毕业论文---固体自润滑多层烧结cbn砂轮制造及磨削研究.doc

天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education ? ? 毕 业 设 计 开 题 报 告 ? ??固体自润滑多层烧结CBN砂轮制造及磨削研究?? ? ? ? ? 学 院：??机械工程学院?????? 班 级：??材料１１?????? 学生姓名：??李????????? 指导教师：??霍????????? 职 称：??副教授????????? ? ? ? ? ? 2016年4月11日 设计题目：固体自润滑多层烧结CBN砂轮 （一）技术领域 本设计涉及一种砂轮，特别涉及一种固体自润滑多层烧结CBN砂轮。 （二）背景技术 在高性能磨削、高效深磨中，采用极高的磨具线速度(100m/s-}-250m/s左右)进行深磨(切深5mm-}-20mm)，工件给进速度也非常的高，无论对机床或磨具都提出了很高的要求。对于磨具来说，必须具有很高的抗破碎强度、很好的形状精度保持性以及尽可能高的耐用度，以减少转动时离心力的影响和缩短更换磨具所需时间。传统的陶瓷、金属及树脂结合剂磨具己不能满足高性能磨削的需要，必须采用新型的结合剂砂轮以适应高速和大切深磨。本课题的难点在于，如何形成强度高、韧性好、又耐磨的磨具，满足口益对高速、高强磨具需求。 （三）设计内容 本设计的目的在于设计一种固体自润滑多层烧结CBN砂轮，以解决高性能磨削、高效深磨中出现的问题。 本设计的技术方案：一种固体自润滑多层烧结CBN砂轮，主要由大量的微小晶体和少量的残余玻璃相组成的复合材料构成，其特征在于：机械强度很高，能满足陶瓷结合剂高强度要求。同时通过加入助溶剂可以改善它的熔点，在相对较低的温度下有良好的流动性和润湿性，以期能够与CBN磨粒形成结合良好。 如上所述的固体自润滑多层烧结CBN砂轮不仅要求结合剂的结合强度要高，而且要求结合剂本身强度要高，这样才能保证砂轮整体强度。 本设计的优越性：CBN的热导率和金刚石的接近，比普通的磨料高的多，这对磨削区磨削热的转移，降低工件表面温度和减少工件烧伤非常有利。利用它优异的性能所制成的CBN磨具，特别适合于各类铁族金属材料的磨加工。 （四）附图说明 立方氮化硼（CBN）球棍模型图： 立方氮化硼（CBN）是经高温高压合成，晶体结构由层状转变为立方结构，密度由2. 25g/cm3增加到3. 48g/cm3，许多性能发生了突变，立方体的cBN属于闪锌矿结构，它的空间点群为F43m，晶格参数a=3. 615，它的球棍模型图如图1-1, N原子位于面心和顶点的位置，B原子位于(1/4, 1/4 , 1/4)处。 正是它的这种结够类似于金刚石结构，所以CBN的硬度是仅低于金刚石的一种超硬磨料，但具有比金刚石优越的耐热性和对铁族金属材料的化学惰性。金刚石在500℃一700℃发生氧化反应。由于反应产生了二氧化碳气体，所以金刚石的受热破环作用会一直持续下去，直到金刚石消耗完为止。而CBN与氧或空气作用会形成氧化硼，与金刚石不同的是生成的氧化硼(Bz03)会在CBN周围形成保护层，能防止CBN在1300℃以下发生进一步的氧化。金刚石在1000℃左右容易与Fe, Co, Ni, Al和B发生反应，CBN在1050℃下与Al能发生反应，在1250℃一1300℃能与含Al的Fe-Ni合金发生反应。在298K温度下，金刚石的热导率为20W/(cm/K), CBN的热导率为13 W/(cm/K),刚玉的为0.35 W/(cm/K)。 CBN的热导率和金刚石的接近，比普通的磨料高的多，这对磨削区磨削热的转移，降低工件表面温度和减少工件烧伤非常有利。利用它优异的性能所制成的CBN磨具，特别适合于各类铁族金属材料的磨加工。 研究状况和发展方向: 目前CBN磨具主要用于磨削加工行业，CBN磨削工具主要有:CBN砂轮、CBN刀具、CBN布磨工具及CBN复合片等。其中CBN砂轮是使用最多的一种。 CBN砂轮用的结合剂主要有金属结合剂、树脂结合剂、电镀结合剂和陶瓷结合剂四种。目前国外研究制造陶瓷结合剂CBN砂轮的国家有俄、口、美、德等国。国内有郑州磨料磨削研究所、郑州白鸽股份有限公司、燕山大学等少数企业和高校在进行研究。就磨具的发展来看，与磨床的发展密不可分。 目前来看国外的磨床发展主要有传统的磨床向数控磨床转变，数控磨床可实现高效、高速磨削。国外像瑞士美盖勒(MAEGERLE)公司的平面和成型磨床，使用的砂轮最高线速度为63m/s。德国保宁((BLOHM)公司生产的PROFIMAT MT系列高效率生产型强力磨床，最高磨削速度达170m/s，用于汽车转向扇齿轮等的缓进给深切(CD)精密成型磨削