1 引言
磨削加工是人類最古老加工手段之一，隨著工業(yè)的發(fā)展，特別是硬金屬的加工，它是不可缺少的加工手段。在上世紀八十年代，發(fā)達的西方國家CN機床和機床加工中心高速發(fā)展，高速主軸和硬質(zhì)刀具的應(yīng)用，磨床加工與其相比也就顯得加工成本昂貴了。但是隨著磨削技術(shù)的發(fā)展，磨具也進一步得到改進。通過創(chuàng)新可供使用的磨料質(zhì)量、改進組織結(jié)構(gòu)以及采用新結(jié)合劑系統(tǒng)使磨具從根本上提高生產(chǎn)效率。超硬材料CBN發(fā)明，作為磨料用于砂輪的制造，不但能有效率的加工較硬的鋼材(HRc 45-65)，并使砂輪的耐用度成倍的提高。特別是以德國Krebs & Riedel公司（珂萡石•雷德樂）為代表的，在上世紀八十年代中期，研發(fā)出的陶瓷結(jié)合劑的CBN砂輪，尤其是在修正修銳上的技術(shù)突破，可以說它是磨削模具的一次革命。陶瓷結(jié)合劑的CBN砂輪的研發(fā)成功，反過來對生產(chǎn)磨床的廠家提出了技術(shù)參數(shù)，生產(chǎn)適應(yīng)CBN砂輪性質(zhì)的磨床。這樣磨床生產(chǎn)廠商和砂輪生產(chǎn)廠商共同開發(fā)的數(shù)控多軸磨床，大大的提高了加工生產(chǎn)效率和降低了生產(chǎn)成本，使這古老加工工藝又發(fā)揮了新的光彩。
2 CBN砂輪的分類
CBN磨料制作的砂輪，根據(jù)不同的加工工藝和所用不同成分的結(jié)合劑可分以下四種。它們的性質(zhì)和用途（指的機械加工用途）也有所不同。
（1） 電鍍CBN/金剛石砂輪
砂輪的生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低。成型簡單但是只有一層鍍層，不能修正，在加工過程中，較難知道，何時磨層受損。適用于小批量的機械加工和幾何圖形復(fù)雜成型磨加工用和作為修正滾輪用。
（2）燒結(jié)式CBN/金剛石砂輪
硬度大和密度高，加工成高精度的修正滾輪，成本高。主要用于作砂輪的修正滾輪和大批量的超硬材料的加工。
（3）樹脂CBN/金剛石砂輪
砂輪的生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低。成型簡單但是不好修正整型。用于多型狀小批量的加工。如工具磨和刀具的加工，和玻璃的加工。
(4）陶瓷結(jié)合劑的CBN/金剛石砂輪
加工工藝和結(jié)合劑的配方被少數(shù)外國廠家掌握，如剛進入中國市場的德國Krebs & Riedel公司，世界最大的磨料模具集團圣戈班手下的WINTER公司，奧地利的TYROLIT公司，德國的Wendt公司和瑞士的WINTERTHUR。國產(chǎn)的陶瓷結(jié)合劑的CBN/金剛石砂輪近期也有所突破。陶瓷結(jié)合劑的CBN/金剛石砂輪具有磨削力強，高速加工不燒傷工件，可修正和并且耐用等優(yōu)點，是目前最理想的高速，高效和高精度的磨削工具。用以下工作的實例作為范例，與同行同事共同討論砂輪的應(yīng)用。
3 應(yīng)用實例
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采用CBN砂輪磨削轎車凸輪軸 |
在Hauser磨床上進行坐標磨削 |
采用CBN砂輪進行強力切槽磨削 |
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任務(wù)：給定的調(diào)節(jié)參數(shù)下提高
耐用度
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任務(wù)：提高每單位時間切削加工量
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任務(wù)：給定的調(diào)節(jié)參數(shù)下優(yōu)化砂輪
磨損性能
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描述：用戶在使用比較中指出
CBN砂輪耐用時間太短。
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描述： 在較小的切削壓力下，來提高金屬磨削量。
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描述： 目前與所有競爭產(chǎn)品進行比較試驗。耐用度為每套砂輪組加工約17000個零件。 |
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技術(shù)數(shù)據(jù)： |
技術(shù)數(shù)據(jù)： |
技術(shù)數(shù)據(jù)： |
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工件： R4柴油發(fā)動機轎車凸輪軸，材質(zhì)為灰鑄鐵，加工余量約0.25mm
