陶瓷 CBN 砂轮及其制造方法
李合庆编译 本文是依据日本公开专利特开平 7-9344 号编译的。主要提供使用硼玻璃结合剂，在结 合剂中添加硼酸铝晶须，抑制方英石的生成，使砂轮机械强度提高的陶瓷 CBN 砂轮及其制 造方法。 一、以往的技术及本专利要解决的问题 众所周知，由立方氮化硼(以下简称 CBN)制成的磨粒，其硬度高，与金刚石磨粒一样统 称为超硬磨料。CBN 磨粒广泛用于磨削钢铁材料的砂轮制造。可 CBN 磨粒在砂轮制造中， 于 950℃以上高温烧成时易变质，因此，必须使用低融点的结合剂，在 950℃以下温度烧成 时则不变质。另外，我们还知道在 650～950℃烧成，能获得最高强度的砂轮，这种陶瓷结 合剂已达到实用化。 (请参照日本专利特公昭 52-3147)这种结合剂其热膨胀系数与 CBN 磨粒 的大体一致，并且与磨粒的湿润性好，这种结合剂就是硼玻璃结合剂。 另外，使用硼玻璃作结合剂，烧成温度一低，会产生方英石。这种现象是因为硼玻璃 (Na2O-B2O3-SiO2)分解成两相(Na2O-B2O3 和 SiO2)，热处理不当所致。所谓方英石的 SiO2 的结晶化物，在 100～200℃，其体积会急剧膨胀，以此为结合剂烧制的砂轮易产生裂纹， 砂轮强度大大变弱，使得用硼玻璃结合剂的陶瓷结合剂 CBN 砂轮的制造变得很困难。我们 知道其抑制方英石生成的材料有莫来石(铝硅矿物)，但加入莫来石，使砂轮机械强度提高不 很明显，砂轮的抗拉强度也不会提高很多。 据此，本专利发明人经锐意研究，反复实验，结果在硼玻璃结合剂中加入硼酸铝晶须， 以此达到提高砂轮机械强度和抗拉强度的目的。 二、本专利的详细说明 如上所述， 本专利是以在硼玻璃结合剂中添加硼酸铝晶须为特征的一项发明。 硼玻璃结 合剂通常以重量计，其化学组成为 SiO240～70%、Al2O32～20%、K2O、Na2O、Li2O 等碱 金属氧化物 3～17%、 CaO、 MgO、 ZnO、 等碱土金属的二价金属氧化物 1～14%、 BaO B2O315～ 30%所组成。 加入结合剂中的是硼酸铝(9Al2O3·2B2O3)晶须。所谓晶须就是胡须状结晶，通常定义 为断面积在 8×10-5in2 以下，长度为断面平均直径 10 倍以上的单结晶。最近把它添加于陶 瓷、塑料、金属材料中，可提高材料的机械强度、耐腐蚀性。使之形成完整的结晶，达到接 近理论强度的抗拉强度。 硼酸铝晶须的热膨胀系数为 4.7×10E-6，与 CBN 的热膨胀系数 3.5×10E-6 比较接近， 因此，加热烧成时恐怕不会产生裂纹等不良情况，可谋求抗拉强度等机械强度的提高。 晶须中除含有硼酸铝外，还含有β-SiC、β-Si3N4、钛酸钾、氧化镁、氧化锌等。本专 利发明人分别采用各成分反复试验，研究对解决课题的效果，结果是 SiC 和 Si3N4 比硼酸铝晶须的抗拉强度大， 但正如下面实施例 3 中叙述的那样， 判明它们没有消除方 英石的能力。 另外， 从试验用的圆片膨胀情况判断， 认为是它与结合剂反应、 分解而造成的。 其它的晶须的抗拉强度比硼酸铝晶须的弱， 而且认为 MgO 和 ZnO 等二价金属溶于结合剂中，
使结合剂变质，所以采用其它晶须制造磨具不适宜。 采用硼酸铝晶须虽然能够抑制硼玻璃结合剂烧成时的方英石结晶的生成， 但推测这种晶 须能抑制方英石结晶的生成是硼酸铝晶须中的氧化铝成分溶于硼玻璃结合剂中，在 SiO2 的 网状结构里形成了 AlO4 的四面体。可本发明不拘限于此理论。 硼酸铝晶须的添加量最好是相对于硼玻璃结合剂和该晶须的总量(重量)在 5～30%范围 内。若不足 5%时，则抑制方英石生成的作用不足，而超过 30%时，磨粒与结合剂的湿润性 降低。另外，硼玻璃结合剂中除添加硼酸铝晶须外，还可以在结合剂中加入临时结合剂 50% 糊精液。