CBN砂轮的选择和实际范例
作者:KREBS & RIEDEL Schleifscheibenfabrik GmbH & Co KG 中总代理雷伟坚先生
1 引言
磨削加工类最古老加工手段之一，随着工业的发展，特别是硬金属的加工，它是不可缺少的加工手段。在上世纪八十年代，发达的西方国家CN机床和机床加工中心高速发展，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发展，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用新结合剂系统使磨具从根本上提高生产效率。超硬材料CBN发明，作为磨料用于砂轮的制造，不但能有效率的加工较硬的钢材(HRc 45-65)，并使砂轮的耐用度成倍的提高。特别是以德国Krebs & Riedel公司（珂萡石?雷德乐）为代表的，在上世纪八十年代中期，研发出的陶瓷结合剂的CBN砂轮，尤其是在修正修锐上的技术突破，可以说它是磨削模具的一次革命。陶瓷结合剂的CBN砂轮的研发成功，反过来对生产磨床的厂家提出了技术数，生产适应CBN 砂轮性质的磨床。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，大大的提高了加工生产效率和降低了生产成本，使这古老加工工艺又发挥了新的光彩。
2 CBN砂轮的分类
CBN磨料制作的砂轮，根据不同的加工工艺和所用不同成分的结合剂可分以下四种。它们的性质和用途（指的机械加工用途）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，不能修正，在加工过程中，较难知道，何时磨层受损。适用于小批量的机械加工和几何图形复杂成型磨加工用和作为修正滚轮用。
（2）烧结式CBN/金刚石砂轮
硬度大和密度高，加工成高精度的修正滚轮，成本高。主要用于作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。用于多型状小批量的加工。如工具磨和刀具的加工，和玻璃的加工。
(4) 陶瓷结合剂的CBN/金刚石砂轮
加工工艺和结合剂的配方被少数外国厂家掌握，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手下的WINTER公司，奥地利的TYROLIT公司，德国的Wendt公司和瑞士的WINTERTHUR。国产的陶瓷结合剂的CBN/金刚石砂轮近期也有所突破。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，可修正和并且耐用等优点，是目前最理想的高速，高效和高精度的磨削工具。用以下工作的实例作为范例，与同行同事共同讨论砂轮的应用。
3应用实例
4采用CBN砂轮磨削轿车凸轮轴
在Hauser磨床上进行坐标磨削
采用CBN砂轮进行强力切槽磨削
任务：给定的调节参数下提高
耐用度
描述：用户在使用比较中指出
CBN砂轮耐用时间太短。
技术数据：
工件： R4柴油发动机轿车凸轮轴，材质为灰铸铁，加工余量约0.25mm 磨床：Fortuna FNH2 D350
冷却液：矿物油组分乳浊液
砂轮：KREBS&RIEDEL
CBN砂轮两件一组，
250×19×127mm
特性：4B 126/9 X13VP6340-150
修整器：金刚石辊
参数：
砂轮速度Vc：60m/s
最大横向进给ae：0.05mm
最大相应单位时间切削量Qw’：10mm3/mm*s
循环次数ia：13＋1周期
接触时间/凸轮tkn：15s
结论：
修整间隔为加工300个轴
表面粗糙度均衡的保持在3.5－4.5μm之间
耐用度比竞争产品高3倍
接到期订购合同单
任务：提高每单位时间切削加工量
描述：在较小的切削压力下，来提高金属磨削量。技术数据：
工件：切削罩128x100x49mm
磨床：Hauser S35 CNC
冷却液：喷枪切割油
砂轮：KREBS&RIEDEL
形式1A8W 硬质合金把柄10x10x6mm
特性：4B 151X26V8118-150
修整器：旋转叶片式修整器MK0
参数：
砂轮速度vc：30m/s
进给速度 Vw：120mm/min
横向进给ae：0.1mm
结论：
节省时间20％, 工件质量保持不变
任务：给定的调节参数下优化砂轮
磨损性能
描述：目前与所有竞争产品进行比较试验。耐用度为每套砂轮组加工约17000个零件。
技术数据：
工件： HSS1.3343, 64Hrc开槽削，圆形零件加工4个槽每个90o槽：b=8.75mm；t=6.5mm；
l=28mm以分度头夹紧。
磨床：Blohm Profimat
CNC-专用磨床
冷却液：矿物油组分浓缩乳浊液；通过优化的冷却液喷嘴供给（pe 10bar，Q200 l/min）
砂轮：KREBS&RIEDEL
CBN砂轮两件一组，
形式14A1 400x15x127mm
X=5mm，U=8.75mm
特性：4B 126/3X22VP7336-125
修整器：电镀涂层金刚石型辊，半径5mm
参数：
砂轮速度vc：80m/s
进给速度 Vw：200mm/min
横向进给ae：6.5mm
最大相应单位时间切削量Qw’：22mm3/mm*s
结论：
提高耐用度>100％
用户评价最好的砂轮
接到长期订购合同单
由此看见，对于耗材产品一定要用性价比而不能只看价格。作为大批量，质量稳定的生产，不可忽略的参数――时间：即效率的提高和废品率降低，所带来的经济效益。由此说明其磨削生产的成本低。
4 结论
在发达的工业国家，对于大批量，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砂轮磨削。它被广泛的用在汽车的主要零件上如凸轮轴，曲轴，变速箱的齿轮轴和齿轮，轴承和刹车片。用在机床的精密加工件如导轨，丝杠和电机轴的磨削。印刷机零件的磨削，使其精度达到尺寸的0,3-0,5微米。CBN陶瓷砂轮用于轧钢辊轮的磨削加工和在航空，航天和军工等领域的应用就不一一点说了，如果要探讨这方面的应用经练，请来电子邮件: lei.weijian@https://www.doczj.com/doc/0e16576661.html,。
由于CBN陶瓷砂轮的生产周期较长，所以用者一定要有计划定购。好的生产厂商是根据用户的生产工艺和工件的技术参数来配制砂轮。磨料的选择，磨粒的大小，组织的松紧，砂
