金屬磨削工藝是一個高精度的工藝，要求研磨機床生產(chǎn)廠家在設計和生產(chǎn)過程中必須要精益求精，在研磨機至關重要的砂輪選擇上更要精心嚴選，再匹配上優(yōu)良電氣自動化系統(tǒng)，才能達到磨削速度快、精度高、粗糙度好、良品率高的目的。

砂輪是由磨料和結合劑在一起制成的，有圓形、圓環(huán)等形狀，通過旋轉對被加工物進行磨削，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、樹脂粉、陶瓷和電鍍金屬作結合劑，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，特別是在磨削硬質合金的時候。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，其轉速也遠遠高于傳統(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，主要應用在幾何公差不是很嚴格的粗加工上。

圖 1

這種砂輪通常在賣出時就屬于“就緒可用”的狀態(tài)，并一直使用至壽命結束。但它也可以進行一次“修刮”。隨著砂輪的磨損，磨削的顆粒逐漸變平，會使得磨削的表面粗糙度質量下降，而磨削所需的力會增加。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)點有以下幾個方面：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機床可以設計的簡單一些，不需要修整器、平衡器，也不需要提供不同砂輪轉速的驅動。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，不能進行修整，其理想的磨削條件是使用油來冷卻，這點很多客戶不太愿意接受，因為存在健康的風險。②單塊砂輪的投入成本很高，如果損壞的話得不償失。③機床一開始使用的時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，主要應用在高精度的磨削工藝上。

它的優(yōu)點有以下幾個方面：①不需要提供不同砂輪轉速的驅動。②更長的使用壽命，可以進行修整，故能保持磨削質量的穩(wěn)定。③能提高幾何精度、表面粗糙度質量和表面輪廓度。④雖然單個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。

缺點也有以下幾個方面：①砂輪選型比較困難，故機床前期調(diào)試耗費的時間很長。②機床更復雜，特別堅固，需要修整器和平衡儀。③其理想的磨削條件是使用油來冷卻，因為存在健康的風險，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險。⑤機床一開始使用的時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鍵因素。

（2）粘合劑。類似于傳統(tǒng)砂輪，粘合劑通過其硬度來分級，目前有4種等級類型：合成樹脂、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)和動態(tài)強度的重要部位。在高速旋轉的情況下，基體應該以勻速的方式拉伸，因為高速的情況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械強度。②鋁合金基體具有中等的抗振性能，散熱性能較好，機械強度較好。③合成樹脂基體抗振性能好，散熱性能差，機械強度較好。④鋼基體抗振效果差，具有非常好的散熱性能和機械強度。

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