基于超高速磨削的CBN砂轮特性选择
超高速磨削及其砂轮技术发展
超高速磨削及其砂轮技术发展1李长河1，蔡光起21 青岛理工大学机械工程学院，山东青岛（266033）2东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳（110004）E-mail：sy_lichanghe@摘要：高速超高速磨削加工是先进制造方法的重要组成部分，集粗精加工与一身，达到可与车、铣和刨削等切削加工方法相媲美的金属磨除率，而且能实现对难磨材料的高性能加工。
本文主要论述了高速超高速磨削工艺技术的特点；分析了超高速砂轮用电镀或涂层超硬磨料（CBN、金刚石）的特点以及修整方法，介绍了在高速及超高磨床上得到广泛应用的德国Hofmann公司生产的砂轮液体式自动平衡装置。
关键词：超高速磨削，砂轮，关键技术1. 超高速磨削的特点超高速磨削技术是现代新材料技术、制造技术、控制技术、测试技术和实验技术的高度集成，是优质与高效的完美结合，是磨削加工工艺的革命性变革。
德国著名磨削专家T.Tawakoli.博士将超高速磨削誉为“现代磨削技术的最高峰”。
日本先端技术研究学会把超高速加工列为五大现代制造技术之一。
在1996年国际生产工程学会（CIRP）年会上超高速磨削技术被正式确定为面向21世纪的中心研究方向之一，是当今在磨削领域最为引人注目的技术[1]。
高速加工(High-speed Machining)和超高速加工（Ultra-High Speed Machining）的概念是由德国切削物理学家Carl.J.Salomon博士于1931年首先提出，他发表了著名的Salomon曲线，创造性地预言了超越Talor切削方程式的非切削工作区域的存在，提出如能够大幅度提高切削速度，就可以越过切削过程产生的高温死谷而使刀具在超高速区进行高速切削，从而大幅度减少切削工时，成倍地提高机床生产率。
他的预言对后来的高速甚至超高速磨削的发展指明了方向，为高速超高速磨削技术研究开辟了广阔的空间，对于高速超高速磨削技术的实用化也起到了直接的推动作用。
CBN砂轮的选择和应用实例
心 快 速发 展 高速 主轴 和硬 质刀 具广 泛应 用 ，磨床加工 的成本与其相比高了许 多。但
是 随着 磨 削技 术 的发展 ，磨具也 进一 步得
到 改进 。通过 创 新可 改进 磨料质 量 、组织
结 构 以及采 用新 结合 剂系 统从根 本 上提高
维普资讯
１ 电镀 Ｃ Ｎ ） Ｂ ／金 刚石砂 轮
术还 未成 熟 。 笔 者用 以下 工作 实例 作 为范 例 ，探讨 砂 轮 的应
生产 工艺 简 单 、生产 成本低 、成型 简单 ，但 它
只有一层镀层 ，不能修 正 ，因此在加工过程 中较难掌 用 。 握磨 层何 时受损 。此砂轮适 用于小 批量 的机 械加 工 、 几何 图形 复 杂成 型磨 加工 ，还 可作修 正滚 轮使 用 。
描 述 ： 目 前与 所有 竟 争产 品 进 行 比较 试 验 ． 用度 为 每 蠢 耐 砂轮 组加 工 需 约 Ｉ０ 。 ７ ０ 个 零件
硬 度大 、密度高 ，可 加工成高精 度的修正滚 轮 ， 成 本 高 。主要 用于 大批 量 超硬 材料 以及 玻璃 和 石料
的加 工 ，还 可作 砂轮 的修 正滚 轮使 用 。
． 整器 ：金 刚石 滚 轮 Ｉ 参数： 砂 轮 速度 ｖ ６ Ｉ ３ ｃ Ｏ ／ 量 大横 向进 蛤 ・ ００ ｍ ・ ５
量 大 相应 单 位时 问 切削 量
剂 Ｃ Ｎ砂轮 其在修正修锐上 的技术 突破 Ｂ
可 以说是 磨削模 具 的一 次革命 。陶瓷 结合剂 ＣＢ Ｎ砂轮 的研 发成 功 ，反过 来对 生产 磨床 的
厂家也提 出 了技 术参 数 ，需要 生产适 应 Ｃ Ｎ砂轮 性质 的磨床 。这样磨 床生产 厂商和砂 轮 Ｂ 生产 厂商 共 同开发 的数控 多轴 磨床 ，大 大提 高 了加 工生产 效率 ，降低 了生产成 本 ，使 古