轮的硬软和形状这些生产砂轮的参数不仅要根据工件的技术参数还要考虑磨床的技术参数，所以对买卖双方来说应用CBN工艺是个技术含量较高的技术，要通过专业渠道购买，才能购到适合的砂轮，提高生产效率，降低生产成本。
砂轮的种类与性能 一、砂轮的种类与性能 （一）、概况 砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。 （二）、砂轮的分类 砂轮种类繁多，按所用磨料可分为普通磨料（刚玉（Al2O3）和碳化硅等）砂轮和超硬磨料（金刚石和立方氮化硼）砂轮；按砂轮形状可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等；按结合剂可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。 先有个感性认识，砂轮示例： 白刚玉砂轮 棕刚玉砂轮
绿碳化硅砂轮 金刚石砂轮 （三）、砂轮的属性 砂轮是用磨料和结合剂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。 砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂、形状及尺寸等因素来决定，现分别介绍如下。 1、磨料及其选择 磨料是制造砂轮的主要原料，它担负着切削工作。因此，磨料必须锋利，并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的名称、代号、特性和用途见表1。
3、结合剂及其选择 结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。 （1）、陶瓷结合剂（V）：化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉，占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜高速，线速度一般为35m/s。 （2）、树脂结合剂（B）：强度高弹性好，耐冲击，适于高速磨或切槽切断等工作，但耐腐蚀耐热性差(300℃)，自锐性好。 关于自锐性：砂轮的磨削作用主要靠磨粒外露的锋利的棱角，在磨削过程中，锋利的棱角会慢慢会磨掉而变钝，削弱砂轮的磨削能力。这时表面的磨粒会脱落或断裂，从而形成新的磨削刃，以达到锋利的磨削效果，这就是自锐性。 （3）、橡胶结合剂（R）：强度高弹性好，耐冲击，适于抛光轮、导轮及薄片砂轮，但耐腐蚀耐热性差(200℃)，自锐性好。 （4）、金属结合剂（M）：青铜、镍等，强度韧性高，成形性好，但自锐性差，适于金刚石、立方氮化硼砂轮。
CBN砂轮的选择和实际范例 作者:KREBS & RIEDEL Schleifscheibenfabrik GmbH & Co KG 中总代理雷伟坚先生 1 引言 磨削加工类最古老加工手段之一，随着工业的发展，特别是硬金属的加工，它是不可缺少的加工手段。在上世纪八十年代，发达的西方国家CN机床和机床加工中心高速发展，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发展，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用新结合剂系统使磨具从根本上提高生产效率。超硬材料CBN发明，作为磨料用于砂轮的制造，不但能有效率的加工较硬的钢材(HRc 45-65)，并使砂轮的耐用度成倍的提高。特别是以德国Krebs & Riedel公司（珂萡石?雷德乐）为代表的，在上世纪八十年代中期，研发出的陶瓷结合剂的CBN砂轮，尤其是在修正修锐上的技术突破，可以说它是磨削模具的一次革命。陶瓷结合剂的CBN砂轮的研发成功，反过来对生产磨床的厂家提出了技术数，生产适应CBN 砂轮性质的磨床。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，大大的提高了加工生产效率和降低了生产成本，使这古老加工工艺又发挥了新的光彩。 2 CBN砂轮的分类 CBN磨料制作的砂轮，根据不同的加工工艺和所用不同成分的结合剂可分以下四种。它们的性质和用途（指的机械加工用途）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，不能修正，在加工过程中，较难知道，何时磨层受损。适用于小批量的机械加工和几何图形复杂成型磨加工用和作为修正滚轮用。 （2）烧结式CBN/金刚石砂轮
3、其它：我公司为湖北二汽某单位生产的特殊规格 SG 砂轮（规格分别为： ,我公司为洛阳某公司生产的磨齿机专用SG 砂轮 ）,为湖南某公司生产的磨齿机专用 SG 砂 ）,为上海某公司生产的蜗杆磨专用 SG 砂 ），为广州某公司生产的磨胶车昆专用SG 大气孔砂轮 P400*40*203-3SG60HV N330*89*269-5SG60JV PSX1350*32*127-3SG60JV PSX1350*26*127-3SG60KV P400*100*101.4-3SG60JV P350*40*127-3SG60HV N312*89*269-5SG60JV 及 （具体规格为： 轮（规格为： 轮（规格为： （具体规格为： 等），为中国一航北京航材院专门研制生产的磨钛合金专用 SG 砂轮，从根本上解决了世界上磨削钛合金的技术难题，……，在以上当中所有生产厂家都对我公司生产的 SG 砂轮 有着极高的评价，尤其是磨削效率及使用的综合成本上，都达到或高于进口产品水平。 磨齿砂轮选择的一般原则 1. 磨料一般选择38A,25A,32A,SG , 54A,93A,93N 等磨料以及其混合磨料。 2. 齿轮表面硬度越高，表面粗糙度值要求越小，选择的砂轮硬度应越软，粒度应越细。当齿轮要求的精度很高而磨削 余量较大时，最好选择不同粒度和硬度的砂轮分别进行粗磨和精磨。 3. 成型磨时，由于砂轮接触面积大，容易烧伤，在保证形状精度的情况下，应选择较软的砂轮。 4. 蜗杆磨时，为保证齿形精度，齿轮的模数越小，砂轮的粒度应该越细，硬度越高 （郑州德力砂轮制造有限公司，，崔先生 ） SG 磨具产品的推广及使用 随着新技术、新材料、新工艺的不断出现及机械行业对零部件加工精度越来越高，同时国产及进口全自动数控磨 床在国内越来越普及，对磨料磨具行业也提出了更高的要求，这就需要研制出高性能的磨具产品来解决。 