高速、高效、高精度、低成本的磨削技術(shù)CBN（CubicBoronNitride）是繼人造金剛石問世之后，于1957年，由美國GE公司首先合成 出的又一種超硬材料。我國在1966年試制成功CBN，至今已有近四十年的歷史了。CBN的硬度僅低于金剛石，但具有比金剛石優(yōu)越的耐熱性和對鐵族金屬材 料的化學(xué)惰性。利用它這些優(yōu)異的性能作研磨材料所制成的CBN磨具，特別適合于各類鐵族金屬材料的磨加工。它和金剛石主要用于加工硬而脆的材料相互補(bǔ)充， 使超硬材料的應(yīng)用范圍大大拓寬。和普通磨料的磨具相比，CBN磨具具有高速、高效、高加工質(zhì)量、長壽命、低成本的特點，可作為高速數(shù)控磨床高效、高精度磨 削的首選工具。在汽車、機(jī)床、工具、軸承等工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。1、CBN的性質(zhì)在把CBN作研磨材料使用時，我們主要研究它的硬度、耐磨性、強(qiáng)度和 導(dǎo)熱性等性質(zhì)。
　　
　　◆CBN的硬度遠(yuǎn)高于其它普通磨料。高的硬度意味著切削能力更強(qiáng)、更鋒利；
　　
　　◆CBN有高的耐磨性，意味著它比普通磨料更難磨損。保持磨粒形狀的能力是CBN作為高性能磨料的主要特性之一；
　　
　　◆CBN的抗壓強(qiáng)度很高，這意味著在惡劣的條件下使用時它能保持顆粒完整而不易破碎；
　　
　　◆CBN有很好的導(dǎo)熱性，在磨削時可實現(xiàn)冷切削。由于CBN和金剛石某些性質(zhì)的不同，它們加工材料的范圍也不同。CBN適合加工的材料為工具 鋼、軸承鋼、合金鋼、超級合金、鑄鐵。金剛石適合加工的材料為硬質(zhì)合金、玻璃、陶瓷、金屬陶瓷、鑄鐵。2、CBN磨削系統(tǒng)CBN磨具是用不同類型的結(jié)合劑 將CBN磨料粘接在一起并制成一定形狀的一種工具。它只有通過合理的磨削工藝，依靠磨床的優(yōu)越性能，才能最大限度地發(fā)揮它的作用。在研究和應(yīng)用CBN磨削 技術(shù)時，必須把CBN磨具、磨床、工件、修整、冷卻、磨削工藝等因素納入一個系統(tǒng)里來進(jìn)行優(yōu)化，才能獲得最佳的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果。CBN磨削技術(shù)中要考慮的 幾個重要因素如下。2-1CBN磨具在制造和選擇磨具時主要考慮其形狀、尺寸、CBN磨料粒度、濃度、結(jié)合劑類型和使用速度等參數(shù)。
　　
　　◆CBN磨具的形狀、尺寸和標(biāo)記按GB/T6409.2-1996和GB/T6409.1-1994的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；
　　
　　◆在CBN磨具的四種結(jié)合劑（樹脂、金屬、陶瓷、電鍍）中，以陶瓷結(jié)合劑發(fā)展最快。這是由于陶瓷CBN磨具磨削效率高，形狀保持性好，耐用度高，易于修整，砂輪使用壽命長，因而成為高效、高精度磨削的首選磨具。
　　
　　◆砂輪濃度的高低表示了在磨削時砂輪工作面上參與磨削的磨粒數(shù)的多少。高濃度可帶來高的磨削比和低的工件表面粗糙度。如200%濃度比100%濃度砂輪壽命延長4-5倍。
　　
　　◆磨具的硬度等級表示了結(jié)合劑對磨料把持力的大小。砂輪硬度的均勻和穩(wěn)定及硬度高低的合理選擇是保證磨削質(zhì)量的重要前提。2-2磨床磨床是磨削體系的中心，磨床的性能對磨削效果有最重要的影響，對CBN磨削來說尤其如此。
　　
　　◆提高砂輪工作線速度，可明顯提高磨削效率、磨削比和工件表面質(zhì)量。80~125m/s的使用速度已成為目前國內(nèi)進(jìn)口的CBN專用凸輪軸磨床基本特征之一。盡可能使用高的速度是提高CBN磨削的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性的重要前提。
　　
　　◆高速磨削和CBN砂輪磨削的特點，要求機(jī)床主軸和整體要具有高的剛性和良好的抗振性，這是CBN高速磨削技術(shù)中對磨床的基本要求。不具備這 樣的條件，在使用CBN砂輪時，要想獲得更高的金屬去除量，工件的幾何精度和表面質(zhì)量就會變差。波紋是常見的表面質(zhì)量缺陷，它是由振動產(chǎn)生的。可引起振動 的原因是機(jī)床剛性低、抗振性差或砂輪參數(shù)設(shè)計不合理造成磨削力過大。
　　
　　2-3修整使用金剛石滾輪修整，不僅可提高修整效率，更重要的是可獲得較好的砂輪形貌。修整裝置的進(jìn)精度要高，每次進(jìn)給量應(yīng)能達(dá)到微米級。過量的修整既影響磨削質(zhì)量又會大大減少砂輪使用壽命。
　　
　　2-4冷卻正確選擇冷卻液種類和冷卻工藝參數(shù)，往往會收到事半功倍的效果。
　　
　　2-5磨削工藝參數(shù)優(yōu)化充分優(yōu)化磨削工藝參數(shù)可使磨削效率、磨削質(zhì)量和磨削成本等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在更高的水平上達(dá)到平衡。