金属结合剂CBN磨具的特性
金属结合剂CBN磨具的特性随着高速磨削和超精密磨削技术的迅速发展，对砂轮提出了更高的要求，金属结合剂砂轮因其结合强度高、成型性好、使用寿命长等显著特性而在生产中得到了广泛的应用。
金属结合剂CBN磨具根据原料种类及生产工艺形式的不同又分为烧结型金属结合剂和电镀及钎焊型金属结合剂磨具，主要应用在高速钢刀具、PCD刀具刃口抛光磨削，汽车凸轮轴和曲轴外圆磨削等领域。
烧结型金属结合剂CBN磨具具有强度高、韧性好、导热性好、使用寿命长等优点。
根据结合剂中金属元素及合金成分的不同，又可以分为铜基、钴基、钛基和铁基等类别。
电镀和钎焊型CBN磨具是利用电镀和钎焊工艺，将单层的CBN磨粒通过银、镍或钛等金属黏结剂固结在金属基体上，这样制成的磨具磨粒裸露高度在40%以上，大大增加了容屑空间，能使磨粒在磨削时更锋利。
金属结合剂CBN砂轮与其他类型砂轮相比，具有如下几点优势：（1）单位体积内磨粒的利用率高。
与普通砂轮相比，金属结合剂CBN砂轮在单位砂轮体积中含有较少的磨粒，在相同的总切入力条件下，金属结合剂CBN砂轮的各个工作磨粒上将具有更大的切入压力，且磨料极大部分都按正常的“切削”状态工作，不正常的“摩擦”和“耕梨”状态少，因此形成的切屑较粗大。
（2）与陶瓷结合剂和树脂结合剂砂轮相比，可承受的磨削压力更高。
这是由于金刚石结合剂CBN砂轮的磨粒对工件的总压力使得CBN磨粒与工件保持紧密接触，CBN磨粒和它的结合剂支撑非常强固。
（3）可长时期地保持切削锋利性。
金属结合剂CBN磨具使用的CBN磨料，在品种和性能方面，与陶瓷结合剂与树脂结合剂磨具的CBN磨料有所不同，关于CBN磨料的选择有如下几点要求：（1）CBN磨料的强度，一般要求采用具有中等强度系列的品种。
（2）对于粒度的选择，需根据加工工序和粗糙度的不同要求，依据粗磨-半精磨-精磨的顺序，其粒度一般可在50/60~230/270的范围内选择，这些粒度相对应的加工粗糙度一般可达到Ra1.6 ~0.2。
如何选择适合磨削使用的CBN立方氮化硼砂轮
CBN砂轮作为整个磨削系统中至关重要的一个要素，其正确合理的选用直接影响了整个加工输出的结果。
由此可见，其选择适用性是比较重要的，下面，本文就给大家分享一些关于选择的时候需要注意的问题，以便大家进行了解。
1、粒度的选择：粒度指磨料颗粒的大小。
一般磨粒用筛选法分类，它的粒度号以筛网上一英寸长度内的孔眼数来表示。
例如60#粒度的磨粒，说明能通过每英寸长有60个孔眼的筛网，而不能通过每英寸70个孔眼的筛网。
120#粒度说明能通过每英寸长有120个孔眼的筛网。
2、粗磨时选用粗粒度砂轮；精磨时选用细粒度砂轮；超精磨削或镜面磨削时，一般使用微粉砂轮。
3、磨料粒度的选择，主要与加工表面粗糙度和生产率有关。
粗磨时，磨削余量大，要求的表面粗糙度值大，应选用较粗的磨粒。
因为磨粒粗、气孔大，磨削深度较大，砂轮不易堵塞和发热。
精磨时，余量较小，要求粗糙度值较低，可选取较细磨粒。
一般来说，磨粒越细，磨削
表面粗糙度越好。
这时大家如还有不清楚的或者是需要购买该类产品的，可咨询郑州中拓磨料磨具有限公司进行详细的了解。
我们是一家从事CBN(立体氮化硼）超硬砂轮和金刚石超硬磨具研究、生产、销售、服务于一体的技术型和生产型制造企业。
为客户解决磨削加工过程中出现的难题。
CBN砂轮的选择
CBN砂轮的选择陶瓷结合剂CBN砂轮的研发成功，对生产磨床的厂家提出了更高的技术要求，生产适应CBN砂轮性质的磨床。
这样磨床生产厂商和砂轮生产厂商共同开发的数控多轴磨床，大大地提高了生产效率和降低了生产成本，使这一古老加工工艺又焕发出新的光彩。
