PCBN由于其高硬度、高耐磨性、高化學(xué)惰性和熱穩(wěn)定性的特點而廣泛的應(yīng)用于高硬度材料（硬度大于50HRC）的精密加工。
PCBN刀具的精密加工常使用粒度為3～5μm金剛石拋光膏。但因為拋光的惡劣條件，大量有害拋光漿料的處理以及拋光膏的價格等不利于PCBN刀具大量的加工。研究發(fā)現(xiàn)，固結(jié)超細(xì)粒度金剛石砂輪有利于降低表面粗糙度，進(jìn)而可以降低PCBN刀具的制造成本。
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與樹脂結(jié)合劑相比，陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪有高強(qiáng)度、不易發(fā)熱和堵塞、磨削效率高的特點，常用來進(jìn)行PCBN刀具的磨削加工。超細(xì)粒度金剛石由于靜電引力、表面張力的作用而易于團(tuán)聚，并影響磨具的壽命和工件的表面質(zhì)量。研究發(fā)現(xiàn)，將溶膠-凝膠技術(shù)與表面活性劑結(jié)合，能夠改善M2.5/5金剛石在陶瓷結(jié)合劑中的分散性。因此，以M2.5/5金剛石為基礎(chǔ)，對比研究溶膠-凝膠法與熔融-淬水法制備陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪對PCBN刀具的磨削性能差異。
PCBN刀具精密磨削對比
刀具較低的表面粗糙度能夠降低切屑與刀具間的摩擦，增強(qiáng)刀具的壽命和工件的表面光潔度。對于最近興起的PCBN涂層刀具，涂層與刀具的粘結(jié)強(qiáng)度對于涂層的效果尤為重要。降低刀具表面粗糙度能夠提高刀具與涂層的粘結(jié)強(qiáng)度。
圖1為不同方法制備的陶瓷結(jié)合劑砂輪對PCBN刀具的拋光效果。
圖1（a）為刀具拋光前的表面形貌和表面粗糙度，表明拋光前刀具表面存在大量成形磨削過程中CBN脫落形成的凹坑。刀具表面粗糙度為0.514μm，最高點與最低點的差值為8.647μm。
圖1（b）為溶膠-凝膠法制備的金剛石砂輪磨削PCBN刀具后刀具的SEM圖像和表面粗糙度，由圖可知，刀具內(nèi)部的CBN以單顆粒脫落為主，不存在大量脫落的現(xiàn)象。其表面粗糙度為0.074μm，最高點與最低點的差值為2.450μm。
圖1（c）表明刀具內(nèi)部的CBN存在大量脫落的現(xiàn)象。其表面粗糙度為0.118μm，最高點與最低點的差值為11.087μm。
?。╝磨削前；b溶膠-凝膠法；c熔融-淬水法）
由圖2（a）可知，M2.5/5金剛石均勻分布于陶瓷結(jié)合劑中，如圖中圈出部位所示。致密的結(jié)構(gòu)表明結(jié)合劑對金剛石有優(yōu)異的把持力，砂輪的磨損方式為摩擦磨損和粘接磨損。
圖2（b）表明，M2.5/5金剛石非均勻分布于陶瓷結(jié)合劑中，存在團(tuán)聚現(xiàn)象，如圖中圈出部位所示，疏松的結(jié)構(gòu)表明結(jié)合劑對金剛石的把持力較差，且未看到明顯的金剛石磨損，表明金剛石存在過早脫落的問題。
圖2磨削后不同方法制備陶瓷結(jié)合劑M2.5/5金剛石砂輪的SEM形貌
磨削實驗表明，與溶膠-凝膠法制備陶瓷結(jié)合劑相比，熔融-淬水法制備的陶瓷結(jié)合劑中金剛石存在團(tuán)聚現(xiàn)象，降低了結(jié)合劑的粘結(jié)強(qiáng)度，增加了PCBN刀具表面粗糙度。溶膠-凝膠法制備的陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪能夠提高PCBN刀具的表面加工質(zhì)量率，為采用固結(jié)磨料精密研磨PcBN刀具指明了方向。
