由于立方氮化硼具有硬度高、耐磨性好、熱穩定性好，在高溫下與鐵族材料不發生化學反應等優點，已在各類磨削工具中得到了廣泛的應用。陶瓷結合劑CBN砂輪作為一類高速、高效、高精、低成本、低污染的高性能磨具產(chan)品，成為近年來世界(jie)磨具研究(jiu)和(he)產(chan)品開發的重點(dian)。

    1、納米陶瓷結合劑CBN砂輪

    陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)開發研究是陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)CBN砂(sha)輪制造(zao)的(de)(de)(de)(de)基(ji)本前提。高(gao)性(xing)(xing)能陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)是制造(zao)高(gao)性(xing)(xing)能陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)CBN砂(sha)輪的(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)[1]。傳(chuan)統的(de)(de)(de)(de)陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)普遍存在燒結(jie)(jie)(jie)(jie)溫度(du)(du)(du)(du)高(gao)、強(qiang)度(du)(du)(du)(du)低等(deng)缺陷[2]。納米(mi)陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)由于其(qi)具有粒度(du)(du)(du)(du)小(xiao)、比表面積大(da)、燒結(jie)(jie)(jie)(jie)溫度(du)(du)(du)(du)低、強(qiang)度(du)(du)(du)(du)高(gao)、韌性(xing)(xing)好等(deng)優(you)點(dian)，有望(wang)解決(jue)目前傳(chuan)統陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)燒結(jie)(jie)(jie)(jie)溫度(du)(du)(du)(du)和強(qiang)度(du)(du)(du)(du)之間的(de)(de)(de)(de)矛盾(dun)問題，提高(gao)陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)CBN砂(sha)輪的(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)能，進(jin)一步拓(tuo)寬(kuan)CBN砂(sha)輪的(de)(de)(de)(de)應用范圍。納米(mi)陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)是一種新(xin)型的(de)(de)(de)(de)超硬磨具結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)，除(chu)具有傳(chuan)統陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)優(you)點(dian)之外，還(huan)具有如下獨特的(de)(de)(de)(de)特點(dian)[3]:

    (1)納米陶瓷結合劑不僅可以用于超細CBN微粉砂輪的制造，解決常規陶瓷結合劑分布不均勻，對CBN磨料把持力小的問題，而且還(huan)可以解決(jue)粗顆粒的CBN砂輪容(rong)易(yi)產生工具強度低和磨粒把持力不(bu)足問題。

    (2)納米陶(tao)瓷結(jie)合(he)劑(ji)引入(ru)納米級顆(ke)粒、片晶、晶須和纖維等笫二相，不僅降低了CBN磨具的陶(tao)瓷溫度，而且結(jie)合(he)劑(ji)的韌性(xing)大(da)大(da)提高，有效解決了CBN磨料—傳統(tong)陶(tao)瓷結(jie)合(he)劑(ji)界面應力問題，使得粗(cu)顆(ke)粒工具的強度大(da)大(da)提高。

    (3)納(na)(na)(na)米陶瓷(ci)結合(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)比(bi)普通結合(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)具有更低(di)的(de)(de)(de)軟(ruan)(ruan)化(hua)溫度和更好(hao)的(de)(de)(de)韌性(xing)。低(di)的(de)(de)(de)軟(ruan)(ruan)化(hua)溫度使得納(na)(na)(na)米陶瓷(ci)結合(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)燒結比(bi)普通結合(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)燒結更加致密(mi)化(hua)，而(er)好(hao)的(de)(de)(de)韌性(xing)提高了納(na)(na)(na)米結合(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)拉應力承受極(ji)限。

    與傳統的(de)陶瓷結合(he)劑(ji)相(xiang)比(bi)，盡(jin)管(guan)納(na)米陶瓷結合(he)劑(ji)具有強(qiang)度高、韌性(xing)好、燒結溫度低等優(you)點，但由于(yu)其粒度較小、比(bi)表面(mian)積大，在(zai)CBN砂輪制備過程中(zhong)還存(cun)在(zai)一些問題(ti)，具體表現在(zai)以(yi)下幾方面(mian):