磨削加工是人类最古老的加工手段之一，随着工业的进展，特别是硬金属的加工，它是不可缺少的加工手段。
在20世纪80时代，发达的西方国家CN机床和机床加工中心高速进展，高速主轴和硬质刀具的应用，磨床加工与其相比也就显得加工成本昂贵了。
但是随着磨削技术的进展，磨具也进一步得到改进。
通过创新可供使用的磨料质量、改进组织结构以及采纳新结合剂系统使磨具从根本上提高生产效率。
超硬材料CBN创造，作为磨料用于砂轮的制造，使砂轮的耐用度成倍提高。
特别是在20世纪80时代中期研发出的陶瓷结合剂CBN砂轮，在修正修锐上的技术突破，可以说它是磨削磨具的一次真正革命。
CBN砂轮的分类CBN磨料制作的砂轮，依据不同的加工工艺和所用不同成分的结合剂可分为以下四种。
它们的性质和用途（仅限于机械加工用途）也有所不同。
1.电镀CBN/金刚石砂轮砂轮的生产工艺简单，生产成本低。
成型简单但是只有一层镀层，在加工过程中，较难知道何时磨层受损，适用于批量小的机械加工用和修正滚轮。
2.烧结式CBN/金刚石砂轮硬度大和密度高，加工成高精度的，成本高。
重要用于砂轮的修正滚轮和大批量的超硬材料的加工。
3.树脂CBN/金刚石砂轮砂轮的生产工艺简单，生产成本低。
成型简单但是不好修正整型。
用于多形状小批量的加工。
如工具磨和刀具的加工，以及玻璃的加工。
4.陶瓷结合剂的CBN/金刚石砂轮陶瓷结合剂的CBN/金刚石砂轮具有磨削力强，高速加工不烧伤工件，可修正而耐用等优点。
应用实例加工工艺和结合剂的配方被少数外国厂家把握，如刚进入中国市场的德国Krebs&Riedel公司，世界最大的磨料模具集团圣戈班旗下的WINTER公司，奥地利的TYROLIT公司，德国的Wendt公司和瑞士的WINTERTHUR是目前最理想的高速、高效和高精度的磨削工具供应商。
CBN砂轮120m_s高速磨削表面粗糙度实验研究
《精密制造与自动化》ＣＢＮ砂轮１２０ｍ／ｓ高速磨削表面粗糙度实验研究湖南大学机械与汽车工程学院，国家高效磨削工程技术研究中心罗宁黄红武宓海青吴耀摘要本文针对不同的磨削参数对４５钢、２Ｃｒｌ３、Ｔ１０三种材料的影响程度进行研究，通过实验分析了ＣＢＮ砂轮高速磨削三种材料时工件表面粗糙度的变化情况，提出了降低不同材料工件的表面粗糙度的高速磨削工艺参数的优化控制原则。
关键词高速磨削ＣＢＮ砂轮工艺参数表面粗糙度高速超高速磨削的一个很重要的优点就是能得到低粗糙度的加工表面。
ＣＢＮ砂轮是高速磨削中磨削金属材料的最佳工具。
使用ＣＢＮ砂轮对工件进行高速磨削与普通磨削的磨削机理有很大的不同。
在低速域进行磨削时，随着进给量的增加，磨屑增厚，磨削力亦相应增大，表面粗糙度随之增高。
在高的磨削速度下，磨屑厚度相对较小，单一磨粒承载较低，磨削力较小，磨削后工件表面粗糙度值也比较低。
另外，工作台速度、砂轮的参数和状态对加工工件的表面粗糙度值也都有不同程度的影响。
国内对ＣＢＮ砂轮的磨削性能的实验研究较少。
为研究ＣＢＮ砂轮的磨削性能，比较ＣＢＮ砂轮对４５钢、２Ｃｒｌ３、ＴＩＯ钢三种材料的磨削效果，本文在实验的基础上分析了不同加工参数对三种材料工件表面粗糙度的影响程度，观察了ＣＢＮ砂轮加工不同材料的磨削效果，进而对不同材料实际加工时工艺参数的优化控制提出了具体的改进原则。
１实验条件及方法１．１磨削条件（１）磨削设备：湖南大学自主研发的１５０ｍ／ｓ超高速平面磨削试验台，加工范围（长×宽×高）５００×２５０×２００，机床总功率２６．３７ＫＷ；（２）砂轮型号：陶瓷结合剂ＣＢＮ砂轮３００×１６×１２７×５结合剂：碳化硼浓度：２００％砂轮粒度８０一１００，最高速度１２５ｍ／ｓ；（３）工件材料：４５钢：淬火ＨＲＣ３４—３７；２Ｃｒｌ３：淬火ＨＲＣ４５～４７；ＴＩＯ：淬火ＨＲＣ５５—５７；（４）测量装置：表面粗糙度：Ｈｏｍｍｅｗｅｒｋｅ・２２．ＴＳ０００；大连理工大学磨削力在线测量装置。