随着机械行业的飞速发展，对磨具产品的要求越来越高，使用 SG 磨料制成的磨具产品以其特有的磨削性能得到 了更多的高端用户的认可，因此 SG 磨具的普及使用势在必行。 一、SG 磨料的简介 SG 磨料是由高纯度氧化铝微粒经高温烧结而成， 具有微晶结构，显微组织均匀，其硬度远高于普通电熔刚玉和皓 刚玉磨料。在磨削时，SG 磨料只是磨粒表面微晶颗粒逐步脱落，同时出现新的磨削刃，随着微晶颗粒的脱落，也带去 了大量的磨削热，极大的提高了 SG 砂轮的抗烧伤能力。而普通磨料在磨削时，磨料钝化后产生高温，在磨削压力和 局部高温共同作用之下， 由微裂和晶粒界面解理开裂或通过修整， 磨料整个颗粒脱落后才能形成新的磨削刃。 SG 磨料 有着与超硬材料聚晶类制品的类似性能，在具有高硬度的同时，还具有极高的锋利性、自税性，形状保持性好，使用 寿命长，产品磨削热量/J 、。 SG 砂轮修整工具及工装与普通砂轮相同， 但SG 砂轮的修整次数可比普通砂轮减少 80%, 而其进刀量却可达到普通砂轮的两倍以上。 SG 砂轮适用范围广，常用于各种成型磨削、切断及切入磨削，尤其对于齿 轮磨削、丝杠磨削、螺纹磨、蜗杆磨及各种轧辐与胶辐磨削更是独具优势。 二、郑州德力砂轮制造有限公司 SG 磨具的生产及应用 郑州德力砂轮制造有限公司 （以下简称“我公司”）自2006年底开始研制并开发 SG 砂轮，先后投资130万元, 并于07 年底正式生产。其中部分生产及试验情况如下： 1、2007年12月我公司提供的 PSX1400*42*127-3SG60JV35m/s 砂轮在郑州机械研究所齿轮箱分厂进行试验， 磨床为德国普法特全自动数控磨齿机，针对 20CrMnMo （HRC50-55 ）和Cr2Ni4A （ HRC58-62 ）两种小模数齿轮 进行磨削对比试验。结果表明：我公司生产的同类规格产品各项指标均已达到或超过进口产品，磨削效率更是高于进 口产品40% 。2008年6月，我公司第二次在郑州机械研究所齿轮箱分厂针对大模数齿轮进行磨削对比试验。其结论 为：“德工”牌SG 砂轮在普法特磨齿机 P2000上试验，磨削性能好，工件在克林贝尔检测仪上测量，几何精度均达 到4-5级，砂轮保持性好，其综合性能均优于进口 SG 砂轮。以下表格为其中部分数据： 2、2007 年11月，我公司为 XX 机床厂生产的丝杠磨 SG 砂轮P500*10.5*305-3SG100HV ，此种SG 砂轮在磨 削同一根丝杠过程中，无需修整，不烧伤工件，磨削精度高。而该厂以往所用的砂轮为单晶刚玉砂轮，此种砂轮在磨 削同一根丝杠过程中，需要进行至少两次的修整，且极易烧伤工件，由于磨削过程中需要对砂轮进行多次修整，因此 丝杠精度常常达不到技术要求而再次或多次返工。而我公司提供的 SG 砂轮，从根本上解决了这一问题，磨削一次完 成，无需对砂轮进行修整，提高生产效率 3-5倍，同时由于SG 砂轮不易烧伤工件，也降低了废品率。从综合上考虑， 我公司提供的SG 砂轮，不仅为该机床厂大型丝杠磨提高了生产效率，还极大的降低了生产成本。目前，我公司与该 机床厂一直保持着正常的业务往来。
砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂、形状及尺寸等因素来决定，现分别介绍如下。 （1）磨料及其选择磨料是制造砂轮的主要原料，它担负着切削工作。因此，磨料必须锋利，并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的名称、代号、特性和用途见表1。 表1常用磨料 类别 名称 代号 特性 用途 氧化物系 棕刚玉 A(GZ) 含91~96%氧化铝。棕色，硬度高，韧性好，价格便宜 磨削碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等 白刚玉 WA(GB) 含97~99%的氧化铝。白色，比棕刚玉硬度高、韧性低，自锐性好，磨削时发热少 精磨淬火钢、高碳钢、高速钢及薄壁零件 碳化物系 黑色碳化硅 C(TH) 含95%以上的碳化硅。呈黑色或深蓝色，有光泽。硬度比白刚玉高，性脆而锋利，导热性和导电性良好 磨削铸铁。黄铜、铝、耐火材料及非金属材料 绿色碳化硅 GC(TL) 含97%以上的碳化硅。呈绿色，硬度和脆性比TH更高，导热性和导电性好 磨削硬质合金、光学玻璃、宝石、玉石、陶瓷、珩磨发动机气缸套等 高硬磨 料系 人造金刚石 D(JR) 无色透明或淡黄色、黄绿色、黑色。硬度高，比天然金刚石性脆。价格比其它磨料贵好多倍磨削硬质合金、宝石等高硬度材料 立方氮化硼
(JLD) 立方型晶体结构，硬度略低于金刚石，强度较高，导热性能好 磨削、研磨、珩磨各种既硬又韧的淬火钢和高钼、高矾、高钴钢、不锈钢 注：括号内的代号是旧标准代号。 （2）粒度及其选择粒度指磨料颗料的大小。粒度分磨粒与微粉两组。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。微粉用显微测量法分类，它的粒度号以磨料的实际尺寸来表示（W）。各种粒度号的磨粒尺寸见表2。 表2磨料粒度号及其颗粒尺寸 磨粒 磨粒 微粉 粒度号 颗粒尺寸（mm） 粒度号 颗粒尺寸（mm） 粒度号 颗粒尺寸（mm） 14 # 1600~1250 70 # 250~200 W40 40~28 16 # 1250~1000 80 # 200~160 W28 28~20 20 # 1000~800 100 # 160~125 W20 20~14
平面磨床磨削砂轮的选择 砂轮磨具是磨削加工不可缺少的一种工具，砂轮选择合适与否，是影响磨削质量，磨削成本的重要条件。本公司生产一系列的平面磨床，需配置不同的砂轮来适应各种工件的平面加工。为方便用户及本公司设计、工艺人员选择，本文针对平面磨床磨削砂轮的选择，常用不同工件材料的砂轮选择进行汇总，以供大家使用参考（见附表）。 砂轮的种类很多，并有各种形状和尺寸，由于砂轮的磨料、结合剂材料以及砂轮的制造工艺不同，各种砂轮就具有不同的工作性能。每一种砂轮根据其本身的特性，都有一定的适用范围。因此，磨削加工时，必须根据具体情况（如所磨工件的材料性质、热处理方法、工件形状、尺寸及加工形式和技术要求等），选用合适的砂轮。否则会因砂轮选择不当而直接影响加工精度、表面粗糙度及生产效率。下面列出砂轮选择的基本原则以供参考。 一、普通砂轮的选择 1. 磨料的选择磨料选择主要取决于工件材料及热处理方法。 a. 磨抗张强度高的材料时，选用韧性大的磨料。 b. 磨硬度低，延伸率大的材料时，选用较脆的磨料。 