使用这样的结合剂，在制造砂轮时，主要用立方氮化硼(CBN)磨粒。但依据需要， 除此磨粒外，还可加入碳化硅、刚玉磨粒，或者 SG 磨粒(凝胶烧结法制造的刚玉质磨粒)。 这种场合， CBN 磨粒采用磨粒率 5～54 容量%，其它磨粒的磨粒率为 0～40 容量%。 当使用上述磨粒和结合剂制造砂轮时，既可单一采用 CBN 磨粒，又可 CBN 磨粒和其 它磨粒同时与加入硼酸铝晶须的硼玻璃结合剂混合，成型，于 650～950℃温度范围内，在 空气气氛或非活性气氛(例如氮气氛)下烧成。其温度最好在 750～850℃的范围内。 下面用具体实施例进一步说明本专利。 实施例 1 硼酸铝晶须抑制方英石生成的作用： 分别以不同的表 2 所列硼酸铝晶须的添加率， 加入表 1 所列结合剂组分的硼玻璃结合剂 中，很好混合成均质的试验结合剂，成型为圆片状试样，依据表 3 所列的条件烧制成的试样 置于 X 射线衍射装置上(理学电机(株)制造)进行测试，其结果如图 1 所示，确认了抑制方英 石的生成状态。 可知从不添加硼砂铝晶须的试验结合剂 1 中看到的方英石的峰值与添加硼酸 铝晶须的试验结合剂 2 和 3 中看到的峰值比较， 峰值变小， 添加率越高， 其峰值越小。 另外， 无论是在空气气氛下或是在氮气气氛下烧成，其结果相同。 以清洁工作环境。后部空气的排出可将油污空气吸出，使工件表面保持洁净。 表 1 硼玻璃结合剂的组分
表 3 试样制作条件 (A)圆片尺寸： 10.5×T12(mm) (B)投入重量：1.5g (C)烧成条件： 最高温度 800℃(空气气氛) 室温→550℃7.5 小时 550℃→600℃3.0 小时
600℃→800℃2.0 小时 最高温度 800℃保持 7.0 小时 800℃→400℃自然冷却约 7.0 小时 400℃→室温强制冷却约 2.5 小时 最高温度 800℃(氮气气氛) 室温→550℃7.5 小时(空气气氛) 550℃→600℃3.0 小时(空气气氛) 600℃保持 1.5 小时(置换为氮气气氛) 600℃→800℃2.0 小时(氮气气氛) 最高温度 800℃保持 7.0 小时(氮气气氛) 800℃→400℃自然冷却约 7.0 小时(氮气气氛) 400℃→室温强制冷却约 2.5 小时(空气气氛)
表 4 试样制作条件 (A)圆片尺寸： 25.4×T20(mm) (B)投入重量：15g (C)烧成条件： 最高温度 800℃(空气气氛) 室温→550℃7.5 小时 550℃→600℃3.0 小时 600℃→800℃2.0 小时 最高温度 800℃保持 7.0 小时
800℃→400℃自然冷却约 7.0 小时 400℃→室温强制冷却约 2.5 小时 实施例 2 热膨胀的确认： 依据表 4 所列条件， 把表 2 的试验结合剂 1 和 3 烧成的试样切割出 5×5×20(mm)样块， 以 5.5℃/min 的温速升温，用理学电机(株)制造的热膨胀测定仪(TAS100)测定了热膨胀的变 化。其结果，如图 2 所示，试验结合剂 1 在 100～20℃之间有急剧热膨胀现象，而试验结合 剂 3 在相同的 100～20℃之间则没有急剧热膨胀现象。认为这种现象是方英石影响的缘故。 图2
实施例 3 硼酸铝晶须与其它晶须的比较： 在表 1 的硼玻璃结合剂里添加硼酸铝晶须以外的其它晶须， 并进行了此种情况下的抑制 方英石生成状态的确认。其作为比较试验用的其它晶须，如表 5 所示，添加抗拉强度比硼酸 铝晶须大的β-SiC， 添加率 10wt%的(试验结合剂 4)和添加 10wt%β-Si 3N 4 的(试验结 合剂 5)，使用这两种结合剂与试验结合剂 3，分别成型为圆片试样，与表 3 所示的相同烧成 条件，烧成试样。把此烧成试样置于 X 射线衍射装置(理学电机(株)制造)上，其测定结果如 图 3 所示。添加β-SiC 和β-Si 3N 4 的试样，无论是在空气气氛下或是在氮气气氛下 烧成， 都出现了方英石的峰值， 可知它们没有抑制方英石的生成作用。 而且还发现添加β-SiC 和β-Si3N4 烧成的试验圆片同添加硼酸铝晶须试验结合剂 3 比较，有产生较大的膨胀现象。 认为这些晶须与结合剂反应，晶须分解，促使了气体的发生而产生这一现象，故这些晶须不 适宜作为砂轮制造用原材料。 图3
