磨削技術加工在石材等建材行業的應用

當今制造業正在急切地尋找替代磨削的方案。一些正在試驗用來提高零件生產效率的“新”方案包括：硬切削、干切削、耐磨涂層刀具和高速切削等。

　　但應指出，“高速”兩字對磨削并不陌生。砂輪的常規運行表面線速度達1829m/min，高速超硬磨料砂輪的生產實用速度達4572～10668m/min，而實驗室里在磨削專用設備上的速度則可達到18288m/min——僅稍低于聲速。

　　工業界不喜歡磨削的部分原因是對它不了解。超硬磨料和緩進給磨削工藝不論從技術或經濟角度看，都可與銑削、拉削、刨削以及某些情況下的車削相匹敵。但制造企業enterprise/中有很多人，他們的知識停留在傳統加工技術水平上，往往對磨削采取排斥的態度。但隨著新材料的推進(如陶瓷、晶須強化金屬和強化聚合材料、多層金屬和非金屬的壓合材料)，磨削經常是唯一可行的加工方法。

　　如果采用適當的結合劑，就可以使得磨粒在加工過程中的脫落和自礪過程得到控制。并且砂輪變鈍或出現粉屑狀載荷時，可以在機床上修整。這些優點在其它的加工方法中都是難以做到的。

　　砂輪可以使加工表面的公差達到數萬分之一的數量級(微米級)，同時還能使表面光潔度和切削紋理達到最佳狀態。
不巧的是，長期以來，磨削一直被看作是一種“藝術”。直到最近的40～50年間，通過研究人員持續地對磨削加工過程進行研究，開發了新的、改進的磨料、粘結劑體系和各種磨削液。這些成果的取得，使得磨削加工進入了科學王國。

　　磨料的種類

　　磨料可分為兩大類：普通磨料(如氧化鋁、碳化硅等)和超硬磨料(金剛石、立方氮化硼等)。

　　CBN和金則石比普通磨料更硬、更耐磨，但非常昂貴。同時，超硬磨料是優良的導熱體(金剛石的導熱性是銅的6倍)，而普通磨料是陶瓷材料，所以是絕熱的。

　　超硬磨料還具有很高的熱擴散性，就是有迅速散熱的能力。這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優于普通磨料，但超硬磨料具備的這些特性也并不意味著它們就適用于所有的磨削工序。
　　每種磨料都有其最適當的使用領域，所以了解每種磨料的特點十分重要。例如，氧化鋁陶瓷磨料——有時稱作晶種凝膠(SG)磨料或陶瓷磨料——通常比熔融(普通)氧化鋁有更好的抗磨性和形狀保持性。但陶瓷磨料也有其最適當的使用領域。

　　氧化鋁：Al2O3是最便宜的磨料。磨削淬硬鋼時性能很好，在連續修整的條件下，也能磨削鎳基超級合金，Al2O3對各種磨削條件有很好的適應性，如軟的和硬的材料，輕切削和重切削等，并能磨出很高的表面光潔度。

　　陶瓷氧化鋁：陶瓷氧化鋁強度很高，所以最適用于每顆磨粒的切削力負荷較高的場合。陶瓷氧化鋁在外圓磨削和大平面往復磨削淬硬鋼時，其效果很好。但它不適于切削弧線長、單顆磨粒負荷力較小之處，如內圓磨、緩進給磨等。

　　但經過“拉伸”改制的陶瓷氧化鋁磨粒，甚至在切削弧線長的情況下，也可用于加工粘性的不銹鋼、高溫合金等，此時磨粒的形狀比(長闊比)達到5。

　　陶瓷氧化鋁磨粒的性能可以通過加入部分脆性的熔融氧化鋁形成復合磨料砂輪得到改善。此時，需要知道砂輪在工件上的切削弧長度，以便有針對性地確定砂輪配比。

　　碳化硅：SiC磨料具有天然鋒利的形狀。適于磨削硬質材料(如硬質合金)。因為其鋒利，使它也適于加工很軟的材料，如鋁、聚合物、橡膠以及低強度鋼、銅合金和塑料等軟材料。

　　金剛石：天然和人造金剛石都可用于磨削。金剛石是碳的一種超高硬度形態，因它對鐵有親合性(鋼是鐵和碳的合金)而形成快速磨損，所以不適于加工黑色金屬材料，但金剛石特別適用于有色金屬材料、鈦、陶瓷和金屬陶瓷的磨削加工。

　　立方氮化硼：CBN像金剛石一樣，是一種非常昂貴的磨料。一個超硬磨料砂輪的價格比普通磨料的砂輪要貴50倍以上，但其使用壽命比普通砂輪要高100倍以上，即使磨削最硬的鋼，也只有輕微磨損。石材加工設備
　　CBN 最適于加工黑色金屬材料，特別是在要求長時間保持砂輪形狀的場合，如軸承內滾道的磨削。另外，CBN較適于不經常更換砂輪的工序，因為小批量和砂輪更換，在安裝時都要修整，這是導致砂輪消耗的主要因素。因為CBN在高溫時和水接觸要起反應，并加速磨損，所以要用乙二醇或油。