 ;   (1)由于納米陶瓷(ci)結合(he)劑的細粒度(du)及極大比表面積、外觀膨松、密度(du)較低，這可能(neng)對磨具的成型帶來(lai)一定的困(kun)難。

    (2)納米陶瓷結合(he)劑單組(zu)份粉體(ti)制備比較容易，但問題是在后(hou)續(xu)球磨混合(he)的(de)過程中如何保證其分散性良好且均(jun)勻分布。　

    (3)由于納米顆(ke)粒的活性較(jiao)高(gao)，燒(shao)結過(guo)程中(zhong)易出現晶粒的異(yi)常長大且難(nan)以(yi)致(zhi)密(mi)等缺點。

    2 消失模鑄造法制備鑄鐵基CBN砂輪

    采用(yong)(yong)真空消(xiao)失(shi)模鑄造(zao)這種(zhong)液態(tai)成型技術(shu)(shu)制(zhi)備(bei)高(gao)強度鑄鐵基(ji)CBN砂(sha)(sha)輪(lun)，由于液態(tai)金(jin)屬凝(ning)固(gu)時(shi)產生收縮，將(jiang)有利于增(zeng)大胎體對(dui)CBN磨粒(li)(li)的(de)機械把(ba)持作用(yong)(yong)，同時(shi)可能有利于結(jie)合(he)劑和磨粒(li)(li)之間形成牢固(gu)的(de)冶金(jin)結(jie)合(he)，從而(er)提高(gao)胎體對(dui)磨粒(li)(li)的(de)把(ba)持作用(yong)(yong)。消(xiao)失(shi)模鑄造(zao)法(fa)制(zhi)備(bei)鑄鐵基(ji)CBN砂(sha)(sha)輪(lun)的(de)關(guan)鍵技術(shu)(shu)之一是制(zhi)備(bei)出合(he)格的(de)CBN/EPS復合(he)模樣。

    CBN/EPS復(fu)合(he)模樣(yang)是將CBN磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)與熟(shu)化后(hou)(hou)的(de)(de)(de)泡沫珠粒(li)(li)按一(yi)定(ding)比例混合(he)均(jun)勻后(hou)(hou)發泡而成的(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)帶C BN磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)的(de)(de)(de)泡沫模。先將珠粒(li)(li)粒(li)(li)徑(jing)(jing)為0.4mm的(de)(de)(de)可發性(xing)聚苯乙(yi)烯(xi)(EPS)經預發與熟(shu)化后(hou)(hou)，再將它們和CBN磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)按所需(xu)要粒(li)(li)度篩選。采用的(de)(de)(de)CBN磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)粒(li)(li)徑(jing)(jing)為300μm、濃度為25%。在EPS珠粒(li)(li)和CBN磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)表面上均(jun)勻地涂覆一(yi)層有機膠黏劑PVB，使它們充分混合(he)后(hou)(hou)放入模具(ju)中進行發泡成型(xing)，將成型(xing)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)復(fu)合(he)模樣(yang)烘干備用。

    黃(huang)毅(yi)，戴秋蓮(lian)[4]等(deng)，對CBN磨粒在復(fu)(fu)合(he)模(mo)(mo)樣(yang)(yang)(yang)中分布的(de)(de)(de)(de)(de)均勻性、復(fu)(fu)合(he)模(mo)(mo)樣(yang)(yang)(yang)表面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)預(yu)融合(he)情況以及模(mo)(mo)樣(yang)(yang)(yang)尺(chi)寸精度(du)等(deng)性能的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)規律進行了研(yan)究。結果表明， CBN磨粒在復(fu)(fu)合(he)模(mo)(mo)中分布的(de)(de)(de)(de)(de)均勻性主(zhu)要(yao)受(shou)EPS模(mo)(mo)珠粒預(yu)發(fa)泡時(shi)間(jian)(jian)和(he)有機(ji)黏(nian)劑PVB質量濃度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)；復(fu)(fu)合(he)模(mo)(mo)樣(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)尺(chi)寸收縮率(lv)主(zhu)要(yao)受(shou)模(mo)(mo)樣(yang)(yang)(yang)干燥時(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)，模(mo)(mo)樣(yang)(yang)(yang)表面(mian)粗糙度(du)主(zhu)要(yao)受(shou)珠粒預(yu)發(fa)泡時(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)；影響(xiang)模(mo)(mo)樣(yang)(yang)(yang)密度(du)較為顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de)因素(su)是珠粒的(de)(de)(de)(de)(de)預(yu)發(fa)泡時(shi)間(jian)(jian)和(he)珠粒的(de)(de)(de)(de)(de)熟化時(shi)間(jian)(jian)。

