当研磨变得艰难时，重要的是结合而不是颗粒
ID 磨削大师
也许最近结合剂技术改进的最明显例子是 Meister 的3D 磨料技术。你会原谅这个双关语，但 Meister（北金斯敦，RI）已经是生产轮子的大师，可以进行困难的 ID 磨削操作，如喷油器喷嘴孔。这是一个艰难的应用，因为公差很紧，而且孔相对于直径来说很长。这迫使您在长套筒上使用小轮子进行磨削，这是一种固有的不稳定配置，因此很难避免锥度。
Meister 的副总裁兼总经理 Bruce Northrup 解释说，这三个“去to”选项是有问题的：“你可以更积极地修整以生产更锋利的轮子，但这可能会导致更粗糙的表面光洁度，所以你最终会减慢研磨速度。或者你合作可以使用较软的砂轮以获得更好的光洁度和锥度，但砂轮会更快损坏。或者您可以使用非常细的网眼砂轮。您会获得所需的光洁度和形状，但采用传统粘合的细砂轮无法在不燃烧或加载的情况下以全生产率处理先进的喷嘴材料。”
500 中的 10 µm 晶粒微米矩阵
Meister 的 3D 磨料技术将小至 10 µm 的砂粒与大至 500 µm 的孔隙结合在一起，从而在主轴上形成一个小轮子（左图） ) 磨削该喷油器喷嘴的内孔而不产生偏斜，将圆柱度和锥度提高 7 倍。Meister 的解决方案是一种名为 3D Abrasives Technolog 的新型陶瓷化产品y 将金刚石或立方氮化硼砂粒融入“有史以来最开放、自锐化的粘合矩阵”。 Meister 说，在 3D 之前，砂轮制造商在使用更小的粒度时必须降低砂轮的孔隙率（开放度）。因此，更精细的精加工砂轮孔隙率必然更低。借助 3D，Meister 可以将小至 10 µm 的晶粒粘合到孔隙大至 500 µm 的基体中。
Northrup 解释说，目标是“最大限度地减少粘合的相互作用”（相对于磨料）“与工件。粘合剂与工件的摩擦越少，产生的热量就越少，产生的力也就越小，这反过来意味着套筒轴的偏转也就越小。”与此同时，Meister 说他们已经想出如何将暴露的颗粒保留在粘合剂中，从而使砂轮保持锋利的时间比您预期的更长。
为了证明 Meister 控制的新技术的好处测试比较他们的标准陶瓷化 CBN ID 砂轮（最先进的行业基准）具有相同 CBN 类型、粒度、浓度、砂轮硬度和刀柄的 3D 砂轮。他们使用相同的机器和磨削工艺，包括修整参数。使用 3D 砂轮研磨的零件的锥度精度提高了七倍（0.22 µm 对比 1.44 µm），圆柱度精度提高了七倍（0.11 µm 对比 0.74 µm），表面光洁度几乎相同。
同样重要的是要注意 Meister 尚未使用不同的磨削参数对 3D 进行试验，尝试（例如）增加进给率以查看他们是否可以在可接受的锥度或表面光洁度成本下获得循环时间改进。但很明显，3D 磨料技术将在各种应用中推动当前的最佳实践，在这些应用中，硬质材料必须以微型精度和精细的表面进行研磨。
以近 20,000 sfm 的速度通过曲柄进行爆破
坚持Radiac（伊利诺伊州奥斯威戈）使用玻璃化 CBN 砂轮，在其 Genis 系列中提供了新的粘结剂和砂轮体。业务开发经理 Marty Prokipchak 表示，Genis 具有“更高强度的结合，具有特定的孔隙率，可将冷却剂带入研磨区，优化润湿性。这会产生更高的耐热性和轮廓保持性或形状保持性，从而能够在修整之间进行更多的研磨，从而延长砂轮的使用寿命。 Genis 轮也可以达到 100 米/秒。”
Meister 之前的 ID 研磨粘结剂（被认为是行业基准）（左）和新的、更多孔的 3D 粘结剂（右）。 3D 切削温度更低，用力更小，提高了精度和砂轮寿命。Genis 的目标是汽车行业的外圆磨削，关键应用是凸轮轴磨削和曲轴磨削ng。一名客户在Schaudt Zeus上测试52个Rockwell凸轮轴的车轮磨牙发现，GENIS在标准的玻璃化CBN产品上增加了60％的寿命。在对垃圾机进行42CRMO4曲轴（54-58 Rockwell）的测试中，直径为100 m/s（19,685平方英尺）的700毫米直径的GENIS生产了5900轴，与4200（40％增加）。