表5
实施例 4 砂轮的抗折强度试验： 提高硼酸铝晶须的添加率 15wt%加入表 1 所列硼玻璃结合剂中，制成试验结合剂 6 和 分别添加其它添加物硼酸铝粉及莫来石粉制成试验结合剂 7 及 8， 用这些结合剂根据表 7 所 列条件， 分别制成 CBN 砂轮试样。 同样， 用试验结合剂 1 和 3 也根据表 7 所列条件制成 CBN 砂轮试样，对各实例试样进行了三点抗折强度试验，其结果示于表 6 右端。 表 6 砂轮的抗折强度试验(使用岛津制作所制造的万能精密材料试验机)
表 7 试样(砂轮 1)制作条件及方法 (a)磨粒：CBN80/100 # (b)组成：磨粒体积(V g)=50 结合剂的体积(V b)=21 气孔体积(V p)=29 (c)尺寸：长 43×厚 5×宽 15(mm) (d)烧成条件： 最高温度 800℃(空气气氛) 室温→550℃7.5 小时 550℃→600℃3.0 小时 600℃→800℃2.0 小时 最高温度 800℃保持 7.0 小时 800℃→400℃自然冷却约 7.0 小时 400℃→室温强制冷却约 2.5 小时 最高温度 800℃(氮气气氛) 室温→550℃7.5 小时(空气气氛) 550℃→600℃3.0 小时(空气气氛) 600℃保持 1.5 小时(置换为氮气气氛) 600℃→800℃1.5 小时(氮气气氛) 最高温度 800℃保持 7.0 小时(氮气气氛) 800℃→400℃自然冷却约 7.0 小时(氮气气氛) 400℃→室温强制冷却约 2.5 小时(空气气氛) (e)方法： ①决定出烧成前的组成。(V g=50、V b=21、V p=29) ②决定出磨粒、结合剂及临时结合剂(50%糊精液)的成型密度。 ③混合磨粒、结合剂及临时结合剂(50%糊精液)压成型、40℃/最少 12 小时干燥后烧成。
(因烧成，Vp 收缩到 26～28)。在用试验结合剂 1 的实例 1 中，有方英石的产生，由于方英 石的急剧体积变化，结合剂里产生裂纹，故抗折强度小。表 6 右端是把实例 1 的抗折强度作 为 1.00，各实例的数值指数化而表示的，看出实例 2 以下的其抗折强度飞跃上升，考虑这是 有抑制方英石生成的作用所致。 从结果还可知添加硼酸铝晶须时的抗折强度大。 也可以说这 是由于硼酸铝晶须的抗拉强度大， 作为结合剂的补强材料而起作用的缘故。 从试验结合剂 6， 是提高硼酸铝晶须添加率，强度增大，也可以说明这一点。另外，试验结合剂的砂轮的 SEM 照片上，确认有针状结晶，证明晶须存在于结合剂中。其次，烧成气氛对砂轮强度的影响， 可知氮气气氛下的，强度大些，这是因为在氮气氛下晶须向结合剂中溶入更少的缘故。 实施例 5 磨削试验： 从上述的试验结果表明硼酸铝晶须具有抑制方英石生成的作用。 另外， 晶须的抗拉强度 大，作为结合剂的补强材料也有一定作用。下面为确认实际效果如何，进行了磨削试验，磨 削条件如表 9 所示，获得表 10 所示结果。这种场合的砂轮是使用试验结合剂 3、6 及 7，其 砂轮的制作依据表 8。 