    3 成孔陶瓷結合劑CBN磨具

    陶瓷結合劑CBN磨(mo)(mo)(mo)具(ju)由磨(mo)(mo)(mo)料、結合劑和氣孔(kong)(kong)組成(cheng)。氣孔(kong)(kong)具(ju)有(you)容屑(xie)、排屑(xie)、儲存冷卻液、增強散熱(re)和冷卻的作用(yong)，在(zai)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)加工(gong)中能減少堵塞和降(jiang)低工(gong)件的燒傷[5-6]。因此，氣孔(kong)(kong)控(kong)制對磨(mo)(mo)(mo)具(ju)結構與性能具(ju)有(you)重(zhong)要影響。

陶瓷結合(he)劑(ji)CBN磨具中的氣(qi)孔可以在成型(xing)和燒結中形成，也可以通(tong)(tong)過添加成孔劑(ji)產(chan)生。不(bu)加成孔劑(ji)時，磨具中氣(qi)孔的形成是隨(sui)機的，其(qi)數(shu)量(liang)和分布均為(wei)不(bu)可控(kong)狀態(tai)。加入成孔劑(ji)后(hou)，可以實(shi)現(xian)氣(qi)孔的人(ren)為(wei)調(diao)控(kong)，通(tong)(tong)過調(diao)節成孔劑(ji)的尺寸、含(han)量(liang)及其(qi)加入方(fang)式來控(kong)制氣(qi)孔的數(shu)量(liang)、形態(tai)與分布。

    根據成(cheng)孔(kong)機理的不同(tong)，常見(jian)的成(cheng)孔(kong)劑有(you)兩種(zhong)類(lei)(lei)型(xing)(xing)，一種(zhong)是燃(ran)燒(shao)(shao)類(lei)(lei)型(xing)(xing)成(cheng)孔(kong)劑(記(ji)為(wei)A類(lei)(lei))，磨具壓(ya)制成(cheng)型(xing)(xing)過程中自身(shen)占(zhan)有(you)一定(ding)尺寸空間(jian)，在磨具燒(shao)(shao)結(jie)過程中碳化(hua)燃(ran)燒(shao)(shao)，部(bu)(bu)分或全部(bu)(bu)燃(ran)盡后形(xing)成(cheng)氣(qi)(qi)孔(kong)，如(ru)核(he)桃(tao)殼、聚甲基丙烯酸甲脂等，另一種(zhong)是熱分解(jie)類(lei)(lei)成(cheng)孔(kong)劑(記(ji)為(wei)B類(lei)(lei))，本身(shen)不能(neng)燃(ran)燒(shao)(shao)，但在一定(ding)溫度下會發(fa)生分解(jie)反應，產生氣(qi)(qi)體，在磨具燒(shao)(shao)成(cheng)時(shi)形(xing)成(cheng)氣(qi)(qi)泡，冷卻時(shi)保留(liu)下來成(cheng)為(wei)氣(qi)(qi)孔(kong)，如(ru)CaCO3等。

