керамики играет очень важную роль в исследовании и применении технологии сверхскоростного шлифования. В то же время технология изготовления сверхскоростных керамических шлифовальных кругов CBN также представляет собой высокоинтегрированную технологическую систему, включающую в себя технологию проектирования и изготовления матрицы шлифовального круга, технологию выбора и обработки абразивов CBN, технологию подготовки керамических связок, разработку и разработку размеров абразивных инструментов и технология штамповки и обжига, технология последующей обработки и контроля шлифовального круга и др. Таким образом, разумный выбор характеристик сверхскоростных керамических шлифовальных кругов CBN напрямую и существенно влияет на эффективность сверхскоростного шлифования, скорость шлифования и качество шлифования.