c. 磨硬度高的材料时，选用硬度更高的磨料。 d. 选用不易被加工材料发生化学反应的磨料。 最常用的磨料是棕刚玉（A）和白刚玉（WA），其次是黑碳化硅（C）和绿碳化硅（GC），其余常用的还有铬刚玉（PA）、单晶刚玉（SA）、微晶刚玉（MA）、锆刚玉（ZA）。 棕刚玉砂轮：棕刚玉的硬度高，韧性大，适宜磨削抗拉强度较高的金属，如碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等，这种磨料的磨削性能好，适应性广，常用于切除较大余量的粗磨，价格便宜，可以广泛使用。 白刚玉砂轮：白刚玉的硬度略高于棕刚玉，韧性则比棕刚玉低，在磨削时，磨粒容易碎裂，因此，磨削热量小，适宜制造精磨淬火钢、高碳钢、高速钢以及磨削薄壁零件用的砂轮，成本比棕刚玉高。 黑碳化硅砂轮：黑碳化硅性脆而锋利，硬度比白刚玉高，适于磨削机械强度较低的材料，如铸铁、黄铜、铝和耐火材料等。 绿碳化硅砂轮：绿碳化硅硬度脆性较黑碳化硅高，磨粒锋利，导热性好，适合于磨削硬质合金、光学玻璃、陶瓷等硬脆材料。 铬刚玉砂轮：适于磨削刀具，量具、仪表，螺纹等表面加工质量要求高的工件。
砂轮的种类很多，并有各种形状和尺寸，由于砂轮的磨料、结合剂材料以及砂轮的制造工艺不同，各种砂轮就具有不同的工作性能。每一种砂轮根据其本身的特性，都有一定的适用范围。因此，磨削加工时，必须根据具体情况（如所磨工件的材料性质、热处理方法、工件形状、尺寸及加工形式和技术要求等），选用合适的砂轮。否则会因砂轮选择不当而直接影响加工精度、表面粗糙度及生产效率。下面列出砂轮选择的基本原则以供参考。 一、普通砂轮的选择 1. 磨料的选择磨料选择主要取决于工件材料及热处理方法。 a. 磨抗张强度高的材料时，选用韧性大的磨料。 b. 磨硬度低，延伸率大的材料时，选用较脆的磨料。 c. 磨硬度高的材料时，选用硬度更高的磨料。 d. 选用不易被加工材料发生化学反应的磨料。
最常用的磨料是棕刚玉（A）和白刚玉（WA），其次是黑碳化硅（C）和绿碳化硅（GC），其余常用的还有铬刚玉（PA）、单晶刚玉（SA）、微晶刚玉（MA）、锆刚玉（ZA）。 棕刚玉砂轮：棕刚玉的硬度高，韧性大，适宜磨削抗拉强度较高的金属，如碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等，这种磨料的磨削性能好，适应性广，常用于切除较大余量的粗磨，价格便宜，可以广泛使用。 白刚玉砂轮：白刚玉的硬度略高于棕刚玉，韧性则比棕刚玉低，在磨削时，磨粒容易碎裂，因此，磨削热量小，适宜制造精磨淬火钢、高碳钢、高速钢以及磨削薄壁零件用的砂轮，成本比棕刚玉高。 黑碳化硅砂轮：黑碳化硅性脆而锋利，硬度比白刚玉高，适于磨削机械强度较低的材料，如铸铁、黄铜、铝和耐火材料等。 绿碳化硅砂轮：绿碳化硅硬度脆性较黑碳化硅高，磨粒锋利，导热性好，适合于磨削硬质合金、光学玻璃、陶瓷等硬脆材料。 铬刚玉砂轮：适于磨削刀具，量具、仪表，螺纹等表面加工质量要求高的工件。
CBN砂轮立方氮化硼砂轮 CBN grinding 最理想的高速、高效和高精度的磨削工具 一、立方氮化硼(CBN)砂轮的特点： CBN作研磨材料使用时，我们主要研究CBN的硬度、热稳定性、化学惰性、耐磨性和导热性等。 CBN的硬度远高于其它普通磨料。高硬度意味着切削能力更强、更锋利；CBN有高的耐磨性，意味着它比普通磨料更难磨损；保持磨粒形状的能力是CBN作为高性能磨料的主要特性之一；CBN的抗压强度很高，这意味着在恶劣的条件下使用时它能保持颗粒完整而不易破碎；CBN有很好的导热性，在磨削时可实现冷切削。 1、高硬度、高韧性立方氮化硼(CBN)是人类合成的硬度仅次于金刚石的超硬材料远远高于普通刚玉与碳化硅磨料，因而具有更佳的切削能力、更锋利 2、耐高温、热稳定性好。立方氮化硼可以承受1250-1350摄氏度的高温，比金刚石的耐热性800摄氏度还要高；在研磨和切削铁质材料时，不会出现粘屑现象，在磨削淬火钢、高钒高速钢、铝高速钢等对磨削温度较为敏感的金属材料是最理想的砂轮。 3、化学惰性强。立方氮化硼不易和铁族元素产生化学反应，所以对于各种高速钢、工具钢、模具钢、高合金淬硬钢、铬钢、镍合金、粉末冶金钢和高温合金等温度高、硬度高、热传导率低的材料的磨削非常适宜。 4、导热性好。CBN热导率可达刚玉砂轮的几十倍到百倍，因而能将磨削热迅速导出，减少工件热变形。对热传导率低的材料磨削非常适宜。各种喷涂(焊)材料：镍基、铁基等；耐磨铸铁类材料：钒-钛铸铁、高磷铸铁、冷硬铸铁等；钛合金类：如 TC4 5、磨削性能好、加工表面质量好。由于立方氮化硼磨具能够长期保持磨粒微刃的锋利性，会使被加工工件加工精度和表面粗糙度值都达到较为理想的效果，因此可使工件的耐用度提高10%-30%。所以即使批量加工的工件，也会始终获得较高的形状、精度及一致性。CBN砂轮磨削能获得高的尺寸精度和低的表面粗糙度，加工表面不易产生裂纹和烧伤，残余应力小。加工表面质
砂轮的种类与性能 令狐采学 一、砂轮的种类与性能 （一）、概况 砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。 （二）、砂轮的分类 砂轮种类繁多，按所用磨料可分为普通磨料（刚玉（Al2O3）和碳化硅等）砂轮和超硬磨料（金刚石和立方氮化硼）砂轮；按砂轮形状可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等；按结合剂可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。 先有个感性认识，砂轮示例： 白刚玉砂轮 棕刚玉砂轮 绿碳化硅砂轮 金刚石砂轮 （三）、砂轮的属性 砂轮是用磨料和结合剂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。 砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂、形状及尺寸等因素来决定，现分别介绍如下。 1、磨料及其选择
磨料是制造砂轮的主要原料，它担负着切削工作。因此，磨料必须锋利，并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的名称、代号、特性和用途见表1。 表1常用磨料 粒度指磨料颗粒的大小。粒度分磨粒与微粉两种类型。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。 对于颗粒尺寸小于40μm（微米，1毫米=1000微米）的磨料，称为微粉。微粉用显微测量法分类，它的粒度号以磨料的实际尺寸来表示（W）。各种粒度号的磨粒尺寸见表2。
