工業化國家在研發CBN磨削技術時的一個顯著特點是將CBN磨料、磨具、磨床和磨削工藝作為一個系統工程來進行的。如美國在20世紀90年代初，為解決凸輪軸的CBN磨削技術，聯合了GE公司(CBN磨料)、Norton公司(磨具)和Landis公司(磨床)三家本行業的頂級公司共同攻關。他們最終是以高速CBN砂輪、高速數控(kong)CBN專用磨床(chuang)和CBN磨削工(gong)藝一整套(tao)技術提供給市(shi)場。

　　在(zai)凸(tu)輪軸的(de)磨削(xue)系統中(zhong)，必須(xu)同(tong)時考慮(lv)到CBN砂輪制(zhi)造(zao)和應用技術所涉及(ji)的(de)各方(fang)面(mian)的(de)影響因(yin)素(su)，才會最終得到令人滿意的(de)磨削(xue)結果。凸(tu)輪軸CBN磨削(xue)技術的(de)重(zhong)要(yao)影響因(yin)素(su)主要(yao)有：

　　CBN砂輪

　　性能優越的砂輪必(bi)須同時具(ju)備磨(mo)削鋒(feng)利(li)、自銳性好和耐用度高等特征。在制(zhi)造和選擇砂輪時主要(yao)考(kao)慮結合劑(ji)、磨(mo)料、砂輪濃度和磨(mo)具(ju)硬度。

　　1、結合劑

　　在(zai)CBN磨(mo)(mo)具(ju)(ju)(ju)的(de)四種結(jie)合劑(ji)(ji)(樹脂、陶(tao)瓷(ci)、金屬(shu)、電鍍)中，以陶(tao)瓷(ci)結(jie)合劑(ji)(ji)的(de)CBN磨(mo)(mo)具(ju)(ju)(ju)發展最(zui)快。在(zai)世界范圍(wei)內，陶(tao)瓷(ci)CBN磨(mo)(mo)具(ju)(ju)(ju)的(de)比例已(yi)由20世紀80年代的(de)4%上升(sheng)到現在(zai)的(de)50%以上，增速迅猛。由于(yu)陶(tao)瓷(ci)CBN磨(mo)(mo)具(ju)(ju)(ju)具(ju)(ju)(ju)有(you)磨(mo)(mo)削(xue)效率(lv)高(gao)(gao)、形狀(zhuang)保持(chi)性好、耐用(yong)(yong)度高(gao)(gao)、易于(yu)修整、磨(mo)(mo)料利(li)用(yong)(yong)率(lv)高(gao)(gao)(為75%以上，其余類型(xing)結(jie)合劑(ji)(ji)為50～60%)、砂輪使用(yong)(yong)壽命長(chang)等優勢(shi)，因而(er)成(cheng)為高(gao)(gao)效、高(gao)(gao)精度磨(mo)(mo)削(xue)的(de)首選磨(mo)(mo)具(ju)(ju)(ju)。目前，用(yong)(yong)于(yu)凸輪軸磨(mo)(mo)削(xue)的(de)CBN砂輪全部采用(yong)(yong)陶(tao)瓷(ci)結(jie)合劑(ji)(ji)。

　　2、磨料選擇

　　在磨削加工中，磨料是磨具中的主體，其性能好壞直接影響磨削效果。CBN磨料與剛玉磨(mo)料相比，具(ju)有更(geng)高的(de)(de)(de)(de)硬(ying)度(du)(du)和(he)(he)(he)強(qiang)度(du)(du)(見(jian)表4)，因而(er)切削(xue)(xue)(xue)鋒(feng)利且耐磨(mo)。在凸輪軸加工(gong)這(zhe)樣高強(qiang)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)磨(mo)削(xue)(xue)(xue)情況(kuang)下，使(shi)用(yong)CBN磨(mo)料是最(zui)佳選擇。不(bu)同(tong)(tong)(tong)牌(pai)號的(de)(de)(de)(de)CBN磨(mo)料，因制造工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)(tong)，其晶體形態、顆(ke)粒形狀也(ye)各(ge)不(bu)相同(tong)(tong)(tong)，它們各(ge)自具(ju)有不(bu)同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)、熱(re)穩定性、耐化學侵蝕性和(he)(he)(he)破(po)碎(sui)特性。應根據(ju)結合(he)劑的(de)(de)(de)(de)種類、磨(mo)削(xue)(xue)(xue)工(gong)件和(he)(he)(he)磨(mo)削(xue)(xue)(xue)方式的(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)(tong)，選擇不(bu)同(tong)(tong)(tong)牌(pai)號的(de)(de)(de)(de)磨(mo)料。需要指出的(de)(de)(de)(de)是，CBN磨(mo)料在高溫下易與水和(he)(he)(he)堿性氧化物發生化學反應而(er)使(shi)其結構受到(dao)破(po)壞，這(zhe)是在選擇磨(mo)削(xue)(xue)(xue)液的(de)(de)(de)(de)種類、壓(ya)力和(he)(he)(he)流量時必(bi)須(xu)考慮的(de)(de)(de)(de)因素。