cbn砂轮磨削参数
cbn砂轮磨削参数今天咱们来唠唠CBN砂轮磨削参数这个超有趣（虽然听起来有点专业啦）的话题。
一、CBN砂轮是啥呢？CBN砂轮啊，它可是磨削界的一个小明星呢。
CBN就是立方氮化硼啦，这种材料超级硬，硬度仅次于金刚石哦。
所以用它做成的砂轮在磨削的时候就特别厉害。
它可以用来磨削好多硬度比较高的材料，像那些合金钢啊、高速钢之类的。
你想啊，要是普通的砂轮去磨削这些硬家伙，可能没几下就磨损得不成样子了，但是CBN砂轮就不一样啦，它能稳稳地把这些硬材料磨削得又精准又光滑。
二、磨削参数之砂轮转速。
说到CBN砂轮的磨削参数，砂轮转速可是个关键因素。
这个转速就像是砂轮工作时候的小节奏。
如果转速太快呢，虽然磨削的效率可能会提高，但是也会带来一些小麻烦。
比如说，砂轮可能会因为离心力太大而发生破裂，这可就危险啦，就像一个转得太快的小陀螺突然散架了一样。
要是转速太慢呢，磨削的效率就会变得很低，就像小蚂蚁搬家，慢悠悠的。
所以呢，要根据被磨削材料的硬度、砂轮的直径大小等因素来确定一个合适的转速。
一般来说，对于硬度比较高的材料，转速可以适当高一点，但是也要在安全的范围内哦。
三、磨削参数之进给量。
进给量这个东西呢，就像是给砂轮规定的每次向前走多少的小指令。
如果进给量太大，砂轮一次吃进去太多材料，就会让磨削变得很粗糙，就像一个人狼吞虎咽吃饭一样，肯定吃相不太好啦，而且还可能会让砂轮磨损得特别快。
要是进给量太小呢，虽然磨削出来的表面可能会比较光滑，但是效率就太低了，这就有点像吃饭的时候一粒一粒地吃米饭，太浪费时间啦。
所以啊，要找到一个合适的进给量，让砂轮既能高效地磨削，又能保证磨削的质量。
对于那些对精度要求比较高的零件，进给量可能就要稍微小一点，多花点时间来保证质量。
四、磨削参数之磨削深度。
磨削深度也是个很重要的参数呢。
这个就像是砂轮要在材料上挖多深的小坑一样。
如果磨削深度太大，那对砂轮的压力就很大，很容易让砂轮磨损，而且也可能会让被磨削的材料出现裂纹之类的问题。
用于高性能磨削的CBN砂轮
用于高性能磨削的CBN砂轮1前言在高性能磨削或高效深磨中，由于采纳极高的砂轮线速度（100m/s～250m/s左右）进行深磨（切深5mm～20mm），工件进给速度也相当高，因而无论对机床和砂轮都提出了很高的要求。
对于砂轮来说，必需具有很高的抗碎裂强度、很好的形状精度保持性以及尽可能高的耐用度，以削减转动时离心力的影响和缩短更换砂轮所需的时间。
传统的陶瓷和树脂结合剂砂轮已不能充足高性能磨削的需要，必需采纳新型的砂轮以适应高速和大切深。
目前国内外在金属材料的高性能磨削中重要采纳单层电镀CBN砂轮，另外为了解决单层电镀砂轮容屑空间比较小的问题，还开发出了一种金属单层CBN砂轮。
以下简要讨论一下高性能磨削砂轮的基本特征和两种不同结合剂形式砂轮的性能特点。
2高性能磨削砂轮的基特征本高性能磨削的效果与砂轮的合理设计和使用紧密相关，而用于高性能磨削的砂轮与一般砂轮有很大区分。
在正确的使用条件下，高性能磨削时砂轮的磨损特别小，即使在高效深磨的条件下，磨削比也可达到20000甚至更高，而且这种现象随砂轮速度的提高表现得愈加明显，而速度的提高对砂轮强度提出了极高要求。
高强度和半永久性是高性能磨削砂轮两个基本特征。
高性能砂轮设计应遵从三个原则：（1）安全性好；（2）加工精度高；（3）良好的磨削性能。
其中安全性是最重要的。
高性能砂轮的安全性很大程度上倚靠于基体强度，对磨料层强度、基体与磨料层结合强度也有很高要求。
由于磨料层厚度相对很小，砂轮的安全设计重要是基体综合设计，这也是与一般砂轮设计的紧要区分。
依据有关原则（最大切向应力、疲乏强度、砂轮全塑性变形）可以确定砂轮的临界失效转速。
另外还要考虑砂轮直径与主轴转速的合理匹配，对基体截型应考虑多种因素进行优化设计。