RadIAC还引入了具有碳纤维芯（GENIS CF）的变体，以减轻高达80％的体重。当然，较轻的车轮更容易安装，并且在机器的主轴上征税更少。 Prokipchak说，也许更重要的是，碳纤维芯还会抑制任何振动，减少谐波和潜在的颤动，从而改善车轮寿命和零件质量。磨料的背景层可以使Genis CF核心最多重复使用三次以降低成本。
此类应用的另一个有趣的选择是新的Noritake（Mason，Oh）玻璃化CBN Mega Life车轮。还声称“高级str”ength” 结合和更长的修整周期（使其成为“长寿命”），该砂轮在凸轮轮廓磨削中展示了令人印象深刻的结果，在 FC250 冷硬铸铁中，材料去除率高达每秒 282 mm3/mm 砂轮宽度，使用直径 350 毫米的车轮以 80 米/秒的速度运行。在 SCM435 (48 Rockwell) 的轮廓磨削中，直径为 380 毫米的 Mega-Life 砂轮在砂轮速度为 120 m/s 的情况下（横向磨削）的切削率为 183 mm3/s。与之前的砂轮相比，G 比提高了 3.5 倍。
用“瑞士奶酪”粗磨 SIC 晶圆
旭化成AeroMetal 债券是如此开放和精巧，高级销售工程师 Mark Smith 称之为“瑞士奶酪”。金属键可以固定金刚石或CBN 晶粒从 40 到 1000 µm。Asahi Diamond America（俄亥俄州西切斯特）也有一种新的多孔结合剂，可以更好地排屑。顾名思义，AeroMetal 采用金属结合剂，具有出色的砂粒保持性和耐磨性，但它的设计是开放的。正如高级销售工程师 Mark Smith 所说：“键桥看起来几乎是钢丝状的，留下了巨大的空隙。我称之为瑞士奶酪。这几乎就像铣削而不是研磨。” Asahi 可以根据应用调整孔隙率。
砂轮可以使用粒度从 40 到 1000 µm 的金刚石或立方氮化硼磨料交付。 AeroMetal 金刚石砂轮适用于硬质合金、陶瓷、蓝宝石、石英和类似应用，而 CBN 变体最适用于硬化钢和铸铁的粗磨。
在一项测试中，AeroMetal 金刚石轴向端面磨削砂轮（直径 30 毫米，粘合宽度 3 毫米，砂砾 80 微米），研磨一个圆形凹槽（直径 60 毫米×深 0.7 毫米）内部o 一块多晶碳化硅 (SiC)。砂轮以 2500 rpm 的速度旋转，在冷却液下以 600 mm/min 的进给速率螺旋移动。在每次螺旋走刀 0.01 毫米的切削深度下，砂轮的表面光洁度为 1.4 µm，砂轮磨损为 0.06 毫米。在 0.03 毫米的切削深度下，表面光洁度为 2.2 微米，砂轮磨损为 0.08 毫米。
可以弯曲的树脂粘合砂轮
Radiac/Tyrolit Genis CF 车轮采用碳纤维纤维芯可减轻高达 80% 的重量并改善减震效果。它是一种玻璃化 CBN 产品，能够以 100 米/秒的速度运行，用于精加工曲轴和其他大批量部件。Asahi 还刚刚推出了 Bright Star，这是一种用于超精加工和抛光的弹性树脂结合剂砂轮。更多孔的 BRS5 版本非常有弹性，您可以在手中弯曲轮子，尽管您会希望将它放在磨床上，这样它可以在硬质合金和其他硬质材料上获得镜面般的光洁度。
在使用平面磨床对硬质合金进行的一项测试中，直径 175 米、粒度 1000、1A1 Bright Star 砂轮以 1540 rpm 的速度运行，进给速度为 2 m/min 和 0.001 mm/pass，Ra 为 0.012 µm，Rmax 为 0.10 µm，而 Ra 为 0.08 µm 和 0.17 µm ，分别用于具有相同规格的标准树脂粘合轮。在陶瓷 (Al2O3) 上运行相同的测试，Bright Star 实现了 0.03 µm 的 Ra 和 0.41 µm 的 Rmax，而标准树脂键合分别为 0.1 µm 和 0.87 µm。在另一项测试中，Bright Star 1500 砂轮磨削了表面光洁度为 Ra 0.01 μm 和 Rmax 为 0.01 μm 的硬质合金刀片。