如何选择合适的磨床砂轮 2010-04-02 12:51 1. 磨料的选择(磨料选择主要取决于工件材料及热处理方法) 磨抗张强度高的材料时，选用韧性大的磨料。 磨硬度低，延伸率大的材料时，选用较脆的磨料。 磨硬度高的材料时，选用硬度更高的磨料。 选用不易被加工材料发生化学反应的磨料。 最常用的砂伦磨料是： 棕刚玉（A）、白刚玉（WA） 其次是 黑碳化硅（C）、绿碳化硅（GC） 其余常用的还有： 铬刚玉（PA）、单晶刚玉（SA）、微晶刚玉（MA）、锆刚玉（ZA）。 棕刚玉砂轮：棕刚玉的硬度高，韧性大，适宜磨削抗拉强度较高的金属，如碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等，这种磨料的磨削性能好，适应性广，常用于切除较大余量的粗磨，价格便宜，可以广泛使用。 白刚玉砂轮：白刚玉的硬度略高于棕刚玉，韧性则比棕刚玉低，在磨削时，磨粒容易碎裂，因此，磨削热量小，适宜制造精磨淬火 钢、高碳钢、高速钢以及磨削薄壁零件用的砂轮，成本比棕刚玉高。 黑碳化硅砂轮：黑碳化硅性脆而锋利，硬度比白刚玉高，适于磨削机械强度较低的材料，如铸铁、黄铜、铝和耐火材料等。 绿碳化硅砂轮：绿碳化硅硬度脆性较黑碳化硅高，磨粒锋利，导热性好，适合于磨削硬质合金、光学玻璃、陶瓷等硬脆材料。 铬刚玉砂轮：适于磨削刀具，量具、仪表，螺纹等表面加工质量要求高的工件。 单晶刚玉砂轮：适于磨削不锈钢、高钒高速钢等韧性大、硬度高的材料及易变形烧伤的工件。 微晶刚玉砂轮：适于磨削不锈钢、轴承钢和特种球墨铸铁等，用于成型磨，切入磨，镜面磨削。锆刚玉砂轮：适于磨削奥氐体不锈钢、钛合金、耐热合金，特别适于重负荷磨削。 2. 粒度的选择(主要取决于被磨削工件的表面粗糙度和磨削效率) 粒度是指磨料的颗粒尺寸，其大小则用粒度号表示 用粗粒度砂轮磨削时，生产效率高，但磨出的工件表面较粗糙；用细粒度砂轮磨削时，磨出的工件表面粗糙度较好，而生产率较低。在满足粗糙度要求的前提下，应尽量选用粗粒度的砂轮，以保证较高的磨削效率。一般粗磨时选用粗粒度砂轮，精磨时选用细粒度砂轮。 当砂轮和工件接触面积较大时，要选用粒度粗一些的砂轮。例如，磨削相同的平面，用砂轮的端面磨削比用砂轮的周边磨削选的粒度要粗些。 3. 硬度的选择(主要取决于被磨削的工件材料、磨削效率和加工表面质量) 硬度是指砂轮在外力作用下磨粒脱落的难易程度,为了适应不同工件材料磨加工的要求,制造砂轮时分成不同硬度的等级 砂轮选得过硬，磨钝的磨粒不易脱落，砂轮易堵塞，磨削热增加，工件易烧伤，磨削效率低，影响工件表面质量；砂轮选得过软，磨粒还在锋利时就脱落，增加了砂轮损耗，易失去正确的几何形状，影响工件精度。所以砂轮硬度的选择要适当，还应根据砂轮与工件接触面积大小、工件形状、磨削的方式、冷却方式、砂轮的结合剂种类等因素来综合考虑。 磨削软材料时要选较硬的砂轮，磨削硬材料时则要选软砂轮； 磨削软而韧性大的有色金属时，硬度应选得软一些；
砂轮的特性要素及选择标准 由和结合剂经压坯、干燥、烧结而成的多孔体。磨料、结合剂和气孔构成了砂轮的组成三要素。砂轮的性能取决于磨料、粒度、结合剂、硬度和组织5个参数。 1.磨料 承担切削任务，具有很高的硬度、耐磨性、耐热性和韧性，并有较锋利的棱角。 常用的磨料有氧化物系、碳化物系、高硬磨科系三类。 氧化物系磨料的主要成分是A1203，由于它的纯度不同和加入金属元素不同，而分为不同的品种。 碳化物系磨料主要以、等为基体，也是因材料的纯度不同而分为不同品种。超硬磨料系中主要有人造金刚石和立方氮化硼。立方氮化硼是一种很有前途的磨料。耐热性(1400℃)比金刚石(800℃)高出许多，而且对铁元素的化学惰性高，所以特别适合于磨削既硬又韧的钢材。 2.粒度 粒度表示磨粒的大小程度。以磨粒刚能通过的筛网的网号来表示磨粒的粒度。以每英寸长度上筛孔的数目表示粒度号，粒度号越大，颗粒越小；尺寸小于40μm的微粉，用其实际尺寸前加W 表示粒度号。我国新标准中采用米制单位，磨粒的大小统一以磨粒最大尺寸方向上的尺寸来表示。 选择原则： （1）精磨用颗粒较细的磨粒；
（2）粗磨用颗粒较粗的磨粒； （3）高速磨削用颗粒较粗的磨粒； （4）当工件材料软、塑性大和磨削面积大时，为避免堵塞砂轮，也可采用较粗的磨粒，精磨或磨硬脆性材料选用细磨粒。3.结合剂 结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。常用的砂轮结合剂有： 1）陶瓷结合剂(代号V) 是由粘土、长石、滑石、硼玻璃和硅石等陶瓷材料配制而成。特点是化学性质稳定，耐水、耐酸、耐热和成本低，但较脆。除切断砂轮外，大多数砂轮都是采用陶瓷结合剂。它所制成的砂轮线速度一般为35m／s。 2）树脂结合剂(代号B) 其成分主要为酚醛树脂，但也有采用环氧树脂的。树脂结合剂的强度高，弹性好，故多用于高速磨削、切断和开槽等工序。但是树脂结合剂的耐热性差，当磨削温度达200—300℃时，它的结合能力便大大降低。利用它强度降低时磨粒易于脱落而露出锋利的新磨粒(自砺)的特点，在一些对磨削烧伤和磨削裂纹特别敏感的工序(如磨薄壁件、超精磨或刃磨硬质合金等)都可采用树脂结合剂。 3）橡胶结合剂(代号R)
小直径CBN砂轮的磨削特性研究
小直径CBN砂轮的磨削特性研究 机电商情网编辑一部供稿添加时间：2007-5-10 16:04:34 添加到我的收藏 具有沟槽结构并且需要对沟槽进行精密加工的零件应用很广，如涡旋式压缩机涡旋轮、沟槽凸轮等，目前一般都是采用指状铣刀切削加工沟槽。随着这类零件结构的改进，材料的高强度、高硬度化，加工过程简单化(铸锻件无切削成型)和低成本化以及零件加工精度要求的提高等，需要对沟槽进行磨削加工的情况越来越多，但到目前为止对沟槽进行的磨削加工几乎限于采用盘形砂轮加工直线形状的沟槽。本研究采用带轴的小直径CB N砂轮进行沟槽精密磨削，包括磨削曲线形状沟槽的侧面和底面。但为了分析小直径CBN砂轮磨削加工时的特性，将其分解为侧面磨削和端面磨削两种状态分别进行研究。小直径CBN砂轮加工曲线沟槽侧面时，由于沟槽曲线曲率的变化，砂轮与工件之间的相对曲率随之变化。有关小直径砂轮磨削加工过程的研究多限于内圆磨削，对于工件和砂轮相对曲率较大的平面磨削的研究很少，所以本研究首先进行小直径CBN砂轮平面磨削的基础研究，分析其加工特性，讨论加工参数的选择。本文在对小直径CBN砂轮进行修整精
