磨削技术加工在石材等建材行业的应用

当今制造业正在急切地寻找替代磨削的方案。一些正在试验用来提高零件生产效率的“新”方案包括：硬切削、干切削、耐磨涂层刀具和高速切削等。

　　但应指出，“高速”两字对磨削并不陌生。砂轮的常规运行表面线速度达1829m/min，高速超硬磨料砂轮的生产实用速度达4572～10668m/min，而实验室里在磨削专用设备上的速度则可达到18288m/min——仅稍低于声速。

　　工业界不喜欢磨削的部分原因是对它不了解。超硬磨料和缓进给磨削工艺不论从技术或经济角度看，都可与铣削、拉削、刨削以及某些情况下的车削相匹敌。但制造企业enterprise/中有很多人，他们的知识停留在传统加工技术水平上，往往对磨削采取排斥的态度。但随着新材料的推进(如陶瓷、晶须强化金属和强化聚合材料、多层金属和非金属的压合材料)，磨削经常是唯一可行的加工方法。

　　如果采用适当的结合剂，就可以使得磨粒在加工过程中的脱落和自砺过程得到控制。并且砂轮变钝或出现粉屑状载荷时，可以在机床上修整。这些优点在其它的加工方法中都是难以做到的。

　　砂轮可以使加工表面的公差达到数万分之一的数量级(微米级)，同时还能使表面光洁度和切削纹理达到最佳状态。
不巧的是，长期以来，磨削一直被看作是一种“艺术”。直到最近的40～50年间，通过研究人员持续地对磨削加工过程进行研究，开发了新的、改进的磨料、粘结剂体系和各种磨削液。这些成果的取得，使得磨削加工进入了科学王国。

　　磨料的种类

　　磨料可分为两大类：普通磨料(如氧化铝、碳化硅等)和超硬磨料(金刚石、立方氮化硼等)。

　　CBN和金则石比普通磨料更硬、更耐磨，但非常昂贵。同时，超硬磨料是优良的导热体(金刚石的导热性是铜的6倍)，而普通磨料是陶瓷材料，所以是绝热的。

　　超硬磨料还具有很高的热扩散性，就是有迅速散热的能力。这一特性使超硬磨料具有“冷切削”的本性。超硬磨料的抗磨性能也大大优于普通磨料，但超硬磨料具备的这些特性也并不意味着它们就适用于所有的磨削工序。
　　每种磨料都有其最适当的使用领域，所以了解每种磨料的特点十分重要。例如，氧化铝陶瓷磨料——有时称作晶种凝胶(SG)磨料或陶瓷磨料——通常比熔融(普通)氧化铝有更好的抗磨性和形状保持性。但陶瓷磨料也有其最适当的使用领域。

　　氧化铝：Al2O3是最便宜的磨料。磨削淬硬钢时性能很好，在连续修整的条件下，也能磨削镍基超级合金，Al2O3对各种磨削条件有很好的适应性，如软的和硬的材料，轻切削和重切削等，并能磨出很高的表面光洁度。

　　陶瓷氧化铝：陶瓷氧化铝强度很高，所以最适用于每颗磨粒的切削力负荷较高的场合。陶瓷氧化铝在外圆磨削和大平面往复磨削淬硬钢时，其效果很好。但它不适于切削弧线长、单颗磨粒负荷力较小之处，如内圆磨、缓进给磨等。

　　但经过“拉伸”改制的陶瓷氧化铝磨粒，甚至在切削弧线长的情况下，也可用于加工粘性的不锈钢、高温合金等，此时磨粒的形状比(长阔比)达到5。

　　陶瓷氧化铝磨粒的性能可以通过加入部分脆性的熔融氧化铝形成复合磨料砂轮得到改善。此时，需要知道砂轮在工件上的切削弧长度，以便有针对性地确定砂轮配比。

　　碳化硅：SiC磨料具有天然锋利的形状。适于磨削硬质材料(如硬质合金)。因为其锋利，使它也适于加工很软的材料，如铝、聚合物、橡胶以及低强度钢、铜合金和塑料等软材料。

　　金刚石：天然和人造金刚石都可用于磨削。金刚石是碳的一种超高硬度形态，因它对铁有亲合性(钢是铁和碳的合金)而形成快速磨损，所以不适于加工黑色金属材料，但金刚石特别适用于有色金属材料、钛、陶瓷和金属陶瓷的磨削加工。

　　立方氮化硼：CBN像金刚石一样，是一种非常昂贵的磨料。一个超硬磨料砂轮的价格比普通磨料的砂轮要贵50倍以上，但其使用寿命比普通砂轮要高100倍以上，即使磨削最硬的钢，也只有轻微磨损。石材加工设备
　　CBN 最适于加工黑色金属材料，特别是在要求长时间保持砂轮形状的场合，如轴承内滚道的磨削。另外，CBN较适于不经常更换砂轮的工序，因为小批量和砂轮更换，在安装时都要修整，这是导致砂轮消耗的主要因素。因为CBN在高温时和水接触要起反应，并加速磨损，所以要用乙二醇或油。