高性能磨削中极高的砂轮线速度和很高的工件进给速度相结合，有可能导致磨削系统振动，因而要求砂轮应具有肯定的阻尼减振特性，一般可通过在砂轮和主轴之间加入阻尼垫或采纳阻尼特性好的高分子或复合材料制作砂轮盘。
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2007 年第 41 卷
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15 性的几类超高速砂轮基体材料。从表中可知 , CFRP 比模量和比强度最好, 且密度最小, 是超高速砂轮基 体最好的材料 , 日本用该材料制作的陶瓷 CBN 砂轮 在 200m/ s 的超高速下已经用于生产中, 但目前我国 用该材料制作基盘的技术还不成熟; 钢成本低, 但是 密度大 , 同等体积下重量最重, 对主轴负荷有负面的 影响; 金属铍虽然性能也不错, 但是, 该材料是一种 有毒的材料 , 除日本有这方面的报道 , 其他国家很少 使用; 铝合金和钛合金相比, 钛合金更好一些 , 因为 钛合金的热稳定性和抗疲劳性要比铝合金好。
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基于超高速磨削的 CBN 砂轮特性选择*
庞子瑞1, 2
1
李健壮2
2
蔡光起1
东北大学
黄河水利职业技术学院
摘
要 : 结合超高速磨削的特点及超高速 CBN 砂轮 结构 , 论述了 超高速 CBN 砂 轮中磨 料的种 类、 特 点及适 用
范围 ; 粒度与磨削精度、 粗糙度、 效率的关系 ; 硬度、 浓度、 组织的一般选用原则。着 重讨论了结 合剂的种 类、 特点 和 适用范围 , 突出了陶瓷结合剂 CBN 的 优点 , 并强调了超高速磨削砂轮基体的重要性和设计 要求以及材料的选择。 关键词 : 超高速磨削 , CBN 砂轮
14 平稳, 因而使砂轮的耐用度得到提高。但是粒度过 细, 每颗磨粒上承受的磨削力过小 , 使磨粒不易切入 工件 , 会影响磨削效率。所以 , 在满足加工要求的前 提下一般选取较粗的粒度。有时为了提高砂轮的耐 用度也 采用混 合磨料 ( 韧、 脆性 互补、 粒度 不同 的 CBN) 。除此之外 , 磨料粒度的选择还与加工工件的 机械性质和物理性质相关 , 对硬度高的材料磨削时 , 应选用稍细一些的粒度, 以减少磨削过程中产生的 热量和改善散热条件。表 1[ 2] 是普通速度下的粒度 与磨削方式的对应表。对超高速磨削有一定的借鉴 作用 , 但是 , 因超高速磨削的特殊性该表的对应关系 还有待修正 , 如 100/ 120 粒度的陶瓷 CBN 砂轮在超 高速磨削下就能达到 R a0 2 m 以下的表面粗糙度 , 已经达到精密磨削的要求。
表 3 有代表性的几类超高 速砂轮基体材料特性
材 料 CFRP 1 5 490 0 3 53 35 3 306 铍 3 025 130 0 18 400 133 43 铝合金 2 8 500 0 35 71 25 178 钛合金 4 5 1030 0 30 113 25 229 钢 7 8 882 0 31 192 24 4 112 密度 ( g/ cm3) 抗拉强度 ( Mpa) 泊松比 杨氏模量 E( Gpa) 比模量 比强度
Selection of CBN Wheels Characteristics Abased on Ultra high Speed Granding
Pang Zirui Li Jianzhuang Cai Guangqi