度、加工方法研究的基础上，对小直径CBN砂轮平面磨削时，修整方法及砂轮要素(接合剂、粒度、硬度、密度)对磨削过程的影响，参数选择等进行实验研究，并按以上实验确定的原则选择小直径C BN砂轮要素参数分析磨削效果。1 实验装置及实验方法实验装置用平面磨床改装，将平面磨床的主轴用油雾空气式高频主轴(精工精机公司产品，最高转速80000r/min，输出功率2.8kW)替代。考虑到砂轮刚性对磨削过程的影响，取磨削宽度为5mm，采用砂轮最前端进行磨削。砂轮用杯形GC(SiC)砂轮修整法(CT法)和旋转薄片金刚石砂轮修整法(RD法)修整(表1)。冷却液为5%水溶性乳化液，采用顺切方式磨削。工件材料为铸铁，尺寸为125mm×45mm×5mm(L×H×W)。磨削力用平行平板式测力仪测量，砂轮磨损值采用碳片复写砂轮表面后用表面糙度测量仪测取，已加工表面粗糙度采用东京精密Surfcom 1020C 表面粗糙度仪测量。 表1 砂轮修整参数杯形砂轮修整法 (CT) 旋转金刚石砂轮修整法(RD) 砂轮修整器 CB 170 P 180 GC120H75 (D34×H18×T30) VN1GP(D8×W17) SD120M(D70×T1)
砂轮的选择 砂轮对磨削加工过程影响是多方面的，其中包括生产效率、表面质量以及加工精度等。 选择砂轮必须考虑的因素如下： 1、工件材料的物理机械性能（强度、硬度、韧性、导热性等） 2、工件的热处理方法（调质、淬火、氮化等） 3、对磨削光洁度和精度的要求 4、工件的形状和尺寸（成型面、曲面、长度、厚度等） 5、工件的形状和尺寸（成型面、曲面、长度、厚度等） 6、磨削方式（外圆、内圆或平面磨削、开槽、切断等） 此外，磨削用量、冷却状况、磨床状况、修整砂轮方法、生产力、类型以及操作者的熟练程度等，都对选择砂轮的特性有一定影响 由于影响选择砂轮的因素非常复杂，要提出各种加工条件都可适用的具体方法，显然是不可能的，所以下面只提出一些选择砂轮的基本原则，供参考。为了方便起见，下面仍按砂轮的各个特性介绍其选用原则。 一、磨料的选择 磨料的选择与被磨工件的材料及其热处理方法有关 磨料的特点及其适用范围
二、硬度的选择 砂轮硬度的选择，决定于许多因素，其中主要的有被磨工件材料、磨削方式和性质等。选择的主要原则如下： 1、工件材料硬度高，磨料容易磨钝，为了使磨钝的磨粒能及时脱落，应选择较软的砂轮；反之，，工件材料软，磨粒不易磨钝，为了从分利用磨粒的切削能力，砂轮应较硬些。但是磨削很软很韧的材料时，如铜、铝、韧性黄铜、软钢等，为了避免砂轮堵塞，砂轮的硬度也应软一些。磨削硬度很高的材料（硬质合金除外），砂轮的硬度也不能太低，否则磨粒过分容易脱落，切削能力降低，且光洁度也不易保证。 通常磨削淬过火的碳素钢、合金钢、高速钢可选用硬度R2~ZR1，磨未淬火钢可用硬度ZR1~ZR2。 2、磨削容易烧伤、变形的弓箭，如导热性差的工件、薄壁薄片工件等，应选用较软的砂轮。 3、砂轮与工件接触面积较大时，因发热量多，冷却条件差，为了避免工件烧伤或变形，应当用较软的砂轮。 例如内圆磨削、平面磨削比外圆磨削的接触面积大，用砂轮端面磨平面比用砂轮圆周面磨平面的接触面积大，所以选用砂轮硬度时应有所区别。 4、精磨时的硬度应比粗磨时的硬度适当高一些。成型磨削以及磨削具有圆角的轴颈（如发动机曲轴等），为了较好地保持砂轮外形轮廓，应该用较硬的砂轮。 5、磨削断续表面，如花键轴、有键槽的外圆等，由于有撞击作用而使磨粒较易脱落，所以硬度应高一些。 6、砂轮线速度低，工件线速度高或纵向进给量大时，磨粒受力较大，应当用较硬的砂轮，以避免过早脱落。 7、干磨应比湿磨的砂轮选得稍软些，以减少发热量。 三、粒度的选择 粒度的选择主要与加工精度、光洁度要求有关，选择原则如下： 1、精磨时工件表面光洁度和精度要求高，应选择粒度较细的砂轮。反之，粗磨时磨削余量大，对表
CBN磨具 以CBN（立方氮化硼）磨料为原料，分别用金属粉、树脂粉、陶瓷和电镀金属作结合剂，制成各种形状的制品，用于磨削、抛光、研磨的工具叫CBN磨具. CBN磨具的结构 CBN（立方氮化硼）磨具结构一般由工作层、基体、过渡层三部分组成。 工作层又称CBN层，由磨料、结合剂和填料组成，是磨具的工作部分。过渡层又称非CBN 层，由结合剂、金属粉和填料组成，是将CBN层牢固地连接在基体上的部分。 基体是由铝、钢或电木加工而成，起支承工作层和装卡磨具的作用。 CBN磨具的用途 CBN磨料制作的砂轮，根据不同的加工工艺和所用不同成分的结合剂可分以下四种。他们的性质和用途（指的是机械加工用途）也有所不同。 电镀CBN砂轮 砂轮的成型工艺简单，生产成本低。成型简单但是只有一层镀层，不能修正，在加工过程中，较难知道，何时磨层受损。适用于小批量的机械加工和几何图形复杂成型磨加工用和作为修整滚轮用。 烧结CBN砂轮 硬度大和密度高，加工成高精度的修整滚轮，成本高。主要用作于砂轮的修整滚轮和大批量的超硬材料的加工。 树脂CBN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形。用于多形状小批量的加工。如工具磨和刀具的加工，和玻璃的加工。 陶瓷结合剂CBN砂轮 陶瓷结合剂的CBN砂轮具有磨削力强，高速加工不烧伤工件，可修正和并且耐用等优点，是目前最理想的高速，高效和高精度的磨削工具。 立方氮化硼(CBN)砂轮适用于加工以下多种材质的产品：①高锰钢；②高铬、镍、钼合金钢； ③冷硬铸铁（HS80～90）；④各类淬硬钢（HRC55～65）；⑤各类铸铁（HB200～400）等，并已在国内汽车（齿轮、飞轮、轴、轴承等加工）、轧辊、渣浆泵（叶轮、涡壳、护板、护套等加工）、模具、缸套；⑥玻璃、宝石等高硬度软韧材料，解决了各行各业中高硬度难加工材料的切削加工，并能提高工作效率，大幅度地节约加工工时及电力，获得了巨大的经济效益。 CBN砂轮的工艺特点 CBN的硬度高于普通磨料。高硬度意味着切削能力更强、更锋利；CBN有高的耐磨性，意味着它比普通磨料更难磨损；保持磨粒形状的能力是CBN作为高性能磨料的主要特性之一；CBN的抗压强度很高，这意味着在恶劣的条件下使用时它能保持颗粒完整而不易破碎;CBN 有很好的导热性，在磨削时可实现冷切削。 1、高硬度、高韧性立方氮化硼（CBN）是人类合成的硬度仅次于金刚石的超硬材料远远高于普通刚玉与碳化硅磨料，因而具有更佳的切削能力、更锋利 2、耐高温、热稳定性好。立方氮化硼可以承受1250-1350摄氏度的高温，比金刚石的耐热性800摄氏度还要高；在研磨和切削铁质材料时，不会出现粘屑现象，在磨削淬火钢、高钒高速钢、铝高速钢等对磨削温度较为敏感的金属材料是最理想的砂轮。 3、化学惰性强。立方氮化硼不易和铁族元素产生化学反应，所以对于各种高速钢、工具钢、模具钢、高合金淬硬钢、铬钢、镍合金、粉末冶金钢和高温合金等温度高、硬度高、热传导