    除上述(shu)兩種成(cheng)孔劑(ji)外，候永改(gai)，路繼紅等，又探尋一(yi)(yi)種新的(de)可(ke)溶(rong)(rong)性(xing)鹽類(lei)成(cheng)孔劑(ji)(記(ji)為C)，它(ta)在(zai)磨具(ju)成(cheng)型時占據一(yi)(yi)定的(de)尺寸空間(jian)，但在(zai)磨具(ju)燒成(cheng)過程(cheng)(cheng)中(zhong)也不分解氧化，在(zai)磨具(ju)使用過程(cheng)(cheng)中(zhong)，它(ta)可(ke)溶(rong)(rong)解于(yu)水(shui)溶(rong)(rong)性(xing)冷卻液中(zhong)，自身(shen)占有的(de)位置形成(cheng)氣孔。

    候(hou)永改，路繼紅[7]等(deng)，主要研究成孔(kong)(kong)(kong)劑(ji)(ji)(ji)對陶瓷(ci)結(jie)(jie)合劑(ji)(ji)(ji)CBN磨(mo)具(ju)(ju)結(jie)(jie)構與性(xing)能的(de)影響。在陶瓷(ci)結(jie)(jie)合劑(ji)(ji)(ji)CBN磨(mo)具(ju)(ju)中添加(jia)不同類型(xing)和含(han)量(liang)的(de)成孔(kong)(kong)(kong)劑(ji)(ji)(ji)，通過對磨(mo)具(ju)(ju)試(shi)樣(yang)氣(qi)孔(kong)(kong)(kong)率(lv)、抗(kang)彎(wan)強度(du)、沖(chong)擊韌性(xing)、微觀形貌等(deng)檢測分(fen)(fen)析(xi)，結(jie)(jie)果表明(ming)，添加(jia)成孔(kong)(kong)(kong)劑(ji)(ji)(ji)A1和C1的(de)磨(mo)具(ju)(ju)試(shi)樣(yang)氣(qi)孔(kong)(kong)(kong)率(lv)分(fen)(fen)布均(jun)勻(yun)，且與未(wei)添加(jia)成孔(kong)(kong)(kong)劑(ji)(ji)(ji)的(de)磨(mo)具(ju)(ju)試(shi)樣(yang)相(xiang)比(bi)，抗(kang)彎(wan)強度(du)降低不明(ming)顯(xian)，成孔(kong)(kong)(kong)劑(ji)(ji)(ji)A1的(de)造孔(kong)(kong)(kong)效(xiao)果比(bi)C1的(de)明(ming)顯(xian)，但加(jia)入成孔(kong)(kong)(kong)劑(ji)(ji)(ji)C1能夠增(zeng)大試(shi)樣(yang)的(de)沖(chong)擊韌性(xing)。當C1的(de)加(jia)入質量(liang)分(fen)(fen)數為8%時，氣(qi)孔(kong)(kong)(kong)率(lv)分(fen)(fen)布均(jun)勻(yun)，氣(qi)孔(kong)(kong)(kong)率(lv)為30.82%，抗(kang)彎(wan)強度(du)為49.89MPa，沖(chong)擊韌性(xing)為1.73kj/m2，綜合性(xing)最(zui)佳。

    4、磨料有序化排布砂輪

    植物(wu)莖上的葉(xie)(xie)子、葵花盤上籽粒的規(gui)則排列是(shi)植物(wu)的一種(zhong)非常重要的葉(xie)(xie)序形(xing)式(shi)，大量專家學(xue)者都對這(zhe)種(zhong)葉(xie)(xie)序分布(bu)進行了(le)研究，Van Iterson[8]提(ti)出了(le)柱(zhu)面葉(xie)(xie)序排布(bu)模型(xing)，其圓柱(zhu)坐標式(shi)為。

    式中n為(wei)圓柱(zhu)表面上點(dian)的(de)序；Φ，R和(he)H為(wei)n個(ge)點(dian)的(de)圓柱(zhu)坐(zuo)標；h為(wei)葉序系數；a為(wei)發散角(jiao)，取黃(huang)金分割角(jiao)137.508°。這種排布實現了籽(zi)粒(li)的(de)軸向和(he)周向非等(deng)距(ju)錯位排布，形(xing)成(cheng)了幾何空間的(de)互補(bu)，可以實現空間的(de)最(zui)大包裹(guo)，保(bao)證(zheng)了籽(zi)粒(li)排布的(de)均(jun)勻和(he)互補(bu)性。