　　3、濃度

　　砂(sha)輪(lun)(lun)(lun)濃(nong)度的(de)高(gao)低表示在磨(mo)(mo)削(xue)時(shi)砂(sha)輪(lun)(lun)(lun)工(gong)作面(mian)單位面(mian)積上參加磨(mo)(mo)削(xue)的(de)磨(mo)(mo)粒數(shu)的(de)多少，高(gao)濃(nong)度可(ke)帶來高(gao)的(de)磨(mo)(mo)削(xue)比，200%濃(nong)度比100%濃(nong)度砂(sha)輪(lun)(lun)(lun)壽命長4～5倍。目(mu)前，高(gao)速、高(gao)效磨(mo)(mo)削(xue)均采用較(jiao)高(gao)的(de)砂(sha)輪(lun)(lun)(lun)濃(nong)度，如進(jin)口磨(mo)(mo)凸輪(lun)(lun)(lun)軸(zhou)磨(mo)(mo)床(chuang)配套的(de)陶瓷CBN砂(sha)輪(lun)(lun)(lun)濃(nong)度一般均為200%。

　　4、硬度

　　磨具的硬度等級表示結合劑對磨料把持力的大小，它是制造商工藝控制的重要指標，也是用戶選擇磨具性能的主要參數。砂輪硬度均勻和穩定及硬度高低的合理選擇是保證磨削質量的重要前提。國外陶瓷CBN砂輪一般有3～7個硬度等級可供選擇，國內目前尚未制訂CBN砂輪(包括金剛石磨具)的硬(ying)度檢(jian)驗(yan)標(biao)準(zhun)，制造商僅(jin)以配方(fang)硬(ying)度進行控制。

　　磨床

　　砂輪作為(wei)(wei)以(yi)磨(mo)床(chuang)為(wei)(wei)中心的(de)磨(mo)削(xue)(xue)體系中的(de)一(yi)個附件(jian)，只有(you)通(tong)過磨(mo)床(chuang)所具(ju)有(you)的(de)優異特性并優化(hua)各種磨(mo)削(xue)(xue)參數(shu)，才能(neng)最(zui)大限度地發揮優勢，對CBN磨(mo)削(xue)(xue)來說(shuo)尤其如此。

　　1、高速度

　　提(ti)高(gao)(gao)砂輪(lun)的(de)工(gong)作線速度(du)可明顯提(ti)高(gao)(gao)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)效率和(he)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)比，降(jiang)低(di)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)力(li)，從而降(jiang)低(di)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)成本。如使用(yong)陶瓷CBN砂輪(lun)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)凸輪(lun)軸，當砂輪(lun)速度(du)從80m/s提(ti)高(gao)(gao)到160m/s時(shi)，磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)時(shi)間(jian)相同，則修整間(jian)隔(耐用(yong)度(du))增加2倍;當砂輪(lun)速度(du)由35m/s增加至60m/s時(shi)，在不同的(de)單位金屬去除率(Q′w)情況下，法向(xiang)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)力(li)(F′n)均減小1/3左右(you)。CBN砂輪(lun)因其結構特點(dian)及CBN磨(mo)(mo)料的(de)特性，為高(gao)(gao)速、超高(gao)(gao)速磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)提(ti)供了可能。80～125m/s的(de)使用(yong)速度(du)已(yi)成為目前國內進口(kou)的(de)CBN專(zhuan)用(yong)凸輪(lun)軸磨(mo)(mo)床基本特征之一。在條件允(yun)許的(de)情況下，使用(yong)盡(jin)可能高(gao)(gao)的(de)速度(du)是(shi)提(ti)高(gao)(gao)CBN磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)技術性和(he)經濟性的(de)重要(yao)前提(ti)。