一、砂轮的种类与性能 （一）、概况 砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。 （二）、砂轮的分类 砂轮种类繁多，按所用磨料可分为普通磨料（刚玉（Al2O3）和碳化硅等）砂轮和超硬磨料（金刚石和立方氮化硼）砂轮；按砂轮形状可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等；按结合剂可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。 先有个感性认识，砂轮示例： 白刚玉砂轮 棕刚玉砂轮 绿碳化硅砂轮 金刚石砂轮 （三）、砂轮的属性 砂轮是用磨料和结合剂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。 砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂、形状及尺寸等因素来决定，现分别介绍如下。 1、磨料及其选择 磨料是制造砂轮的主要原料，它担负着切削工作。因此，磨料必须锋利，并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的名称、代号、特性和用途见表1。
3、结合剂及其选择 结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。 （1）、陶瓷结合剂（V）：化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉，占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜高速，线速度一般为35m/s。 （2）、树脂结合剂（B）：强度高弹性好，耐冲击，适于高速磨或切槽切断等工作，但耐腐蚀耐热性差(300℃)，自锐性好。
关于自锐性：砂轮的磨削作用主要靠磨粒外露的锋利的棱角，在磨削过程中，锋利的棱角会慢慢会磨掉而变钝，削弱砂轮的磨削能力。这时表面的磨粒会脱落或断裂，从而形成新的磨削刃，以达到锋利的磨削效果，这就是自锐性。 （3）、橡胶结合剂（R）：强度高弹性好，耐冲击，适于抛光轮、导轮及薄片砂轮，但耐腐蚀耐热性差(200℃)，自锐性好。 （4）、金属结合剂（M）：青铜、镍等，强度韧性高，成形性好，但自锐性差，适于金刚石、立方氮化硼砂轮。 4、硬度及其选择 砂轮的硬度是指砂轮表面上的磨粒在磨削力作用下脱落的难易程度。砂轮的硬度软，表示砂轮的磨粒容易脱落，砂轮的硬度硬，表示磨粒较难脱落。（重要！砂轮的硬度并不是指砂轮的坚硬程度） 砂轮的硬度和磨料的硬度是两个不同的概念。同一种磨料可以做成不同硬度的砂轮，它主要决定于结合剂的性能、数量以及砂轮制造的工艺。磨削与切削的显著差别是砂轮具有“自锐性”，选择砂轮的硬度，实际上就是选择砂轮的自锐性，希望还锋利的磨粒不要太早脱落，也不要磨钝了还不脱落。 选择砂轮硬度的一般原则是：加工软金属时，为了使磨料不致过早脱落，则选用硬砂轮。加工硬金属时，为了能及时的使磨钝的磨粒脱落，从而露出具有尖锐棱角的新磨粒（即自锐性），选用软砂轮。前者是因为在磨削软材料时，砂轮的工作磨粒磨损很慢，不需要太早的脱离；后者是因为在磨削硬材料时，砂轮的工作磨粒磨损较快，需要较快的更新。 精磨时，为了保证磨削精度和粗糙度，应选用稍硬的砂轮。工件材料的导热性差，易产生烧伤和裂纹时（如磨硬质合金等），选用的砂轮应软一些。 知道工厂里是怎么测试砂轮硬度的吗？说起来您别笑：是用凿子剜的。
CBN砂轮的修整方法及其应用 1 引言CBN砂轮以其优良的磨削性能和磨削表面质量在高速、超高速磨削、难加工材料的高性能磨削、高效成型磨削等加工领域获得了广泛应用。在磨削过程中，由于磨削力和磨削区域高温、粘附等作用，砂轮工作表面的磨粒会逐渐钝化；同时，砂轮工作表面的磨粒会因不均匀磨损而失去正确的原始几何形状；此外，由于高速磨削的磨屑非常细小，很容易堵塞砂轮工作表面空隙。为使CBN砂轮始终保持良好的磨削状态，在磨削过程中必须对砂轮进行修整。CBN砂轮的整形、修锐技术是CBN砂轮应用领域一个相当重要的研究课题。 CBN砂轮的修整可分为整形和修锐两个步骤。整形是通过改变砂轮的宏观形状，使砂轮达到要求的几何形状和尺寸精度，并使磨粒尖端微细破碎形成锋利的磨刃；修锐则是通过去除砂轮磨粒间的结合剂，使磨粒凸出结合剂表面，形成必要的容屑空间，使砂轮具有最佳磨削能力。根据具体情况，整形和修锐可统一进行或同时完成，也可分步进行。 2 CBN砂轮的整形方法CBN砂轮的整形方法较多，常用的有车削整形法、滚压整形法、磨削整形法、电加工整形法等，近年来又出现了激光整形法。 1.车削整形法车削法是采用单颗粒金刚石笔、粉末冶金金刚石笔或金刚石修整片等整形工具车削砂轮，以达到整形目的。 1.单颗粒金刚石笔整形单颗粒金刚石笔具有极高硬度和良好的耐磨性，因此常用于陶瓷结合剂或树脂结合剂CBN砂轮的修整。金刚石笔的尖端由于受到热和力的集中连续作用，磨损剧烈，因此修整时应通过合理供给冷却液进行充分冷却。采用单颗粒金刚石笔修整陶瓷结合剂CBN砂轮后，砂轮表面状态不易达到磨削加工要求，容屑空间较小，切削刃较宽，磨削刃不锋利，若直接用于磨削，初期磨削力和磨削温度均较大，容易出现磨削烧伤和振纹，因此必须用油石对修整后的砂轮表面进行合理修锐。 2.金刚石片状修整器整形采用粉末冶金方法将小粒度金刚石颗粒固结在硬质合金基体上，制成片状修整器。用金刚石片状修整器修整CBN砂轮的优点是费用较低，且片状修整器磨损后性能变化不大，整形时可以采用较大的修整进给量而不会增大修整后砂轮的表面粗糙度。 2.滚压整形法滚压整形法是利用旋转的砂轮和滚压轮之间的相对滚动压裂结合剂桥，使磨粒表面崩碎出现微刃。滚压轮可用硬质合金或淬硬钢制成。滚压整形法的特点是修整压力大、修整效率及修整精度较低、修整后砂轮表面损伤层较深、切削刃密度较低、磨粒较尖锐、易磨损但不易堵塞。为降低滚压力，增加滚压稳定性，可在滚压轮表面开出斜槽或螺旋槽。为避免砂轮表面产生周期性波纹，必须控制砂轮轴与滚轮轴的同轴度。 3.磨削整形法磨削整形法是用普通磨料砂轮、金刚石砂轮、金刚石滚轮等与CBN砂轮对磨整形，或用CBN砂轮磨削低碳钢进行整形。 1.普通砂轮磨削整形用绿色碳化硅或白刚玉陶瓷结合剂砂轮作为整形砂轮，用外圆磨削法对CBN砂轮进行整形。在整形砂轮轴上安装制动器，使整形砂轮与CBN砂轮之间产生相对速度，可提高整形效率，相对速度越大，整形效率越高。该方法也可用于修锐，但应采用细粒度(150#～220#)修整砂轮。制动整形法的特点是整形压力较大、对磨床刚性要求高，对树脂结合剂砂轮容易产生过整形。
