CBN的硬度仅低于金刚石,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。利用它这些优异的性能作研磨材料所制成的CBN磨具,特别适合于各类铁族金属材料的加工。它和金刚石主要用于加工硬而脆的材料相互补充,使超硬材料的应用范围大大拓宽。和普通磨料的磨具相比,CBN磨具具有高速、高效、高加工质量、长寿命、低成本的特点,可作为高速数控磨床高效、高精度磨削的首选工具。在汽车、机床、工具、轴承等工业领域有着广泛的应用。本文首先研究了CBN砂轮的修锐机理,随后对CBN砂轮磨床关键部件——电主轴及影响磨削效率的因素——快趋装置作了深入的探讨,并对整个磨削系统中影响的各个因素进行了有针对性的研究,最后在所有试验及研究的基础上进行了样机的试制工作。陶瓷CBN砂轮性能的发挥与很多因数有关,例如砂轮特性参数的选择、磨削参数的选择、磨削液的选择以及砂轮修整方法等,其中,砂轮修整方法起着关键作用。若砂轮修整不好,将使被磨金属粘接在砂轮表面上,造成磨削力大,磨削温度高,砂轮磨损加剧。本文通过对砂轮修锐的各种不同方式及修锐的机理及应用的研究,掌握了CBN砂轮修锐的主要特点,并针对此研究开发设计出一套金刚滚轮修整器,本文通过大量的修正试验得到了一整套完整的CBN砂轮修锐参数,并为后续砂轮样机的试制提供了坚实的基础。根据磨削的需要,本文对磨削用电主轴作了比较详细的分析,通过主轴刚度论证、主轴跨度的优化设计、主轴组件的模态分析,并进行ANSYS的计算。通过这些理论研究,使电主轴的设计更加合理,更能够充分保证磨削的要求及精度。由于小型轴承磨床的加工设备对效率的要求越来越高,而磨削试件的磨削余量又难以得到很好的控制,所以本文就快速趋近及防碰撞装置做了比较详细的介绍,通过该装置可以使砂轮能够在最短的时间内接触到工件,并开始粗、精磨的循环动作,而且一旦发现砂轮在磨削时的速度很快,该装置即时能够给系统停机的指令,所以磨床系统结构中如果增加了该套机构,即能保证磨削的效率最大化,并能保证所磨削试件不被撞坏。磨床是磨削体系的中心,磨床的性能对磨削效果有最重要的影响,对CBN磨削来说尤其如此,提高砂轮工作线速度,可明显提高磨削效率、磨削比和工件表面质量。在条件允许的情况下,尽可能使用高的速度是提高CBN磨削的技术性和经济性的重要前提。本文首先针对此种情况,设计出72000r/min的高速电主轴,并且从砂轮材质的选型,冷却液不同的化学特性,上下料机构的稳定可靠性,工件箱的刚性及工件轴的回转精度,电磁无心夹具的吸力,进给机构的重复定位精度等方面均做了较有成效的改进,为样机的试制作出了重要的技术保障。经过大量的理论研究及实际试验,本文最后简要介绍了一下CBN砂轮样机的试制及研究,通过对上下机构、电主轴、磨削系统的润滑及冷却、砂轮修整器、进给系统等方面的改进,并最终使我们所研究的各项内容均能够在样机里有所体现,同时进一步论证了本次课题的成功性。