Asahi 表示砂轮应该非常适合半导体、玻璃、光学、硬质合金工具和医疗设备。 Bright Star 可以像任何东西一样被塑造和修整树脂粘合轮，这样会增加可能性。 Smith 说他的第一个成功是在模具车间使用 D2 钢，在那里 Bright Star 砂轮取代了使用松散磨料的劳动密集型手工抛光。
修整精度为 2 µm
Asahi 的树脂粘合金刚石 Bright Star BRS5 车轮非常有弹性，您可以在手中弯曲它。它可以在硬质合金和其他硬质材料上实现镜面般的光洁度。过程中的车轮修整或整修必然会改变车轮的轮廓。除非你使用的是平轮，并且可以依靠声学传感器或探头来定位轮子在空间中的精确位置，否则你怎么知道你在着装时对你的轮子轮廓做了什么？解决办法是用非常精确的卷装，with 一个认证的直径和半径，并要求您的机器控制根据这些值补偿修整周期。但是“精确”到底有多“精确”？一些汽车和航空航天轴承座圈、高精度齿轮、燃油喷射电枢和针阀以及其他部件的形状公差严格到 2 µm。
这就是为什么 Meister 进行了大量投资以使其微型精密 cDD 金刚石修整器，经认证的半径形状精度为两微米 (±1 µm)。 Northrup 表示，“这些独特修整器的准确度和精确度有了数量级的提高。”
Meister 的 cDD 修整器的另一个优势是，由于其独特的结构，它们在修整和锐化 CBN 砂轮方面表现出色其中高质量的 CVD 金刚石刀片巧妙地嵌入 Meister 的 hDD 多孔金属陶瓷混合键中。 Northrup 说，这种组合使滚动“the 金属结合剂的磨损特性与陶瓷砂轮的孔隙率。这很重要，因为需要为切屑去除和冷却剂流动提供孔隙率在修整中与在零件磨削中一样重要。同时，CVD 刀片固定边缘。实际上，镶嵌物使您的轮子变准并敲掉钝磨料，金刚石颗粒在后面并使结合处发痒，打开轮子。
Meister的cDD Diamond Dresser 据说是世界上唯一结合了 2 µm 半径精度和高孔隙率以实现出色砂轮刃磨的半径形状精度的修整轮。“我们发现，如果您用多孔砂轮修整金刚石或 CBN 砂轮修整工具，你会得到一个更锋利的轮子。因此，您不仅要修整车轮，而且还要将其留在一个很大的 b更好的切割条件。这使车轮的使用寿命更长，您可以缩短循环时间，这具有很多优势。典型的 CVD 修整器具有钢或黄铜主体，其作用就是摩擦轮子。”此外，他说，“这些是世界上唯一能够同时提供孔隙率和这种精度水平的修整器。”
“传统”砂轮仍有一席之地
所谓的“传统的”氧化铝磨料仍在广泛使用，因为它们不仅比超级砂轮便宜得多，而且比以往任何时候都更强大。例如，Radiac 的 CSS Ultra 在更高强度的玻璃化结合剂中使用陶瓷 Al2O 颗粒，适用于各种圆柱外径和螺纹磨削应用。例如，Prokipchak 表示，他们观察到在磨削 58–62 罗克韦尔曲轴主轴承时，与传统氧化铝砂轮相比提高了 50%。另一个案例研究显示了丝锥上的螺纹磨削（在 M6 工具中teel) 使用 Reishauer 机器。 CSS Ultra 砂轮减少了 30% 的修整并节省了 15% 的周期时间。”
Meister 的 cDD 修整器中的 CVD 刀片加强了边缘并修整了砂轮，而金刚石Prokipchak 还指出，由于超硬磨料比氧化铝轮贵得多，您“需要将轮子推到最大程度才能获得令人满意的回报，而这需要一台非常坚固的机器。”
“A 16 × 1 × 5” [405 × 25 × 125 mm] Strato Ultra 轮毂 AlO 的价格可能约为 110 美元。一个 16 × 1 × 5 的玻璃化 CBN 砂轮的价格约为 8000 至 8500 美元。也许您会使用较小的 CBN 砂轮来完成相同的工作，但您明白了。如果你有一个大批量的部分，你可以投入机器时间到那个设置，玻璃化 CBN 是要走的路。但是，如果您必须在那台机器上切换具有各种形状的众多零件，vit CBN 可能不是最佳解决方案，因为您需要为每种需要磨削的形状使用不同的 vit CBN 砂轮。在 vit CBN 砂轮中更改形状并不划算。”
本文首次发表于 2016 年 11 月版的《制造工程》杂志。
