金属磨削工艺是一个高精度的工艺，要求研磨机床生产厂家在设计和生产过程中必须要精益求精，在研磨机至关重要的砂轮选择上更要精心严选，再匹配上优良电气自动化系统，才能达到磨削速度快、精度高、粗糙度好、良品率高的目的。

砂轮是由磨料和结合剂在一起制成的，有圆形、圆环等形状，通过旋转对被加工物进行磨削，这种砂轮被称作传统砂轮，传统砂轮是由氧化铝磨料与结合剂在一起制成的圆饼等形状的砂轮。

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。 与金刚石相比，它是一种低成本的磨削方式；与传统的磨削材料性能相比，它的表现非常优异，特别是在磨削硬质合金的时候。CBN很难磨损，所以磨削的精度也非常好，其几何形状也保持得很好，需要的修整频率低，其转速也远远高于传统砂轮，所以磨削速度也很快、效率更高。

1.砂轮的类型

（1）单镀层砂轮（见图1）。这种砂轮是在钢铁的基体上电镀一层CBN材料而做成的，钢铁因其特性比较易于电镀，故而成为合适的基体材料，主要应用在几何公差不是很严格的粗加工上。

图 1

这种砂轮通常在卖出时就属于“就绪可用”的状态，并一直使用至寿命结束。但它也可以进行一次“修刮”。随着砂轮的磨损，磨削的颗粒逐渐变平，会使得磨削的表面粗糙度质量下降，而磨削所需的力会增加。在砂轮寿命的末期，所需的磨削力可能比初期增加50%。

它的优点有以下几个方面：①初始成本比多层CBN砂轮低（虽然***终是多层砂轮的平均成本要低）。②机床可以设计的简单一些，不需要修整器、平衡器，也不需要提供不同砂轮转速的驱动。③有些上道工序的粗加工可以省略不做，直接可以砂轮磨削。④因其砂轮转速很高，故其磨削速度要比传统砂轮效率高。⑤砂轮的基体可以重复使用多次，从而降低了成本。

但其也有一些不足的地方：①寿命比多次CBN砂轮短很多，不能进行修整，其理想的磨削条件是使用油来冷却，这点很多客户不太愿意接受，因为存在健康的风险。②单块砂轮的投入成本很高，如果损坏的话得不偿失。③机床一开始使用的时候可能需要客户更小心调整以获得好的磨削效果。

（2）多层砂轮（见图2）。由铁和铝合金做成基体，上面镶有多层CBN材料，通常CBN层有5mm厚，主要应用在高精度的磨削工艺上。

它的优点有以下几个方面：①不需要提供不同砂轮转速的驱动。②更长的使用寿命，可以进行修整，故能保持磨削质量的稳定。③能提高几何精度、表面粗糙度质量和表面轮廓度。④虽然单个砂轮的初始成本很高，但因其磨削的工件数量多，所以平均成本比单层砂轮和传统砂轮低。⑤磨削效率高。

缺点也有以下几个方面：①砂轮选型比较困难，故机床前期调试耗费的时间很长。②机床更复杂，特别坚固，需要修整器和平衡仪。③其理想的磨削条件是使用油来冷却，因为存在健康的风险，故而客户不太容易被接受。④在单块砂轮上的高投入意味着高的损坏风险。⑤机床一开始使用的时候可能需要客户更小心地调整，以便获得好的磨削效果。

图 2

2.砂轮的成分

CBN砂轮由三种基本成分组成：颗粒、粘合剂和基体。

（1）颗粒。磨削颗粒是由立方氮化硼组成的，并由颗粒的大小分类。类似于传统砂轮，磨削的速度和表面粗糙度是决定颗粒大小的关键因素。

（2）粘合剂。类似于传统砂轮，粘合剂通过其硬度来分级，目前有4种等级类型：合成树脂、金属粘合剂、玻璃化及电镀型。

（3）基体。基体是砂轮的身体部分，是影响砂轮的静态和动态强度的重要部位。在高速旋转的情况下，基体应该以匀速的方式拉伸，因为高速的情况下离心力很大容易产生破坏。

下面是4种类型基体的介绍：①铝基体抗震效果差，具有非常好的散热性能和机械强度。②铝合金基体具有中等的抗振性能，散热性能较好，机械强度较好。③合成树脂基体抗振性能好，散热性能差，机械强度较好。④钢基体抗振效果差，具有非常好的散热性能和机械强度。

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