    沈陽理工(gong)(gong)大(da)學機械工(gong)(gong)程學院(yuan)陳晨，王軍[9]等采用(yong)的砂(sha)輪正是(shi)基于上述理論，設計時(shi)把每一(yi)個磨(mo)粒都看(kan)作是(shi)一(yi)個種子分布(bu)(bu)在(zai)砂(sha)輪圓(yuan)周上，采用(yong)紫外線感光(guang)膜作為(wei)掩膜感光(guang)層來實現在(zai)砂(sha)輪表面(mian)磨(mo)粒的排(pai)(pai)布(bu)(bu)，利用(yong)光(guang)刻技(ji)術和復合電鍍(du)工(gong)(gong)藝技(ji)術制備出磨(mo)粒葉序(xu)排(pai)(pai)布(bu)(bu)砂(sha)輪[10]，同時(shi)利用(yong)相同的工(gong)(gong)藝制備出磨(mo)粒錯位排(pai)(pai)布(bu)(bu)砂(sha)輪和無序(xu)排(pai)(pai)布(bu)(bu)砂(sha)輪。

    通過對葉序、錯(cuo)位和(he)無序3種(zhong)不同(tong)磨(mo)(mo)(mo)料(liao)排布(bu)方式，研究了工件(jian)(jian)表面(mian)平均溫(wen)(wen)度與進給速度和(he)磨(mo)(mo)(mo)削深度的(de)關(guan)系，并對3種(zhong)電鍍CBN砂輪磨(mo)(mo)(mo)削工件(jian)(jian)時溫(wen)(wen)度的(de)變化形態進行了對比。結(jie)果表明，在相同(tong)磨(mo)(mo)(mo)削條(tiao)件(jian)(jian)下，磨(mo)(mo)(mo)料(liao)有(you)序化排布(bu)能有(you)效降低TC4的(de)磨(mo)(mo)(mo)削溫(wen)(wen)度，使用葉序排布(bu)磨(mo)(mo)(mo)料(liao)砂輪能獲得更低的(de)工件(jian)(jian)表面(mian)溫(wen)(wen)度。

    5、潤滑單層釬焊CBN砂輪

    鈦合金因為(wei)其導熱(re)率較低等原(yuan)因，在(zai)磨(mo)削(xue)加(jia)工時容易產生燒傷現象，影響工件表(biao)面質量(liang)，因而(er)傳統的(de)(de)磨(mo)削(xue)加(jia)工大量(liang)采用磨(mo)削(xue)液澆注(zhu)法降低磨(mo)削(xue)溫度，但(dan)是(shi)磨(mo)削(xue)液的(de)(de)使用給環境和操(cao)作者健康帶來了很大的(de)(de)危害(hai)，而(er)且增加(jia)了磨(mo)削(xue)液排放回(hui)收的(de)(de)成本[11-14]。

 ;   為解決上述問題，基(ji)于“用(yong)固(gu)體(ti)潤(run)滑(hua)(hua)劑替代磨(mo)(mo)削液”的思想，研制了單層(ceng)自潤(run)滑(hua)(hua)釬焊立(li)方氮化硼砂(sha)輪。基(ji)本原(yuan)理是將固(gu)體(ti)潤(run)滑(hua)(hua)劑涂(tu)敷在砂(sha)輪表(biao)(biao)面，使潤(run)滑(hua)(hua)劑在磨(mo)(mo)粒與工件之(zhi)間(jian)形(xing)成(cheng)一層(ceng)潤(run)滑(hua)(hua)薄膜(mo)，從(cong)而降低磨(mo)(mo)粒與工件表(biao)(biao)面之(zhi)間(jian)的摩擦系(xi)數，降低摩擦力以達到減少磨(mo)(mo)削熱的產生，從(cong)而降低磨(mo)(mo)削溫度的目的。