Abstract : According to the characteristics of ultra high speed grinding and CBN wheels structure, the kinds and characteristic and application range of CBN super abrasives in ultra high speed wheels, relationship of granularity and precision and roughness and efficiency, selection principle of CBN super abrasives in its rigidity and chroma and organic were discussed. Kinds and char acteristic of bonds and its application range were emphatically discussed. The significance of core of ultra high speed wheels and its design requirement and choice of stuff were emphatically stood out. Keywords: Ultra high speed grinding, CBN Wheels
1
引言
轮修整的需要。
超高速 磨 削 加工 是 基 于 德 国切 削 物 理 学 家 Carl. J. Salomon 博士于 1931 年首先提出的一项具有 革命性的加工技术发展起来的 , 它是指采用超硬磨 料砂轮和能可靠地实现高速运动的高精度、 高自动 化、 高柔性的制造设备, 以极大地提高磨削速度来达 到提高材料切除率、 加工精度和加工质量的现代制 造加工技术。它的突出特点是 极大提高了磨 削效 率、 磨削比; 极大地降低了磨削力和比磨削能; 提高 加工质量、 加工精度以及改善了难磨材料的磨削性。 随着科技进步和国防、 航天等领域的需要, 超高速磨 削技术的发展日新月异, 也带动了高性能磨床和超 硬磨料砂轮的发展与应用。但是 , 超高速磨削工艺 对我国大多数生产部门来说还是新生事物。为了更 好地研究和应用超高速磨削技术 , 我们应该对其关 键技术之一的超高速砂轮特性做一些有益的分析。 立方氮化硼 ( CBN) 砂轮具有高速、 高效、 高加工 质量、 长寿命、 低成本、 易修整等一系列优良的磨削 性能而在超高速磨削中占有无可比拟的优越性。超 高速 CBN 砂轮作为工程合成材料, 由四部分组成 : CBN 磨料、 结合剂、 气孔和砂轮基盘 ( 见图 1) [ 1] 。这 四部分直接影响砂轮的性能, 而且 , 它们的选用要符 合工件设计的要求 ( 如外形、 最终精度、 表面质量和 磨去率等 ) 和生产中磨床、 磨削用量、 磨削液以及砂
4
CBN 砂轮硬度的选择
CBN 砂轮的硬度等级表示了结合剂对磨料把持 力的大小。砂轮硬度高低的合理选择, 是保证超高 速磨削质量的重要前提。砂轮硬度选择恰当 , 磨粒 切削刃磨损到一定程度时 , 磨粒就会微碎裂或自动 脱落, 以形成新的锋利的切削刃或露出新的磨粒 , 使 砂轮能继续保持正常的磨削能力。所以砂轮硬度对 超高速中的磨削力、 磨削热、 磨削过程中的振动、 工 件的加工精度和砂轮的耐用度、 磨削效率等都有着 非常重要的影响。因此超高速磨削效果的好坏, 与 砂轮硬度有着直接的关系。 一般硬度高的砂轮其强度也高[ 3] , 这是因为大 的结合剂比例能形成截面更大的结合剂桥。另外, 粒度细的砂轮的强度高是因为初始形成脆性断裂的 缺陷尺寸小。所以砂轮硬度是一个很难琢磨的砂轮 特性, 影响它的因素很多, 如结合剂的数量、 强度、 砂 轮成型时的密度、 厚度、 烧结时的温度和烧结时间都 影响砂轮的硬度。但是 , 考虑到超高速磨削时速度
3
CBN 砂轮结合剂的选择