表 8 试样(砂轮 2)的制作条件及方法 (a)磨粒：CBN80/100 # (b)组成：磨粒体积(V g)=50 结合剂的体积(V b)=21 气孔体积(V p)=29 (c)尺寸：D350×T20×H152.4×x3.5(mm) (d)烧成条件： 最高温度 800℃(空气气氛) 室温→550℃7.5 小时 550℃→600℃3.0 小时 600℃→800℃2.0 小时 最高温度 800℃保持 7.0 小时 800℃→400℃自然冷却约 7.0 小时 400℃→室温强制冷却约 2.5 小时 最高温度 800℃(氮气气氛) 室温→550℃7.5 小时(空气气氛) 550℃→600℃3.0 小时(空气气氛) 600℃→800℃2.0 小时(氮气气氛) 最高温度 800℃保持 7.0 小时(氮气气氛) 800℃→400℃自然冷却约 7.0 小时(氮气 气氛) 400℃→室温强制冷却约 2.5 小时(空气气氛) (e)方法： ①决定烧成前的组成。(V g=50、V b=21、V p=29) ②决定磨粒、结合剂及临时结合剂(50%糊精液)的成型密度。 ③混合磨粒、结合剂及临时结合剂(50%糊精液)压成型、40℃/最少 12 小时干燥后烧成。 (压成型制作成如图 4 所示，42×4×22(mm))、曲率 171.5R，28 个试样。) ④烧成后，经精加工，用环氧树脂涂附在图 4 的①和②部分上，再把试样粘结，固定在 直径 343mm 的金属基体上。然后进一步精加工成上述(e)的尺寸，制成图 5 所示的砂轮。
图4
(c)砂轮速度(V):4500m/min (d)工件速度(v):7.5m/min (e)工件材质：S 55 C(HRC=58)(碳结钢) (f)工件尺寸：D60×T3.5×H24(mm) (g)周速比：V/v=4500/7.5=600(逆向磨削) (h)磨削效率(Z′)： Z′=30mm 3/mm·SEC(除去 2.5) Z′=3.0mm 3/mm·SEC(除去 0.5) 无花磨削 6 秒 冷却液为吴冷却液 NET500B(稀释 50 倍)比较了工件 120 次磨削的磨削比。 从此结果可以看出硼酸铝晶须的添加率高的结合剂，其砂轮的磨削比越高。另外，即使 是同样的添加率，在氮气气氛下烧成的砂轮其磨削比更大。 表 10 磨削试验结果
总之， 从以上各种试验结果表明在硼玻璃结合剂中添加一定量的硼酸铝晶须， 可以抑制 方英石的生成，提高砂轮的机械强度，制造出高性能的陶瓷 CBN 砂轮。
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。
最初生产的多数是陶瓷砂轮，陶瓷结合剂砂轮的优点是其天然多孔和化学稳定性好，因而适用于干磨和湿磨，特别是使用水基和油基磨削液的条件下。但是，陶瓷砂轮的弹性较差，并且需要很高的烧结温度，限制了它的发展。酚醛树脂结合剂砂轮具有弹性好，对震荡、冲击、侧压的敏感性小的优点。其高稳定性使其能够适应较高转速和提高了磨削性能，因而特别适用于磨削砂轮和切割砂轮，它的良好弹性使其适用于超精确磨削和表面抛光。 酚醛树脂结合剂砂轮的生产工艺主要有冷压工艺、半热压工艺和热压工艺三种。 1．冷压工艺： 冷压工艺使用的结合剂有润湿剂和粉状树脂，通常用作润湿剂的有液体酚醛树脂、糠醛、糠醇、甲酚等，用的最多的是液体酚醛树脂。决定液体树脂和粉状树脂使用比例（通常叫做液粉比）的因素有：磨料粒度分布、填料类型、填料用量、液体树脂的粘度、粉状树脂的性质等。如果液体树脂的粘度越大，完全包覆磨料表面就需要更多的液体树脂；磨料和填料的粒度越小，其比表面积就越大，液体的用量也就越多；粉状树脂的分子量越高、游离酚越低，其与液体树脂的附着力就越差，需要的液体量就越多。以上几种情况均需提高液粉比。一般用液体树脂作润湿剂，液粉比选用1：2—1：4，而用糠醛或糠醇与蒽油的混合物作润湿剂，液粉比选用1：6—1：8。混料机要经过工艺验证，能够达到理想的混合效果并且不损坏磨料为佳。加入细粉后的混料时间一般为2—5分钟，过短不能够保证混料均匀，过长树脂膜易脱落，并且导致料温升高，树脂予固化。 