使用高性能的磨削工具，高效率的生產(chǎn)出高附加值、高質(zhì)量零件對于很多用戶來說已經(jīng)勢在必行。為此，砂輪采用特殊的基體結(jié)合磨料涂層的形式。砂輪的基體一般為鋼的材質(zhì)，然而，由于鋼的自重過大，在磨削過程中會有一定的弊端。目前，輕量化的基體材料，為絕大部分的磨削應(yīng)用提供了一個更加合適的解決方案-特別是在汽車行業(yè)，軸承行業(yè)和醫(yī)療器械行業(yè)。

使用CBN砂輪追求更高效的磨削

現(xiàn)階段，提高磨削工藝的效率，往往只能通過使用更高硬度的砂輪來實現(xiàn)。然而，CBN或金剛石超硬磨料的砂輪比傳統(tǒng)的砂輪，例如：剛玉或碳化硅砂輪，要昂貴得多。鑒于這個原因，這類砂輪往往只有幾毫米厚的工作磨料涂層，并附著在金屬或陶瓷的基體上。基體必須滿足一系列的要求，例如：吸收振動、傳導(dǎo)熱量和保證砂輪的穩(wěn)定性。因此，砂輪生產(chǎn)商一直都非常重視開發(fā)和生產(chǎn)創(chuàng)新的高性能基體。

圖1

鋼基體不再是最優(yōu)方案

對于汽車行業(yè)、軸承行業(yè)和醫(yī)療器械行業(yè)的一些高性能要求的磨削應(yīng)用， CBN砂輪的工作轉(zhuǎn)速，甚至?xí)^100米/秒。為此，磨削時的高金屬材料切削率，將對砂輪產(chǎn)生高的機(jī)械負(fù)載。由于這些原因，在磨削過程中使用鋼基體的CBN砂輪，可以確保磨削加工時，所需要的安全性和剛度。但是，鋼基體的弊端在于它的自重很大，難以搬運和裝卸，特別是對于大尺寸的CBN砂輪，重達(dá)100公斤及以上，該砂輪已無法再由手動搬運和裝卸。因此，輔助的搬運和裝卸裝置，必須配備，而且裝卸的時間大大增加，停機(jī)時間也相應(yīng)增加。此外，機(jī)床負(fù)載增加，特別是主軸上的負(fù)載顯著增加，最終導(dǎo)致主軸軸承的使用壽命縮短和維修費用的提高。當(dāng)砂輪重量超過機(jī)床主軸的負(fù)載極限時，由于慣性原理，主軸不再能穩(wěn)定地控制砂輪的加速和減速，整個磨削過程將不再安全。最終，必須額外增加能耗，才能使砂輪達(dá)到既定的工作轉(zhuǎn)速。

輕量化基體當(dāng)今的優(yōu)選方案

對于這些有高性能要求的磨削應(yīng)用，使用自重輕的復(fù)合纖維基體是一個解決方案。這些碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)點是高比強(qiáng)度和低密度相結(jié)合，相對于鋼基體，完美解決了砂輪基體過重的弊端。碳纖維基體的CBN砂輪(見圖2)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種曲軸加工或齒輪軸加工，當(dāng)客戶需要大直徑的砂輪，或者需要使用多個平行砂輪組合拼裝使用時，例如無心磨工藝，碳纖維基體的CBN砂輪就會是一個優(yōu)選方案。

圖2 碳纖維基體CBN砂輪

與鋼基體相比，碳纖維基體的CBN砂輪可顯著降低砂輪重量至70%以上。這不僅便于搬運和裝卸，還大大減少了機(jī)床主軸的負(fù)載。碳纖維基體還具有較好的減振性能，可以抵消磨削過程中的不穩(wěn)定性，有效地改善了磨削表面質(zhì)量，碳纖維基體還可以運用于較小直徑的的磨削工具(如醫(yī)療器械行業(yè)中的一些磨削應(yīng)用)。

輕量化基體的未來趨勢

然而，使用碳纖維基體的一個弊端是其軸向剛度低，因此，只能應(yīng)用于徑向和切向受力的磨削加工工藝中。另外，用于接觸檢測和過程控制的聲頻發(fā)射(AE)傳感器，在碳纖維基體上也不再適用。基于上述這些提到的原因，以及其它未提及的原因，赫美斯開發(fā)了一種全新的砂輪基體。赫美斯這種全新的輕量化的基體，獨特之處在于其是由現(xiàn)代化的制造工藝生產(chǎn)，并可以為不同的磨削應(yīng)用量身定制。設(shè)計和選擇既定的磨削應(yīng)用工藝，是預(yù)測和計算磨削負(fù)載的基礎(chǔ)。利用有限元分析方法，可以對不同的砂輪基體設(shè)計進(jìn)行有針對性的強(qiáng)度分析。這樣的話，就可以獲得一個經(jīng)過特殊載荷優(yōu)化設(shè)計后的輕量級金屬材質(zhì)的基體。而且，這個金屬材質(zhì)的基體可以保持和碳纖維基體一樣的重量，與此同時，角切入磨削應(yīng)用和其它有軸向負(fù)載的磨削應(yīng)用也變成了可能，并且還可以保持使用聲頻發(fā)射(AE)傳感技術(shù)（見圖3)。

圖3