金屬磨削工藝是一個(gè)高精度的工藝，要求研磨機(jī)床生產(chǎn)廠家在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中必須要精益求精，在研磨機(jī)至關(guān)重要的砂輪選擇上更要精心嚴(yán)選，再匹配上優(yōu)良電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，才能達(dá)到磨削速度快、精度高、粗糙度好、良品率高的目的。

砂輪是由磨料和結(jié)合劑在一起制成的，有圓形、圓環(huán)等形狀，通過(guò)旋轉(zhuǎn)對(duì)被加工物進(jìn)行磨削，這種砂輪被稱作傳統(tǒng)砂輪，傳統(tǒng)砂輪是由氧化鋁磨料與結(jié)合劑在一起制成的圓餅等形狀的砂輪。

以CBN（立方氮化硼）磨料為原料，分別用金屬粉、樹(shù)脂粉、陶瓷和電鍍金屬作結(jié)合劑，制成各種形狀的制品，用于磨削、拋光、研磨的工具叫CBN磨具。 與金剛石相比，它是一種低成本的磨削方式；與傳統(tǒng)的磨削材料性能相比，它的表現(xiàn)非常優(yōu)異，特別是在磨削硬質(zhì)合金的時(shí)候。CBN很難磨損，所以磨削的精度也非常好，其幾何形狀也保持得很好，需要的修整頻率低，其轉(zhuǎn)速也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)砂輪，所以磨削速度也很快、效率更高。

1.砂輪的類型

（1）單鍍層砂輪（見(jiàn)圖1）。這種砂輪是在鋼鐵的基體上電鍍一層CBN材料而做成的，鋼鐵因其特性比較易于電鍍，故而成為合適的基體材料，主要應(yīng)用在幾何公差不是很嚴(yán)格的粗加工上。

圖 1

這種砂輪通常在賣出時(shí)就屬于“就緒可用”的狀態(tài)，并一直使用至壽命結(jié)束。但它也可以進(jìn)行一次“修刮”。隨著砂輪的磨損，磨削的顆粒逐漸變平，會(huì)使得磨削的表面粗糙度質(zhì)量下降，而磨削所需的力會(huì)增加。在砂輪壽命的末期，所需的磨削力可能比初期增加50%。

它的優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：①初始成本比多層CBN砂輪低（雖然***終是多層砂輪的平均成本要低）。②機(jī)床可以設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單一些，不需要修整器、平衡器，也不需要提供不同砂輪轉(zhuǎn)速的驅(qū)動(dòng)。③有些上道工序的粗加工可以省略不做，直接可以砂輪磨削。④因其砂輪轉(zhuǎn)速很高，故其磨削速度要比傳統(tǒng)砂輪效率高。⑤砂輪的基體可以重復(fù)使用多次，從而降低了成本。

但其也有一些不足的地方：①壽命比多次CBN砂輪短很多，不能進(jìn)行修整，其理想的磨削條件是使用油來(lái)冷卻，這點(diǎn)很多客戶不太愿意接受，因?yàn)榇嬖诮】档娘L(fēng)險(xiǎn)。②單塊砂輪的投入成本很高，如果損壞的話得不償失。③機(jī)床一開(kāi)始使用的時(shí)候可能需要客戶更小心調(diào)整以獲得好的磨削效果。

（2）多層砂輪（見(jiàn)圖2）。由鐵和鋁合金做成基體，上面鑲有多層CBN材料，通常CBN層有5mm厚，主要應(yīng)用在高精度的磨削工藝上。

它的優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：①不需要提供不同砂輪轉(zhuǎn)速的驅(qū)動(dòng)。②更長(zhǎng)的使用壽命，可以進(jìn)行修整，故能保持磨削質(zhì)量的穩(wěn)定。③能提高幾何精度、表面粗糙度質(zhì)量和表面輪廓度。④雖然單個(gè)砂輪的初始成本很高，但因其磨削的工件數(shù)量多，所以平均成本比單層砂輪和傳統(tǒng)砂輪低。⑤磨削效率高。

缺點(diǎn)也有以下幾個(gè)方面：①砂輪選型比較困難，故機(jī)床前期調(diào)試耗費(fèi)的時(shí)間很長(zhǎng)。②機(jī)床更復(fù)雜，特別堅(jiān)固，需要修整器和平衡儀。③其理想的磨削條件是使用油來(lái)冷卻，因?yàn)榇嬖诮】档娘L(fēng)險(xiǎn)，故而客戶不太容易被接受。④在單塊砂輪上的高投入意味著高的損壞風(fēng)險(xiǎn)。⑤機(jī)床一開(kāi)始使用的時(shí)候可能需要客戶更小心地調(diào)整，以便獲得好的磨削效果。

圖 2

2.砂輪的成分

CBN砂輪由三種基本成分組成：顆粒、粘合劑和基體。

（1）顆粒。磨削顆粒是由立方氮化硼組成的，并由顆粒的大小分類。類似于傳統(tǒng)砂輪，磨削的速度和表面粗糙度是決定顆粒大小的關(guān)鍵因素。

（2）粘合劑。類似于傳統(tǒng)砂輪，粘合劑通過(guò)其硬度來(lái)分級(jí)，目前有4種等級(jí)類型：合成樹(shù)脂、金屬粘合劑、玻璃化及電鍍型。

（3）基體。基體是砂輪的身體部分，是影響砂輪的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)強(qiáng)度的重要部位。在高速旋轉(zhuǎn)的情況下，基體應(yīng)該以勻速的方式拉伸，因?yàn)楦咚俚那闆r下離心力很大容易產(chǎn)生破壞。

下面是4種類型基體的介紹：①鋁基體抗震效果差，具有非常好的散熱性能和機(jī)械強(qiáng)度。②鋁合金基體具有中等的抗振性能，散熱性能較好，機(jī)械強(qiáng)度較好。③合成樹(shù)脂基體抗振性能好，散熱性能差，機(jī)械強(qiáng)度較好。④鋼基體抗振效果差，具有非常好的散熱性能和機(jī)械強(qiáng)度。

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