　　2、機床的高(gao)剛性和抗震(zhen)性

　　高(gao)速磨(mo)削(xue)(xue)(xue)和CBN砂輪(lun)磨(mo)削(xue)(xue)(xue)的(de)(de)特(te)點，要(yao)求機(ji)床(chuang)(chuang)主軸(zhou)和整體(ti)要(yao)具有很高(gao)的(de)(de)剛(gang)性(xing)(xing)和良好的(de)(de)抗(kang)震性(xing)(xing)，從而保證磨(mo)削(xue)(xue)(xue)工件的(de)(de)精(jing)度和表(biao)面(mian)(mian)質量，這是CBN高(gao)速磨(mo)削(xue)(xue)(xue)技術中對磨(mo)床(chuang)(chuang)的(de)(de)基本(ben)要(yao)求。不(bu)(bu)具備(bei)這些條件，在(zai)使用(yong)CBN砂輪(lun)時，要(yao)想獲得(de)更高(gao)的(de)(de)金屬去除量，工件的(de)(de)幾何精(jing)度和表(biao)面(mian)(mian)質量就會變(bian)差(cha)(cha)。波紋(wen)是常見的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)質量缺陷，它是由振動產生(sheng)的(de)(de)。引起(qi)振動的(de)(de)原因有多種，包括(kuo)機(ji)床(chuang)(chuang)剛(gang)性(xing)(xing)低(di)、抗(kang)震性(xing)(xing)差(cha)(cha)、機(ji)床(chuang)(chuang)共振或砂輪(lun)參數(shu)設計不(bu)(bu)合理造成磨(mo)削(xue)(xue)(xue)力過大(da)等。有資料顯示：機(ji)床(chuang)(chuang)的(de)(de)剛(gang)度應不(bu)(bu)小于(yu)100N/0.001mm的(de)(de)數(shu)量級為好。

　　修整

　　使(shi)(shi)用金(jin)剛石滾(gun)輪(lun)修(xiu)整(zheng)，不僅可提高(gao)修(xiu)整(zheng)效(xiao)率，更重要的(de)(de)是可獲(huo)得較好的(de)(de)砂輪(lun)形貌(mao)。使(shi)(shi)用其他修(xiu)整(zheng)工具，很難完成對(dui)高(gao)硬度砂輪(lun)表(biao)(biao)面的(de)(de)修(xiu)整(zheng)。修(xiu)整(zheng)裝置的(de)(de)進給精(jing)度要高(gao)，每次進給量(liang)應在mm級(ji)，過量(liang)的(de)(de)修(xiu)整(zheng)既影(ying)響磨(mo)削質(zhi)量(liang)又會大大減少砂輪(lun)使(shi)(shi)用壽命。修(xiu)整(zheng)速比Vr /Vc是修(xiu)整(zheng)工藝中一個重要的(de)(de)參數，它的(de)(de)改變會使(shi)(shi)砂輪(lun)表(biao)(biao)面形貌(mao)顯著變化，并最終(zhong)影(ying)響到工件的(de)(de)表(biao)(biao)面質(zhi)量(liang)。

　　冷(leng)卻液

　　在(zai)磨削過程(cheng)中(zhong)，90%以(yi)上的(de)(de)(de)能(neng)量轉化為熱能(neng)，這些熱必(bi)須(xu)被(bei)冷(leng)(leng)卻液最大限度(du)地吸收，否則工(gong)件(jian)就會被(bei)燒傷(shang)。對(dui)CBN砂輪來(lai)講，還(huan)要考慮(lv)CBN磨料(liao)(liao)與(yu)水(shui)在(zai)高(gao)溫下所(suo)產生的(de)(de)(de)化學反應對(dui)磨料(liao)(liao)的(de)(de)(de)破壞(huai)。正(zheng)確選擇(ze)冷(leng)(leng)卻液種類和冷(leng)(leng)卻工(gong)藝(yi)參數，往(wang)往(wang)會收到事半功倍的(de)(de)(de)效(xiao)果。不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)卻液，會使砂輪的(de)(de)(de)磨削比相(xiang)差幾倍甚至十幾倍。表5為冷(leng)(leng)卻液對(dui)CBN砂輪的(de)(de)(de)影響，結(jie)果表明(ming)砂輪在(zai)磨削過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)機械磨損、化學侵蝕(shi)和熱損傷(shang)的(de)(de)(de)程(cheng)度(du)與(yu)冷(leng)(leng)卻效(xiao)果密切(qie)相(xiang)關。