混料程序如下： 首先将磨料，通常是混合粒度，进行予混，再加入润湿剂，均匀润湿磨料后，再将已与其他粉状填料予混好的粉状树脂加入，继续混合至均匀。混好的磨料要有较好的可塑性和流动性，物料不能太湿，否则容易结块，更不能有粉团，同时保证有好的流动性，以保证注模充分，一般采用过筛的办法除去结块。判断物料可塑性好坏的方法是：抓一把混好的物料，用手轻轻一捏就会成团为佳。 一般将粉状物料加入润湿好的磨料中容易形成粉团，目前已逐渐被淘汰，现在用的较多的是双锅混料法，就是先将磨料与润湿剂在一个混料机中混合，同时另外一个混料机中将粉状树脂和其他粉状填料混匀，再将润湿好的磨料倒入粉料中，混合均匀即可。双锅混料的优点是既可以不产生粉团，又能避免污染，易于清洗料锅。 将混好的物料过筛后，即可以用于压制了。 压制程序如下： 将模具安装好，称量所要求量的磨料添入模具空腔，刮平后压制。需要放置增强玻纤网片的按要求放入。然后在室温下加压，一般冷压的压力范围为15—30N/mm2，最好是15—25 N/mm2。压力大小的选择取决于物料的可塑性和砂轮要求达到的密度。不宜使用过高的压力，否则会将磨料压碎。压制时间一般为5—50秒，最好是5—30秒，时间长短取决于砂轮要求达到的密度和形状以及物料的可塑性的好坏。然后就可以将砂轮取出进行下一步的操作——固化了。 固化程序如下： 固化操作可以置于固定的固化炉中进行，也可以在流动的隧道式固化窑中进
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。
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；
第20卷第3期 超 硬 材 料 工 程 V ol.202008年6月 SU P ERHAR D M A T ER IA L EN G IN EERIN G Jun.2008 陶瓷cBN 砂轮基体材料及截形选择 肖乐银,刘志环,蒋燕麟,罗建平 (国家特种矿物材料工程技术研究中心,广西桂林 541004) 摘 要:陶瓷cBN 高速砂轮一般都采用金属基体材料,为了保证基体强度,改善应力分布,获得安全有效的砂轮定心及安装形式,对其基体材料进行选择和截形优化非常关键。文章对各种金属材料的物理机械性能进行了对比,确定了适合高速磨削的砂轮基体材料;同时,列举了三种规格的砂轮基体,可以根据需要进行选择。 关键词:陶瓷结合剂;cBN 砂轮;基体;优化 中图分类号:T Q 164 文献标识码:A 文章编号:1673-1433(2008)03-0015-04 Matrix material of vitrified bond cBN grinding wheel with its best design XIAO Le -y in ,LIU Zhi -huan ,JIANG Yan -lin ,LU O Jian -ping (N ational Sp ecial M ineral M aterials E ngineering Research Center ,Guilin ,Guangx i 541004,China ) Abstract :Metal matrix m aterial has usually been applied to vitrified bond cBN hig h-speed g rinding wheel .In o rder to g uar antee the matrix streng th ,im pro ve stress distribution ,and obtain safe with efficient g rinding w heel centering and fixing form ,it is very critical to cho