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导 读

CBN （Cubic boron nitride，立方氮化硼）是一种硬度仅次于金刚石的磨料。CBN砂轮具有磨削效率高，加工精度高，使用寿命长等诸多优点，特别是陶瓷结合剂CBN砂轮的应用大大推动了研磨加工的进程，也非常适用于轴承零件的磨削加工。如何实现CBN砂轮的高质量磨削，设备、工具、材料、磨削条件、磨削液、加工环境等因素都不能忽略。
       01 CBN砂轮和普通砂轮的对比

        普通砂轮的磨削能力（单位时间内磨削的横截面积）一般为1～3 mm3 /（mm·s）。其采用氧化铝或碳化硅磨粒，硬度为2100～2500 HK，将磨粒固结在一起的结合剂强度较低，因磨削力和自锐性，磨粒常会破碎和脱落，砂轮表面状态经常发生变化、砂轮使用寿命短且需经常修整，加工效率低。
        CBN砂轮的磨削能力为1～15 mm3 /（mm·s），CBN磨粒的硬度为4700HK，使用高强度结合剂（陶瓷结合剂）将CBN磨粒固结在一起，磨粒破碎或脱落的发生率很低。因此，随着加工的进行，砂轮表面状态的变化很小，磨削精度可保持更长时间。
        02 磨削表面纹理
        高质量磨削的关键点即磨削表面纹理。不仅要保证表面粗糙度、直线度、圆度和其他磨削精度，而且要保证当光从磨削表面反射时的美观性。对于CBN砂轮，即使表面粗糙度与使用常规砂轮相同，在垂直方向上颤振可能更易出现磨削条纹（振纹），在磨削方向上可能出现均匀的鳞状花纹。

        03 如何实现CBN砂轮的高质量磨削
        磨削表面受设备、工具、材料、磨削条件、磨削液、加工环境等诸多因素的影响，忽略这些因素就无法获得高质量的磨削表面。为了使用CBN砂轮实现高质量磨削，需要采取措施：

        1） 建立表面纹理的可视化测量技术/分析方法使用光学干涉非接触式三维轮廓仪对测量数据添加多种分析方法,从而能真实再现、测量和分析鳞状花纹。定量地将磨削表面的实际变化与造成不良表面纹理的因素相联系，并根据问题因素的贡献率有效地改善表面纹理。

        2） 分析造成不良表面纹理的因素通过对磨削横截面的测量，基于设备规格和磨削条件等对表面不均匀性进行频率分析，确定出现振纹和鳞状花纹的原因，结果表明，主要与砂轮转频有关，影响因素包括：砂轮主轴旋转系统的振动、砂轮校正、磨削条件和磨削力等。
        04 CBN砂轮高质量磨削技术的发展
        1）完善的减振对策为了减少微量横向进给加工过程中与设备相关因素引起的振动，测量轮轴、电动机和皮带轮各自的振幅，校正动平衡后对这些部件进行组装，最终建立完善的振动对策，将在靠近磨削点的砂轮前部的振动控制在设定的水平。

        2）高精度修整技术
        在CBN砂轮切削刃的修形过程中，使用旋转式金刚石修整器得到锋利的砂轮切削刃，并通过调整刃口大小使其均匀，以优化修形状态。

        3）表面纹理的优化算法在磨削旋转工件时尽量减小砂轮与工件的相对振动，但不能完全消除。对于扰动引起的受迫振动和由切削性能变化引起的自激振动，使用算法可降低磨削表面的不均匀性。

        4）低磨削力砂轮的研制为了保证在微小进给量下使最终的磨削表面均匀化，研制减小磨削力的CBN砂轮。为了保证砂轮的切削性能，将重点放在磨粒类型、磨粒形状、降低黏合剂含量和改进黏合剂上。

        作者：[日]H.MORITA

        来源：《JTEKT ENGINEERING JOURNAL》