CBN 磨料砂轮的结合剂主要有树脂结合剂、 陶 瓷结合剂、 金属结合剂等 , 而金属结合剂又可分为烧 结型结合剂和电镀结合剂两种。表 2 列出了常用结 合剂的种类、 特点及应用范围。
表 2 常用砂轮结 合剂的种类和特点
磨削性能 树脂 ( B) 砂轮寿命 金属磨除率 形状保持性 功率需求 修整难易 表面粗糙度 中 高/ 中 中 中 中 好 砂轮的结合剂类型 金属 ( M ) 高 中 高 中/ 高 很难 好/ 中 陶瓷 ( V) 高 高/ 中 高 中 易 最好 电镀 ( E) 低 高 高 低/ 中 一般不修 变化
表 1 粒度在磨 削方式中的选用
磨削方式 粒 度 粗磨 50/ 60120/ 140 半精磨 120/ 140200/ 230 精磨 200/ 230W36/ 54 超精磨 W22/ 36W0/ 0 5
工 具技 术
其 他类 似 性 能 的 牌 号 ; 如 果 是 金 属结 合 剂 则 用 ABN600 较好。若超高速磨削时有腐蚀介质的存在 则应优先选取陶瓷结合剂 , 因树脂和金属结合剂容 易被腐蚀。另外超高速磨削时, 局部温升有时很高, 故一般推荐陶瓷结合剂和金属结合剂的 CBN 砂轮。 尤其是陶瓷结合剂 CBN 砂轮 , 其磨 削效率高, 形状 保持性好, 耐用度高, 易于修整, 砂轮使用寿命长 , 并 且陶瓷结合剂本身具有良好的化学稳定性 , 耐热、 耐 油、 耐酸碱侵蚀, 可适应各种磨削液 ( 水基有负面影 响) , 磨削成本低等一系列的优点, 随着高性能 CBN 磨料和结合剂配方的不断开发, 以及制作过程中的 绿色环保性和良好的性价比、 较理想的磨削范围而 被各国重点发展。现在 , 日本已经有了 300m/ s 的超 高速陶瓷结合剂 CBN 砂轮的应用。 此外, CBN 磨料表面又有镀金属铱( 金属镀层可 起到补强增韧、 减缓热冲击以及在磨粒与结合剂之 间起结合桥作用, 可提高砂轮使用性能) 和不镀金属 铱两种 , 应根据结合剂种类、 工件材料、 干磨和湿磨 等不同条件选择。例如, 镀镍品牌 ABN360 ABN660 用于树脂结合剂 , 镀钛的 ABN615 或 CBN510 用于陶 瓷或金属结合剂 ; 干磨一般选用铜铱 , CBN Cu; 湿磨 选用镍铱, CBN Ni。当前 , 镀覆金属已由镍、 铜发展 到钛、 钨合金、 非金属陶瓷等 , 由单一镀层发展到复 合镀层, 并已由磨粒镀覆发展到微粉镀覆。这些先 进镀艺的选择还有待于试验来不断完善。
对砂轮强度的要求 , 通常在综合考虑工件材质和加 工要求的基础上都选择硬度高的砂轮。
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CBN 砂轮浓度的选择
浓度是 CBN 砂轮的重要特性之一, 它对超高速 磨削效率和加工成本影响很大。CBN 砂轮的浓度不 能选得太低 , 否则磨削效率不高。高浓度可带来高 的磨削比 , 但是 , 浓度过高 , 很多磨粒会过早脱落、 造 成浪费。CBN 砂轮浓度的选择主要是根据其结合剂 的种类、 磨料的粒度。目前, 超高速高效磨削均采用 较高浓度 , 陶瓷结合 剂 CBN 砂轮 的浓度 一般选 择 125% 以上 , 如进口配套的陶瓷 CBN 砂轮 , 其浓度一 般均为 175% ~ 200% 。 但是 , CBN 砂轮浓度的选择也要考虑结合剂的 种类、 磨料的粒度和形状要求 , 以及加工工序的具体 情况和加工要求等因素。不同种类结合剂对磨粒的 结合力不同 , 因此对每一种结合剂都有它的最佳浓 度范围。例如: 树脂结合剂磨具的浓度范围为 75% ~ 100% ; 陶瓷结合剂磨具的浓度为 125% ~ 200% ; 金属结合剂磨具的浓度为 100% ~ 150% 。总之 , 结 合剂对磨粒的结合强度越高, 最佳浓度范围越高。