ose the m atrix material and optimize its design.It has compared different mechanical pro perties o f different m etallic materials,and decided the matrix material for high -speed grinding wheel .M eanw hile ,thr ee sizes of g rinding w heel matrix hav e been listed,w hich can be chosen to meet different dem ands. Keywords :v itrified bond;cBN g rinding w heel;matrix ;optimizing 1 前言 砂轮磨削是一个相当复杂的过程,磨削力是磨削过程中产生的切削力和摩擦力的总和。我们一般采用将磨削力分解成互相垂直的三个力来研究,磨削力(F )的三个分力分别为法向磨削力(F n )、切向磨削力(F t )、轴向磨削力(F a ),其中,F n >F t >F a ,F =F n +F t +F a ,总磨削力的大小和方向是不断变化着的,这就给磨削力的测量和分析带来很大不便。在高速磨削条 件下,陶瓷cBN 砂轮的径向和切向磨削力都大为减 小,由磨削作用引起的砂轮周面受力仅占砂轮旋转引起的离心应力的极小一部分,在进行受力分析时,可 以不予考虑;同时,高速砂轮多采用薄层陶瓷结合剂工作层(一般为5m m),由于磨料层厚度相对很小,因此高速砂轮设计遇到的主要是基体强度问题 [1～2] 。 旋转砂轮根据使用要求一般都要在中心开孔,特别是大型或特大型锻件,由于中心处材料存在缺陷,在中心开孔以消除隐患。开孔所引起的应力增长,比材料缺陷对构件强度危害要小些。 收稿日期:2008-01-10 作者简介:肖乐银(1981-),男,助理工程师,主要从事超硬材料磨具方面的研发工作。
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
金刚石砂轮介绍 简介： 以金刚石磨料为原料，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、研磨的工具叫金刚石磨具 结构 金刚石磨具结构一般由工作层、基体、过渡层三部分组成。 工作层又称金刚石层，由磨料、结合剂和填料组成，是磨具的工作部分。过渡层又称非金刚石层，由结合剂、金属粉和填料组成，是将金刚石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。 用途 由于金刚石磨料所具有的特性（硬度高、抗压强度高、耐磨性好），是金刚石磨具在磨削加工中成为磨削硬脆材料及硬质合金的理想工具，不但效率高、精度高，而且粗糙度好、磨具消耗少、使用寿命长，同时还可改善劳动条件。因此广泛用于普通磨具难于加工的低铁含量的金属及非金属硬脆材料，如硬质合金、高铝瓷、光学玻璃、玛瑙宝石、半导体材料、石材等。 [编辑本段] 分类： 金刚石砂轮按结合剂可分为：树脂结合剂金刚石砂轮；陶瓷结合剂金刚石砂轮；金属结合剂金刚石砂轮（青铜结合剂金刚石砂轮） 金刚石砂轮按生产工艺可分为：烧结式金刚石砂轮（树脂结合剂金刚石砂轮；陶瓷结合剂金刚石砂轮；金属结合剂金刚石砂轮）；电镀金刚石砂轮；钎焊金刚石砂轮。 金刚石砂轮按磨削方式可分为：磨钻石用金刚石砂轮；磨硬质合金用金刚石砂轮（金刚石刀磨砂轮）;磨金刚石复合片用金刚石砂轮；无芯磨床用无心磨金刚石砂轮；