普通磨具的配方一般有三种表示方法，一种是以磨料为100% ，其他材料都以占磨料的百分数表示，如表1: 表1A F46陶瓷结合剂配方表（%) 这种表示方法的优点是：调整配方中任何一项数据时不直接影响其他数据的数值。例如表1中，硬度H的结合剂量由9%变为10%时，糊精、润湿剂和成型密度仍然可以是2%、2.5%2.15g/cm3。 我国70年代以前的配方大多都不标组织号，但确定组织号的磨粒率可以由配方 数据计算出来，如表1中硬度H的配方点磨粒率为： u=γ/d×ΣW u—毛坯磨粒率 γ—成型密度 d—磨料颗粒密度 ΣW—配方百分重量总合 u=2.15/3.92×（100+9+2+2.5）%=0.4832≌48% 毛坯组织号按磨粒率48%换算： N=（62-48）/2=7 即硬度为H的配方点毛坯组织号，N=7 陶瓷结合剂磨具配方的另一种表示方法为:磨料百分数与结合剂百分数之和为100%，配方如表2： 表2A F60陶瓷结合剂磨具配方表 配方表毛坯磨粒率的计算与前例略有不同，如表2中硬度H 配方点的毛坯磨粒率为： u=γ×91.5% /3.92×（91.5+8.5+3+2.8）% =0.4765≌48% 由毛坯磨粒率换算成毛坯组织号，N=7 此外还有一种配方表是：将不同材质不同粒度的磨具的结合剂量、成型密度、润湿剂等分别列表，结合起来使用。 磨具的成品磨粒率计算比较复杂，参见《陶瓷结合剂砂轮配方》1991。
超硬磨具（金刚石和CBN 磨具）与普通磨具不同的是磨粒率被称为浓度，其含义为在超硬磨具的体积中超硬磨料的体积占25%时，浓度为100% ；超硬磨料的质量以“克拉”为单位，每0.2克为1克拉。其浓度与质量的关系，见表3： 表3 超硬磨料的浓度 超硬磨料比较贵重，所以超硬磨具制品的浓度高低对成本和磨削加工都有着明显的影响，一般说浓度高，磨料密度大，耐用度高，磨削效率低；浓度低磨削效率高，耐用度低；但过低的浓度磨料稀疏，磨粒易脱落，效率反而下降，甚至不能正常使用。陶瓷结合剂超硬磨具的浓度通常在75%~150%之间。 超硬磨具的配方也有多种表示方法，比较便于计算的是以超硬磨料量为100%，其他成分按占磨料的百分数计算。以表4的CBN磨具配方为例， 表4 陶瓷结合剂CBN磨具配方 表4中成型密度为2.63g/cm3，其计算过程如下： 浓度为125%时，每cm3成型料内有CBN磨料1.087克（见表3）， 辅助磨料CF150 1.0875g×70%=0.7613g 结合剂 1.0875g×60%=0.6525g 糊精量 1.0875g×5%=0.05438g 润湿剂量 1.0875g×7%=0.07613g 成型密度γ=（1.0875+0.7613+0.6525+0.05438+0.07613）g/cm3 =2.63g/cm3 若毛坯体积为5cm3，制作10块坯料，混料余量为5%时配料量计算如下： CBN 量 1.0875g×[5×10×（1+5%）]=57.09g 辅助磨料量57.09g×70%=39.96g 结合剂量57.09g×60%=34.25g 糊精量57.09g×5%=2.85g 水量57.09g×7%=4.00g 成型单重 2.63g/cm3×5cm3=13.15g 整理配料单，见表5:
砂轮选择及诺顿砂轮介绍 砂轮选择在磨削中的重要性 磨削加工一般作为工件加工的终工序，其任务就是要保证产品零件能达到图纸上所要求的精度和表面质量。磨削表面粗糙度与零件精度有密切关系，一定的精度应有相应的表面粗糙度。一般情况下，对尺寸要进行有效的控制，则粗糙度Ra值应不超过尺寸公差的八分之一，磨削表面粗糙度对零件使用性能的影响是：表面粗糙度值越小，则零件的耐磨性，耐蚀性，耐疲劳性越好。反之则相反。因此，在磨削加工中，必须注意降低表面粗糙度。影响磨削加工表面粗糙度的主要工艺因素中砂轮粒度对其有显著影响，砂轮粒度越细，同时参与磨削的磨粒就越多，则磨削表面粗糙度就越低。一般磨削时取46～80号粒度的砂轮，精磨时应选用150～240号粒度的砂轮，镜面磨削时应选用W10～W7粒度的树脂石墨砂轮，可获得较好的工件表面粗糙度。 近年来随着新技术的开发应用，高精度磨削技术的发展，使磨削尺寸达到0.1～0.3μm，表面粗糙度达到0.2～0.05μm，磨削表面变质层和残留应力均甚小，明显提高的加工质量。成形磨削，特别是高精度的成形磨削，经常是生活中的关键问题。成形磨削有两个难题：一是砂轮质量，主要是砂轮必须同时具有良好的自砺性和形廓保持性，而这二者往往是有矛盾的。二是砂轮修整技术，即高效、经济的获得所要求的砂轮形廓和锐度。因而为了提高磨削的效率和精度，特别是对于难加工材料的高效精加工，高效和强力磨削采用了CBN砂轮，使得强力磨突破传统磨削的限制，生产率成倍提高，有些零件的毛坯不需要经过粗加工，可直接磨削成为成品，这不仅提高了加工效率，同时还提高了加工质量。如SG磨料。它是一种新颖的陶瓷氧化铝磨料，以纯刚玉为原料，将其在水中与氧化镁之类媒介结合，产生块状胶凝物，干燥之后形成脆性物体。再将其碾碎至所需粒度，在1300℃到1400℃到温度下烧结而成。其硬度大大高于普通氧化铝，且韧性好，因此可以在较高速度和较大载荷条件下运转，金属磨除率比普通氧化铝高三倍以上。它最大的优点是磨削区温度低，砂轮始终具有锋利的磨削刃，砂轮形状保持性好、时间长。立方氮化硼磨削。它是一种坚硬而耐磨的磨料，并具有高的导热性和耐化学侵蚀等优异的性质。最新一代的磨料是以尖锐、高强和可用于无支撑切削为特征的，这些特征可降低磨削加工过程中的磨削力，从而减少对工件的损伤。 实际上，对磨料合成条件控制得严格与否将会直接影响到磨粒的最终晶型和包括强度、热稳定性和断裂特征在内的物理性质，从而影响到它的使用性能。如De Beers公司生产的