关于磨削替代方案的论据和测试数据。
Norton 高级应用工程组最近的一项努力表明，对于难加工材料，磨削可能是一种经济的替代方案加工过程。 Norton Vitrium³ 砂轮实现的高去除率提供了一个强大而可靠的过程，该过程可以轻松实现自动化，并且不易受传统加工过程中因过早或不可预测的工具故障而导致的可变性的影响。实现这些高材料去除率所需的功率明显低于传统磨削工艺，仅比传统机加工工艺高两到三倍。
机器设置用于在 Higgins Grinding 进行试运行技术中心。许多航空航天部件应用于高涡轮机的低压部分由高镍高温合金制成，可以使用粉末冶金技术铸造、锻造或烧结。这些合金因其高强度、耐腐蚀和耐疲劳性以及低导热性而难以加工。提高发动机性能的相同属性也导致合金更难加工。许多这些部件在生产成品部件时要去除其原始重量的三分之二，而车削、铣削和拉削工艺传统上用于去除大部分或全部材料。
工具失效
在加工高镍合金时，刀具失效主要是由于刀具刃口因崩刃或塑性变形而损坏，或在切削深度线处出现缺口而发生。这些材料在高温下还对刀具材料具有化学亲和力，导致工件材料焊接到切削刃上e.焊接材料在切削过程中可能会随机断裂，带走一小部分切削刃，导致刀具寿命缩短。加工这些材料时遇到的较高温度也会导致在零件表面形成加工硬化层。在随后的走刀过程中，该硬化层会导致刀具磨损增加，称为切深槽口。如果这个缺口太大，该工具可能会发生灾难性的故障。这些合金会产生长切屑，当切屑未从切削区清除时，它们会卡在工件和刀具之间，从而损坏刀具。如果一个部件有一个中断的表面，刀具的反复进入和退出也会导致力和温度冲击，从而进一步缩短刀具寿命，特别是在陶瓷切削刀具的情况下。结合起来，这些失效模式导致不可预测的工具寿命。
打开 TG2 砂轮结构（左）与 38A 砂轮对比。如果工具在最终尺寸或接近最终尺寸时失效，然后将零件从生产中移除并送去审查以确定最终零件性能是否受到影响。此外，要求操作员在进行最后一次加工时不要对刀片进行分度以避免在零件表面留下痕迹。因此，尽量减少为了减少生产中断并最大限度地降低损坏这些高价值零件的风险，发动机制造商通常对刀具寿命和操作参数使用保守值。他们还采用比传统高速加工更低的切削速度，这不利于生产率。
采用较低切削速度的另一个原因是为了保持部件的表面完整性。如果加工参数过于激进或刀具在切削中停留的时间过长，切削温度会升高并导致白层的形成呃。白层的产生是由于工作表面的快速加热和冷却引起的相变，表面剧烈塑性变形引起的晶粒细化，以及工作表面与环境的化学反应。白层显着影响零件的疲劳寿命，从而降低零件的使用寿命。
车轮容量测试
测试在 Norton Higgins 磨削技术中心对 IN718 材料进行展示结合 Norton Vitrium³ 粘合剂和高纵横比 TG2 颗粒的最新砂轮技术的能力。二分之一英寸（12.7 毫米）宽、深 3/4 英寸（19.1 毫米）的槽被磨成两个堆叠的 1 英寸（25.4 毫米）厚的零件。去除率逐渐增加，直到出现视觉烧伤或过度的砂轮角断裂。
过去，由于空间不足等多种因素，磨削工艺无法达到高切削率在轮面上容纳大量材料、过早变钝和断裂的弱晶粒，或占据轮体积大部分并过早释放晶粒的弱结合剂。在没有足够空间的轮子中，切屑会堆积到轮子的表面，这些切屑会摩擦零件表面，从而增加摩擦热，从而损坏零件表面。采用新型 Norton Vitrium³ 粘合剂制成的车轮及其 TG2 纹理标志着克服车轮构造限制的重要一步。 Norton Vitrium³ 粘合剂能够在非常高的力下固定在 TG2 颗粒上，同时由于粘合剂的化学成分在砂轮中占据的体积较小。这种较低的结合含量，以及高纵横比 TG2 晶粒的天然孔隙率，意味着有更多的空间来容纳冷却液和更大体积的切屑。
TG2 晶粒是通过溶胶-凝胶挤压制造的产生坚硬、坚韧的微晶砂砾的过程比例约为8：1。与在低到中等力下会破裂的标准氧化铝颗粒不同，TG2 颗粒更坚韧且不易碎，并且在承受高力时会倾向于微断裂，从而形成新的锋利切削刃。由于高纵横比晶粒的天然低松散堆积密度，用 TG2 晶粒制成的砂轮具有开放式结构，为冷却液和排屑提供了更大的空间。
右侧槽口有明显毛刺用镀层 CBN 砂轮研磨；所有其他槽均采用 Vitrium³ 结合砂轮研磨。在希金斯研磨技术中心进行的测试以每英寸砂轮宽度每分钟 1 in.³ 的特定材料去除率开始，这与目前使用的镀层材料去除率相当cBN 砂轮。随着去除率的增加，功率增加；然而，比研磨能量或去除一立方英寸材料的能量显着降低。
了解高去除率如何影响砂轮寿命和成本很重要，因为砂轮在我们研磨时会磨损或损坏材料。砂轮寿命通常用去除的材料体积与砂轮损失体积之比表示，称为 G 比。与其他研磨工艺和砂轮不同，异常高的去除率并没有导致这些 Norton Vitrium³ 砂轮以明显更高的速度发生故障。形状损失是另一个值得关注的领域，因为对于任何槽磨削工艺，轮角半径都需要在修整/修整过程中恢复。车轮寿命的计算方法是加上研磨期间发生的磨损和恢复形状所需的修整量。
飞行关键部件
由于所有旋转发动机部件都被认为是飞行关键部件，因此这些组件必须满足严格的表面热损伤和滥用加工的完整性标准。诺顿的工程师与一个在检查机加工和地面航空航天部件方面经验丰富的独立实验室签约，以检查地面槽，结果没有发现热损坏或白层的迹象。此外，任何槽的表面变形和应变深度均不超过 0.001 英寸（0.025 毫米）。
通过设计具有最新 Norton Vitrium³ 粘合剂和高纵横比 TG2 晶粒的砂轮，客户有一个新的解决方案可用于将高镍铸件、锻件或锻造毛坯加工成接近最终形状。由于砂轮可以在机器上进行修整，并且不易因边缘断裂或切深缺口而导致灾难性故障，因此磨削为重型切削工艺带来了新的可靠性和一致性水平。然后，诺顿标准粘合或超级研磨产品可以快速轻松地完成组件，同时保持强度我们航空航天客户的 ict 表面完整性要求。