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工件： 切削罩128x100x49mm
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工件： HSS1.3343, 64Hrc開槽 削，圓形零件加工4個槽每個90º槽：b=8.75mm；t=6.5mm；l=28mm以分度頭夾緊。 |
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磨床：Fortuna FNH2 D350
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磨床：Hauser S35 CNC
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磨床：Blohm Profimat
CNC-專用磨床 |
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冷卻液： 礦物油組分乳濁液
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冷卻液： 噴槍切割油
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冷卻液： 礦物油組分濃縮乳濁液；通過優(yōu)化的冷卻液噴嘴供給（pe 10bar，Q200 l/min） |
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砂輪：KREBS&RIEDEL
CBN砂輪兩件一組，
250×19×127mm
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砂輪：KREBS&RIEDEL
形式1A8W 硬質(zhì)合金把柄10x10x6mm
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砂輪：KREBS&RIEDEL
CBN砂輪兩件一組，
形式14A1 400x15x127mm
X=5mm，U=8.75mm |
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特性：4B 126/9 X13VP6340-150
修整器：金剛石輥
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特性：4B 151X26V8118-150
修整器：旋轉(zhuǎn)葉片式修整器MK0
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特性：4B 126/3X22VP7336-125
修整器：電鍍涂層金剛石型輥，半徑5mm |
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參數(shù)：
砂輪速度Vc：60m/s
最大橫向進給ae：0.05mm
最大相應(yīng)單位時間切削量Qw’：10mm3/mm*s
循環(huán)次數(shù)ia：13＋1周期
接觸時間/凸輪tkn：15s |
參數(shù)：
砂輪速度vc：30m/s
進給速度 Vw：120mm/min
橫向進給ae：0.1mm
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參數(shù)：
砂輪速度vc：80m/s
進給速度 Vw：200mm/min
橫向進給ae：6.5mm
最大相應(yīng)單位時間切削量Qw’：22mm3/mm*s
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結(jié)論：
修整間隔為加工300個軸
表面粗糙度均衡的保持在3.5－4.5µm之間
耐用度比競爭產(chǎn)品高3倍
接到長期訂購合同單 |
結(jié)論：
節(jié)省時間20％, 工件質(zhì)量保持不變，
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結(jié)論：
提高耐用度>100％
用戶評價最好的砂輪
接到長期訂購合同單
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由此看見，對于耗材產(chǎn)品一定要用性價比而不能只看價格。作為大批量，質(zhì)量穩(wěn)定的生產(chǎn)，不可忽略的參數(shù)――時間：即效率的提高和廢品率降低，所帶來的經(jīng)濟效益。由此說明其磨削生產(chǎn)的成本低。
4 結(jié)論
在發(fā)達的工業(yè)國家，對于大批量，高精度的磨削加工，其加工件硬度HRc大于45，基本上都用陶瓷CBN砂輪磨削。它被廣泛的用在汽車的主要零件上如凸輪軸，曲軸，變速箱的齒輪軸和齒輪，軸承和剎車片。用在機床的精密加工件如導(dǎo)軌，絲杠和電機軸的磨削。印刷機零件的磨削，使其精度達到尺寸的0,3-0,5微米。CBN陶瓷砂輪用于軋鋼輥輪的磨削加工和在航空，航天和軍工等領(lǐng)域的應(yīng)用就不一一點說了