    吳杰，紫陳燕[15]等通過(guo)進行干式磨削(xue)鈦合(he)金(jin)實驗研究認為，自(zi)潤滑砂(sha)輪(lun)(lun)的涂層中石墨質量分數最佳值(zhi)為20%，此時干磨鈦合(he)金(jin)的工件表面溫度(du)最低(di)；另外，與無(wu)自(zi)潤滑劑砂(sha)輪(lun)(lun)相比，磨削(xue)溫度(du)均較低(di)，不超過(guo)440℃。

    6、CFPR砂輪

    高(gao)速超高(gao)速磨(mo)削(xue)技(ji)術的(de)(de)(de)產生(sheng)、發展與應用(yong)，從根本上顛(dian)覆了(le)(le)“磨(mo)削(xue)效率(lv)低”的(de)(de)(de)觀(guan)念。高(gao)速磨(mo)削(xue)砂輪(lun)技(ji)術作(zuo)為(wei)高(gao)速超高(gao)速磨(mo)削(xue)的(de)(de)(de)關鍵技(ji)術之一，正(zheng)受(shou)到越來越多的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)視。目前(qian)，高(gao)速砂輪(lun)基(ji)體常用(yong)的(de)(de)(de)材料為(wei)金(jin)屬，如(ru)(ru)鋼、鋁合金(jin)、鈦合金(jin)等。但是(shi)，金(jin)屬基(ji)體砂輪(lun)的(de)(de)(de)質量較(jiao)大，增加了(le)(le)主(zhu)軸的(de)(de)(de)負(fu)荷(he)，導(dao)致(zhi)主(zhu)軸軸承發熱(re)嚴(yan)重(zhong)(zhong)、容易磨(mo)損，同時(shi)也增加了(le)(le)主(zhu)軸的(de)(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)消耗，經(jing)濟(ji)環保性較(jiao)差。因此(ci)，如(ru)(ru)何減輕主(zhu)軸的(de)(de)(de)負(fu)荷(he)，降低砂輪(lun)的(de)(de)(de)空耗功(gong)(gong)率(lv)甚至磨(mo)削(xue)功(gong)(gong)率(lv)顯得尤(you)為(wei)重(zhong)(zhong)要(yao)。

    針對上述(shu)問題(ti)，CFRP(carbon fiber reionforced polymer，CFRP)砂(sha)輪(lun)在高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)速(su)超高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)速(su)磨(mo)削中(zhong)降低主(zhu)軸(zhou)功(gong)率(lv)消耗的優勢(shi)逐漸(jian)突顯出(chu)來。CFRP作為一種先(xian)進的樹脂基復合材料，具有高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)比強度、高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)比模量、高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)疲勞強度、高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)阻尼、輕質、低熱膨脹系數等(deng)特點，使其適(shi)用(yong)于(yu)制作高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)速(su)砂(sha)輪(lun)基體。

    近年來，國內外學(xue)者，企業(ye)以(yi)CFRP砂(sha)輪設計制造與使用性能等(deng)(deng)方面進行了一系列研究。Tawakoli等(deng)(deng)通過理(li)論與實驗相(xiang)結合的(de)(de)方法研究了碳(tan)纖(xian)維基(ji)體(ti)陶(tao)瓷CBN砂(sha)輪的(de)(de)動靜態特(te)性對磨削(xue)淬硬鋼(gang)過程的(de)(de)影響。結果表明，CFRP砂(sha)輪的(de)(de)彈性模量較低，其(qi)接觸(chu)剛度相(xiang)應也較低，但CFRP砂(sha)輪的(de)(de)比模量高(gao)，可以(yi)大大降低砂(sha)輪的(de)(de)徑向變形。并且(qie)，CFRP砂(sha)輪具(ju)有優異的(de)(de)阻尼特(te)性，使得磨削(xue)振幅與磨削(xue)力降低。