　　
　　3、CBN磨具的應(yīng)用3-1國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展概況隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，高速、高效、高精度磨削已成為當(dāng)今磨加工技術(shù)發(fā)展的主流。CBN磨削作為一種先進(jìn)的加工技術(shù)在此大顯身手。
　　
　　CBN磨具制造和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展有以下幾個特點：
　　
　　①應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，已從工具行業(yè)對難磨金屬材料的加工，推廣到軸承、汽車、機(jī)床、壓縮機(jī)等行業(yè)中普通黑色金屬材料的加工，磨削方式也從一般的工具磨、內(nèi)圓磨，發(fā)展到緩進(jìn)給磨削、高精度磨削、高速度磨、凸輪磨、曲軸磨、大有取代剛玉磨具之勢。
　　
　?、诟咚俣取⒏咝?、高質(zhì)量、低成本是其主要特點。使用速度普遍達(dá)到80~125m/s；大余量粗精磨一次完成；由于被磨削工件表面呈壓應(yīng)力狀態(tài)可使工件使用壽命提高20~30%；綜合磨削成本可降低10%以上。
　　
　?、蹏鴥?nèi)進(jìn)口成套CBN磨削技術(shù)呈快速增長之勢。
　　
　?、車a(chǎn)CBN磨具的制造和應(yīng)用技術(shù)進(jìn)入高水平和快速發(fā)展的新階段，并已進(jìn)入汽車制造業(yè)這個主流市場。部分CBN磨具性能接近國外同類產(chǎn)品水平，可替代進(jìn)口。
　　
　?、輫a(chǎn)高速數(shù)控CBN專用磨床已研發(fā)成功。
　　
　　3-2CBN磨具應(yīng)用實例◆發(fā)動機(jī)凸輪軸磨削
　　
　　實例1：精磨汽車凸輪軸砂輪：1A1180mmV125m/s鄭州磨料磨具磨削研究所；機(jī)床：德國肖特CF41CBN；工件:鑄鐵,8個凸 輪,余量D1.0mm,Rmax3.2；修整：金剛石滾輪，D180mm，修整間隔200件（800個凸輪），修整量直徑上5μm×3＋3μm2/次；冷 卻：合成液，壓力23bar；效果：達(dá)到進(jìn)口砂輪水平，綜合成本降低30%以上。
　　
　　實例2：精磨摩托車凸輪軸砂輪：1A1350mmV80m/s鄭州磨料磨具磨削研究所；機(jī)床：日本豐田工機(jī)凸輪磨床；工件：45#鋼，2個凸 輪，HRc60，余量0.2~0.3mm,Rz3.2,磨削效率30S/根；修整：金剛石滾輪，修整間隔240根，修整量0.002mm/次；效果：壽命 可達(dá)進(jìn)口砂輪的80~90%，成本降低30%以上。
　　
　　實例3：粗磨汽車凸輪軸砂輪：1A1660mmV60m/s鄭州磨料磨具磨削研究所；機(jī)床：國產(chǎn)MKS8312凸輪磨床；工件：合金冷激鑄 鐵，13個凸輪，HRc45,余量φ4mm，Ra2.5,磨削效率12分鐘/根；修整：金剛石杯形滾輪，修整間隔8~10根/次，修整量φ0.01x2； 冷卻：高效磨削液，壓力4kg，流量120L/min；砂輪更換周期：5000根/片；效果：替代白剛玉砂輪，耐用度提高100倍，壽命提高50倍，生產(chǎn) 效率提高10%，直接工具成本降低10%。
　　
　　◆汽車軸承內(nèi)徑磨削實例砂輪：1A810×15×3.5　V鄭州磨料磨具磨削研究所機(jī)床：國產(chǎn)MZ204全自動內(nèi)圓磨床24000rpm；工 件：6201/02，GCr15,HRc61~65,余量0.3~0.35mm,Ra0.8,磨削效率25S/件，進(jìn)給量0.24mm/min（粗）和 0.17mm/min（精）；修整：金剛石筆，手動，修整間隔200件，修整量0.02mm；冷卻：乳化液，集中供給；砂輪壽命：2500件（剛玉砂輪 30件/片）；效果：與白剛玉砂輪相比，耐用度提高200倍，單件生產(chǎn)效率提高40%左右，砂輪成本消耗降低14%。
　　
　　◆磨冰箱（空調(diào)）壓縮機(jī)芯組件內(nèi)徑實例砂輪：1A8　12×30×6，1A125×20×13×3V　50m/s鄭州磨料磨具磨削研究所機(jī) 床：德國Overbeck公司400J-ELC-VA內(nèi)圓磨床，最高轉(zhuǎn)速60000rpm；工件：機(jī)座，缸體 （蓋），HT20~40，F(xiàn)T20，HB170~223，HB70~90，加工余量0.2mm,Ra0.2~0.25,加工節(jié)拍：90~120件/h.修 整：金剛石滾輪，修整間隔200~300件，修整量0.002mm/次；冷卻：含極壓添加劑的冷卻油；砂輪壽命：20000~2500件/個。另外還有用 于螺紋磨，高速鋼刀具齒形和內(nèi)徑磨削，壓縮機(jī)芯組件雙端面磨，珩磨摩托車氣缸和連桿，鈦合金磨削，汽車插桿內(nèi)徑磨削，汽車轉(zhuǎn)向器內(nèi)徑磨削等應(yīng)用實例。在此 就不一一列舉。