　　問題和建議

　　目前，國內在(zai)將凸輪(lun)軸的(de)CBN磨削技術推向市(shi)場的(de)過程中的(de)制約因(yin)素主要體(ti)現在(zai)如下幾個方面：

　　1、進(jin)口(kou)(kou)的(de)磨床和配套的(de)CBN砂輪價格昂貴，磨床價格是(shi)國內(nei)普通(tong)凸輪軸磨床的(de)10倍左(zuo)右，是(shi)國內(nei)研制同類磨床的(de)3～4倍;進(jin)口(kou)(kou)CBN砂輪的(de)價格是(shi)國內(nei)同類砂輪的(de)3～5倍，使得在(zai)國內(nei)市場的(de)進(jin)一(yi)步(bu)推廣受到成本方面(mian)的(de)制約(yue)。

　　2、國(guo)產(chan)凸輪(lun)軸加(jia)工用(yong)的(de)(de)磨床(chuang)大(da)多數(shu)速度低(di)，其精度、剛性、抗振性、修整、冷卻(que)等條(tiao)件均不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)使用(yong)CBN砂輪(lun)的(de)(de)要求(qiu)。因(yin)此，在使用(yong)CBN砂輪(lun)時，往往得不(bu)到期望的(de)(de)效果。

　　3、國內CBN砂(sha)(sha)輪的主要磨削性能已達到國外同類產品水平(ping)，只是在砂(sha)(sha)輪的耐用(yong)度、使用(yong)壽(shou)命(ming)和質量(liang)穩(wen)定、適應性方面略低，但(dan)價(jia)格較低，因而(er)有著較高的性價(jia)比，其技(ji)術和經濟性已為國內許多(duo)汽車主機廠和配套廠所認可，但(dan)仍需進一步提高CBN砂(sha)(sha)輪制(zhi)造技(ji)術水平(ping)。

　　4、新技(ji)術宣(xuan)傳力度不夠，部分企(qi)業因循(xun)守舊，對(dui)新工藝的需求(qiu)不強烈，對(dui)提(ti)高生產效率(lv)和(he)加工質量不重視，是這項(xiang)技(ji)術推廣的外部制(zhi)約(yue)因素。

　　為此，提出以下(xia)幾(ji)點建議(yi)：

　　1、加快開發國產CBN專(zhuan)用高速數控凸輪磨床，重點解決其(qi)剛性和抗(kang)振性的(de)關鍵(jian)技術(shu)(shu)，首先(xian)使80m/s的(de)磨床盡快投放(fang)市場，使其(qi)技術(shu)(shu)性和經(jing)濟性能滿(man)足大多數中小企業的(de)需(xu)要。在此(ci)基礎上，再開發速度(du)更高、性能更完善(shan)的(de)產品。

　　2、CBN砂(sha)輪(lun)的(de)研(yan)究應(ying)立足于提(ti)高性能、完善工藝、穩定質量和(he)批量化生產(chan)。應(ying)加強基礎理論研(yan)究和(he)專用設(she)備(bei)的(de)研(yan)發。通(tong)過為進(jin)口(kou)(kou)磨床(chuang)配套砂(sha)輪(lun)的(de)研(yan)制(zhi)解決(jue)其制(zhi)造(zao)的(de)關鍵技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)，滿足進(jin)口(kou)(kou)砂(sha)輪(lun)國產(chan)化的(de)需要(yao)。同時，考慮到目(mu)前國產(chan)凸輪(lun)軸(zhou)磨床(chuang)的(de)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)現(xian)狀，在(zai)CBN砂(sha)輪(lun)制(zhi)造(zao)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)參數的(de)設(she)計(ji)上盡(jin)量滿足這部分磨床(chuang)使用CBN砂(sha)輪(lun)的(de)要(yao)求(qiu)，使CBN磨削盡(jin)可能地發揮最大(da)效果。

　　3、在(zai)磨床、磨具制造(zao)和(he)用(yong)戶之(zhi)間建立緊密聯系，加強溝通和(he)協作，共同促進(jin)CBN磨削技術的不斷提(ti)高。