磨陶瓷制品用金刚石砂轮；切割用金刚石砂轮（也被称为金刚石切割片）；金刚石锯片。 金刚石砂轮按外观或形状可分为：平行砂轮；筒形砂轮；杯形砂轮；碗形砂轮；碟形砂轮；磨边砂轮；磨盘等。 人造金刚石又称"工业钻石"，它和天然金刚石一样，是当今人们已知自然界中最硬的物质。由于它具有极高的硬度，抗压强度和耐磨性，抗酸碱性以及良好的导热性和半导体性能，因而它被制成的各种工具制品能广泛应用于冶金、机械、地质、石油、电子、光学、建筑、石材等各个领域。人造金刚石砂轮是以人造金刚石为主要原材料配以其他金属粉料经过高温、高压形成的一种人造金刚石制品，能广泛应用于硬质合金、有色金属和非金属的磨削加工。 粒度选用 人造金刚石粒度的粗细以粒度号表示。粒度的粗细直接影响工件表面粗糙度、磨削效率和磨具损耗。选择粒度原则上是在满足加工工件要求的条件下选用尽可能粗的粒度，这样可以提高磨削效率和降低磨具的损耗。（见右表） 金刚石粒度一般分 磨削工序选用粒度 粗磨30#-120# 中磨120#-240# 精磨240#-W40 研磨、抛光W40-W1 结合剂选用 人造金刚石砂轮根据结合剂的不同一般分为树脂砂轮、金属砂轮、陶瓷砂轮和电镀砂轮。不同的结合剂有着不同的性能，要根据不同的加工对象、要求来选用合适的结合剂。 结合剂代号主要用途 树脂结合剂B 用于硬质合金、玻璃、陶瓷、石材和宝石的切割、磨削。 金属结合剂M 用于硬质合金、玻璃、陶瓷、石材、宝石等重负荷切割、磨削耐磨性好。 陶瓷结合剂V 用于各种钢材和铸铁等的干磨和湿磨，更适合磨削长轴和丝轩。 电镀结合剂D 用于各种材料特殊型面、小孔的磨削及贵重材料的切割下料。
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
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)
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。
砂轮基本常识 一、磨料的特性 品种：棕刚玉 代号：A 特点：刚玉的基本品种，棕褐色，硬度高，韧性大 适用：适于普通钢材的磨削，自由磨削、粗磨削等，可也用于硬青铜，可锻铸铁，合金钢等材料的磨削。 品种：白刚玉 代号：WA 特点：刚玉的基本品种，白色，与棕刚玉相比，硬度高，韧性较低。 适用：适用于淬火钢，合金钢、高速钢、高碳钢等材料的磨削，也可用以螺纹，齿轮及薄壁零件的加工。 品种：黑碳化硅 代号：C 特点：黑色有光泽，硬度比白刚玉高韧性较低。 适用：适用于加工抗张强度低的金属及非金属材料，如铸铁、黄铜、铝、石材、皮革、橡胶、耐火物等材料的磨削，研磨及切割。 品种：绿碳化硅 代号：GC 特点：绿色，硬度仅次于碳化硼和金刚石，比黑碳化硅硬度和脆性略高。 适用：适用于各种高硬材料的磨削和研磨加工，如硬质合金玻璃、玛瑙、珩磨汽缸套等。 品种：微晶刚玉 代号：MA 特点：棕刚玉的派生品种，充料电微小晶体构成，颜色与棕刚玉相似，强度高。 适用：适用重磨削，成型磨削，切入磨削及钢材荒磨，可用于不锈钢和特种球墨铸铁磨削加工。 品种：单晶刚玉 代号：SA 特点：黄色或灰白色，颗粒系单晶体，强度、韧性、强度都比白刚玉高。 适用：适用于高硬度、高韧性，如不锈钢，高钒高速铜磨削，特别是用于干磨和易变形易烧伤工件的磨和易变形易烧伤工件的磨削加工，效果更好。 品种：铬刚玉 代号：PA 特点：白刚玉派生品种，玫瑰红色，比白刚玉韧性高棱角保持好。 适用：适用于成型磨削，刀具、量具、螺纹工件、仪表等约精密磨削，及其它各种高光洁度的表面加工。 二、硬度 磨具的硬度是指磨具表面的的磨料在外力作用下脱落的难易程度。磨粒容易脱落的硬度低，不易脱落的硬度高。我国生产的磨具硬度等级共分为七大级、14小级。 选择磨具的硬度主要决定于被加工材料的硬度，此外还应根据磨具与工具接触面积大小，工件形状、磨削的方式、冷却方式，磨具的结合剂种类等因素来综合考虑。 三、组织