    雖然國內外(wai)一些學(xue)者已經驗證了(le)CFRP砂輪(lun)(lun)(lun)的(de)(de)優勢，但是其(qi)在高(gao)(gao)速超高(gao)(gao)速磨(mo)削上的(de)(de)潛力還未被充分挖掘。于(yu)是，南京航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天大學(xue)機電學(xue)院劉勇濤(tao)，傅玉燦[16]等(deng)通過實驗測(ce)量了(le)CFRP砂輪(lun)(lun)(lun)與了(le)鋼基體砂輪(lun)(lun)(lun)在啟動、空耗(hao)、磨(mo)削三個階段(duan)主(zhu)軸(zhou)功率消耗(hao)情況(kuang)，分析(xi)了(le)輕質(zhi)CFRP砂輪(lun)(lun)(lun)對降低磨(mo)床主(zhu)軸(zhou)功率消耗(hao)的(de)(de)作用及其(qi)對高(gao)(gao)速磨(mo)削的(de)(de)影響，并以此探索CFRP砂輪(lun)(lun)(lun)在高(gao)(gao)速超高(gao)(gao)速磨(mo)削中的(de)(de)發展前景。

    并指出，進一步的(de)研究，需要(yao)從降(jiang)低磨削(xue)力、減小(xiao)磨削(xue)過(guo)程(cheng)中的(de)振動、提高材料的(de)去除率、改善加(jia)工表(biao)面質(zhi)量(liang)等方面，對(dui)CFRP砂(sha)輪的(de)性能進行探索。

    7、熱管砂輪

    傳統觀點認為(wei)，只要盡可能(neng)多的向磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)弧(hu)(hu)(hu)區(qu)(qu)(qu)注入(ru)冷卻(que)(que)介質(zhi)，便可確保對磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)弧(hu)(hu)(hu)區(qu)(qu)(qu)的換(huan)熱效(xiao)果，降低磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)溫(wen)度(du)。基(ji)于上(shang)述思路，現已開發了眾多磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)冷卻(que)(que)技術(shu)與(yu)方法(fa)。但隨著砂輪線(xian)速度(du)、磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)深度(du)和(he)材料去除率的不斷(duan)提高(gao)，磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)弧(hu)(hu)(hu)區(qu)(qu)(qu)的面積逐漸(jian)增大(da)，磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)弧(hu)(hu)(hu)區(qu)(qu)(qu)密閉(bi)程(cheng)(cheng)度(du)逐漸(jian)提高(gao)，致使冷卻(que)(que)介質(zhi)越來越難以進入(ru)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)弧(hu)(hu)(hu)區(qu)(qu)(qu)。因此(ci)，探索新的在高(gao)效(xiao)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)加(jia)工(gong)過程(cheng)(cheng)中(zhong)的快速疏(shu)導磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)熱的方法(fa)，強(qiang)化磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)弧(hu)(hu)(hu)區(qu)(qu)(qu)換(huan)熱，成為(wei)避免(mian)高(gao)溫(wen)合金材料出現磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)燒傷(shang)，進而提高(gao)其(qi)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)加(jia)工(gong)效(xiao)率的關(guan)鍵(jian)。

    熱(re)管(guan)(guan)(guan)是(shi)(shi)一(yi)種具有極(ji)高傳(chuan)熱(re)的元件，其傳(chuan)熱(re)能力(li)已經遠(yuan)遠(yuan)超過任何(he)一(yi)種已知金屬。正是(shi)(shi)基于這一(yi)特性(xing)，國(guo)(guo)(guo)外研究(jiu)者(zhe)(zhe)早(zao)在上世紀80年(nian)代就有將熱(re)管(guan)(guan)(guan)技(ji)術(shu)應用在車削(xue)、鉆削(xue)等加工(gong)領(ling)域的報道。但在磨(mo)削(xue)加工(gong)領(ling)域，國(guo)(guo)(guo)內相(xiang)關(guan)學者(zhe)(zhe)則先于國(guo)(guo)(guo)外提出了利(li)用熱(re)管(guan)(guan)(guan)技(ji)術(shu)進一(yi)步(bu)強化磨(mo)削(xue)弧(hu)區換熱(re)的構想(xiang)，并己開(kai)展(zhan)了一(yi)些探(tan)索性(xing)的研究(jiu)工(gong)作[17-18]。

