《立方氮化硼超硬刀具刃磨裝置設(shè)計(jì)》開(kāi)題報(bào)告
1、課題的目的及意義
立方氮化硼(Cubic Boron Nitride簡(jiǎn)稱CBN)由于具有高硬度，高耐磨性，低摩擦系數(shù)，高熱傳導(dǎo)率、良好的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性等這些獨(dú)特的特性組合，使其成為加工各類鐵族金屬材料的有效工具，并被譽(yù)為“過(guò)去半個(gè)世紀(jì)提高工業(yè)生產(chǎn)率的最大貢獻(xiàn)之一”。CBN的優(yōu)異性能，特別是在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造行業(yè)，CBN已在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家得到了較為普遍的應(yīng)用和迅速的發(fā)展。目前美國(guó)、歐洲、日本的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)軸類零件（曲軸、凸輪軸）的精加工幾乎普及了CBN砂輪磨削，我國(guó)從90年代至今，一直在從事這方面的研究工作，其數(shù)控磨床的制造CBN刀具的制造均取得了一些階段成果，但是CBN刀具的研磨和刃磨要求技術(shù)特別高，所以本課題擬開(kāi)發(fā)出一臺(tái)刃磨和研磨CBN刀具的裝置，對(duì)提高CBN刀具的應(yīng)用有一定促進(jìn)作用。
1、1立方氮化硼刀具的性能特點(diǎn)
立方氮化硼（CBN）是超硬材料之一，它是氮化硼的化合物，是在越50Kbr的高壓及1700℃的高溫下形成的，它的硬度僅次于金剛石，但它和金剛石相比卻有下述優(yōu)點(diǎn)：
立方氮化硼具有以下性能特點(diǎn)：
1.1.1很高的硬度和耐磨性：
CBN的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，也屬面心立方晶系，不僅晶格常數(shù)（a=3.615A）相近（金剛石a=3.567A），且晶體中化學(xué)鍵的類型也相同。原子都由共價(jià)鍵連接。CBN的共價(jià)鍵是飽和的，鍵的方向性和結(jié)合力都很強(qiáng)，具有接近金剛石的硬度和抗壓強(qiáng)度。CBN微粉的顯微硬度為HV8000--000。在加工淬硬鋼及灰鑄鐵時(shí)，CBN刀具的耐磨性比硬度合金、陶瓷和金剛石刀具都高得多。有一定的韌性，它不僅可用于加工強(qiáng)硬的鑄鐵，還可加工強(qiáng)度大、硬度高及熱敏性高的鋼件或其它合金材料。
1.1.2
很高的熱穩(wěn)定性
CBN的耐熱性可達(dá)1400--1500℃，在高溫1200℃下仍可保持硬度不變，比金剛石的耐熱性（700--800℃）幾乎高出一倍。此外，CBN具有抵抗周期性高溫作用的能力，其切削速度可為硬質(zhì)合金刀具的4—6倍。
1.1.3 優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性：
CBN是化學(xué)惰性特別大的物質(zhì)，在中性的，還原性的氣體中，對(duì)酸堿都是穩(wěn)定的。與碳只是在2000℃時(shí)才起反應(yīng)，與鐵系材料直至1200--1300℃時(shí)也不起化學(xué)作用。研究表明，CBN與各種材料的粘接和擴(kuò)散作用比硬質(zhì)合金小得多。CBN有很高的抗氧化能力，在1000℃時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生氧化現(xiàn)象，但是，CBN在高溫（1000℃以上）與水要起化學(xué)反應(yīng)（CBN+3H2O→H3BO3+NH3）。由于水解作用，造成大量CBN被磨耗，因此濕式切削時(shí)，要注意選擇切削液。與碳元素的親和力小，所以十分適宜于加工黑色金屬，而能保持較高的耐用度，聚晶立方氮化硼（PCBN）可用于切削加工，多用于難加工材料的切削加工，但CBN最為廣泛應(yīng)用于切削加工。
1.1.4 良好的導(dǎo)熱性
CBN的導(dǎo)熱性雖趕不上金剛石，但都大大高于高速鋼和硬質(zhì)合金。隨著切