    南京(jing)航(hang)空航(hang)天大(da)學機電學院赫青(qing)山，傅玉燦(can)[19]等，根據(ju)熱(re)(re)管技術(shu)可進一步(bu)強(qiang)化(hua)磨削弧區換熱(re)(re)的特點，設計了(le)一種新型磨具—熱(re)(re)管砂輪，并(bing)成功制(zhi)備出能(neng)夠用于實際加工的單層電鍍(du)CBN熱(re)(re)管砂輪。

    8、結 語

    (1)為適應超(chao)高速(su)磨削技術對CBN砂輪提出的(de)更高的(de)要求(qiu)，應系統地研(yan)究(jiu)納米陶瓷結合劑(ji)制備的(de)基礎科學問題，同時(shi)繼續加(jia)(jia)(jia)強(qiang)高性(xing)能納米陶瓷結合劑(ji)的(de)研(yan)究(jiu)和(he)開發工作，加(jia)(jia)(jia)強(qiang)納米陶瓷結合劑(ji)CBN砂輪在(zai)超(chao)高速(su)磨削、航空航天等難(nan)加(jia)(jia)(jia)工材料磨削方面的(de)應用研(yan)究(jiu)。

    (2)與傳(chuan)統的陶(tao)瓷(ci)結合劑相比(bi)，對(dui)納(na)米陶(tao)瓷(ci)結合劑中氣孔(kong)的結構(如形狀、含量和大小)和其(qi)性(xing)能之間(jian)的關系(xi)缺乏系(xi)統深入的研究(jiu)(jiu)。因(yin)此，應加(jia)強納(na)米陶(tao)瓷(ci)結合劑中氣孔(kong)的尺寸和含量對(dui)其(qi)性(xing)能影響規律的研究(jiu)(jiu)。

    (3)綜合(he)考慮(lv)消失模制造工藝(yi)制備CBN/EPS復合(he)模樣(yang)(yang)的要求，應選擇如下(xia)的工藝(yi)制備CBN/EPS復合(he)模樣(yang)(yang):有機膠(jiao)黏劑PVB質量濃度為6%，EPS珠(zhu)(zhu)粒預發時間為3min，預發珠(zhu)(zhu)粒熟(shu)化時間為56h，成型時間為4min，冷(leng)卻水中冷(leng)卻時間為30s，50℃環境下(xia)放置15d。

    (4)使用有(you)序化(hua)排布(bu)磨粒的(de)(de)砂輪(lun)能夠實(shi)現超精密磨削。磨粒有(you)序化(hua)排布(bu)砂輪(lun)在(zai)降(jiang)(jiang)低表面粗糙度和提高磨削效率等(deng)方面效果顯著(zhu)。但是(shi)(shi)，哪種排布(bu)方式(shi)的(de)(de)砂輪(lun)能更好(hao)地降(jiang)(jiang)低磨削溫(wen)度，尤(you)其是(shi)(shi)降(jiang)(jiang)低磨削鈦合金等(deng)難加工材料的(de)(de)溫(wen)度，仍然(ran)是(shi)(shi)一個需(xu)要深入研究的(de)(de)問題。

    (5)CFRP具有可(ke)(ke)設計(ji)與(yu)可(ke)(ke)制(zhi)造的特性(xing)，這也為不斷優(you)化CFRP砂輪的結構，提高CFRP砂輪的性(xing)能(neng)，使其更加適合高速超高速磨削提供了可(ke)(ke)能(neng)性(xing)。

    (6)使(shi)用熱(re)(re)管砂輪能夠將(jiang)(jiang)磨削弧區積聚的熱(re)(re)量(liang)通過熱(re)(re)管的傳熱(re)(re)作(zuo)用進一步疏導出去，從而將(jiang)(jiang)磨削弧區強(qiang)溫(wen)度控制在100℃以下。