探讨CBN砂轮在轴承磨加工中的应用

　　摘　要：CBN砂轮可以解决高硬度材料的切削加工，CBN砂轮在加工作业中的应用，不仅能减少能源消耗，还能极大提高工作效率，在当前的加工作业中被广泛采用。随着加工作业的发展以及科学技术的进步，陶瓷结合剂CBN砂轮在轴承磨削加工中的应用情况较好。本文主要从CBN砂轮在加工作业中的优点进行分析，探讨CBN砂轮在轴承加工中的应用，进而探讨CBN砂轮在未来的应用前景及发展趋势。
　　关键词：CBN砂轮；轴承；应用
　　1、CBN砂轮概述
　　目前，CBN材料是仅次于金刚石硬度的一种强硬度材料，不仅具有金刚石的优良性能，还具有更高的稳定性，因而被加工制造业广泛采用。早在上个世纪中期，CBN磨料就已经研制成功，CBN砂轮在轴承磨削加工中被广泛使用，极大提高了轴承加工作业的效率。随着陶瓷结合剂CBN砂轮成功运用于轴承磨削加工作业中，促进了CBN砂轮在轴承加工中的应用。
　　基于CBN材料的耐热性和惰性较强的特点，CBN砂轮在轴承加工中，其热稳定性和导热性较好，能够在1300～1560℃高温中正常工作，适用于高强度的合金钢和高速钢等磨削热敏性较高的工艺，并且能够保持材料的平整，不会留下磨削的裂纹。陶瓷结合剂CBN砂轮是在CBN砂轮工艺的基础上经过技术改进而来，其稳定性、抗热性和抗酸碱较强，在工作过程中，其热膨胀的系数较小，不容易发生堵塞，因而能够保持材料的表面平整。目前，高速CBN砂轮的产量在发达国家呈现出15%的年增产速度，以陶瓷结合剂CBN砂轮和电镀结合剂CBN砂轮为主要的研制目标，由于磨料的利用率高、工艺方便以及材料加工中的平整度较好等优点，在轴承加工中被广泛使用。
　　2、CBN砂轮在轴承磨削加工中的应用
　　在轴承加工作业中，轴承的外圈滚道和内圈内径的磨削加工是轴承磨加工中的重要工序，砂轮的性能和冷却条件受到砂轮的内孔尺寸的影响。CBN砂轮的高刚性和大功率的电主轴，能够降低对砂轮表面的磨损性，提高加工作业的效率，磨削工件的尺寸、质量和精度有了很大提高。在CBN砂轮的加工作业中，对CBN砂轮的轴承磨床和相应的设施提出新的要求。
　　（1）磨床
　　如前所述，由于CBN的刚性和惰性较强，CBN砂轮轴承的内圆磨床的性能较好，床身和各组成部件的刚性较高，能够满足CBN砂轮的工艺要求。磨床承担了磨削的主要工作，其高刚性、大功率特性能够将金属余量快速精确的切除。同时，由于CBN砂轮的磨损度较低，虽然前期的设备投入较大，但可以长期重复使用，经济性较好。在CBN砂轮中，如果采用金刚石材料的修整器，则应该将修整器的线速与砂轮的线速控制在一定范围内，通过对驱动变频电源的控制来实现。
　　（2）CBN砂轮修整
　　在CBN砂轮的使用过程中，当砂轮宽度方向的磨损量超过了砂轮总宽度的80%时，则应该对砂轮进行修整。砂轮修整量一般为0.01mm/次，可以采取分次修整的方法。CBN砂轮修整主要包括整形、修锐两方面。所谓整形，即是通过修整使砂轮保持原有的精度和几何形状。所谓修锐，指的是除去砂轮磨粒中所含有的结合剂，使磨粒有一定的高度差异，从而形成一个切削面，以便于进行轴承磨削加工。CBN砂轮修整一般是通过金刚石的滚轮进行磨削修整，这种方法的好处在于生产效率较高，其修整的时间只需要2～10s，还能在轴承加工作业中同时进行CBN砂轮的修整，不会对磨削作业的正常工作状态造成影响。同时，由于金刚石滚轮的价格低廉、结构简单且使用寿命较长，降低了生产的成本，也减少了轴承工件的能源消耗。再者，由于金刚石滚轮精度较高，修整后的CBN砂轮表面的质量较好。
　　（3）CBN砂轮冷却
　　CBN砂轮在磨削过程中，砂轮的线速度能够达到100m/s，这样才能保证较好的磨削效率。但是，由于线速度较高，产生了强大的摩擦力和切削热，会影响轴承加工的质量。因此，在轴承磨削加工过程中，应该将冷却液注入CBN砂轮中，这样不仅能对CBN砂轮和相关工件进行冷却，还能在砂轮和轴承工件起到很好的润滑作用，加之油膜自身的吸附作用，能够在轴承表面形成一层保护层，防止轴承的氧化，保证轴承在加工之后保持原状。CBN砂轮冷却中使用的冷却液的主要成分是一种轻质的矿物油和防锈添加剂，在加工作业中常添入油性添加剂，保证CBN砂轮在加工过程中的润滑效果。CBN砂轮冷却一般是通过喷射方法，通过较高的供给加速度对砂轮的高速旋转产生一定的作用，将磨削中所产生的热量迅速带走，使砂轮的磨削液能够顺利进入磨削区，提升砂轮的磨削效果。CBN砂轮冷却不仅能够延长砂轮的使用寿命，还能提高砂轮的磨削切除的效果。在砂轮冷却过程中，同时进行冷却液的反冲，对砂轮的表面进行冲洗，除去砂轮在磨削过程中的杂质，能有效防止砂轮的堵塞，提高砂轮的磨削的工件质量。
　　在以往的砂轮冷却方法中，一般采用的是内冷法，其原理在于通过砂轮的孔隙使磨削液通过砂轮的侧面进入砂轮，以高速旋转的离心率将磨削液从孔隙中排除，使可供利用的磨削液重新进入到磨削区，保证砂轮的正常工作。但是，由于砂轮的孔隙较小，要想使磨削液顺利通过孔隙进入到砂轮中，必须对其进行精密的过滤。砂轮在磨削过程中，会产生很多的杂质，导致磨削液的纯度下降，可能造成磨削液的腐蚀和损坏，不仅造成磨削工件的加工质量的下降，还会影响环境卫生，对砂轮也会造成很大的损坏。
　　（4）电气控制
　　CBN砂轮在磨削加工过程中，需要一定的动力支持。为了提高磨削工件的质量，加强电气控制，使之能够满足磨削作业的Z佳效果。CBN砂轮在加工作业中，会受到各种因素的影响，进而对磨削工件的质量产生作用。如在CBN砂轮修整之后，一般会有一个相对不稳定的时期，这个时候就要对机床的进给速度进行适当的调整，以CNC控制来适应CBN砂轮的工作状态。
　　3、CBN砂轮在轴承磨加工中的应用前景
　　CBN砂轮在磨削各种金属合金、钢材、硬脆、软韧、工程陶瓷方面有很大的优势，因此，CBN砂轮在机械加工、汽车工具加工、刀具刀刃加工、精密仪器加工等工业领域被广泛使用。随着科学技术的发展，CBN砂轮的精度和效率有了很大的提高。目前，高速陶瓷CBN砂轮成功应用于加工作业中，不仅提高了磨削加工的效率，还极大提高了磨削工件表面的质量。砂轮的维修和冷却技术也不断提高，延长砂轮的寿命，还增强了砂轮的加工作业的适应性。
　　CBN砂轮的更新换代，未来的超高速磨削技术不仅能够极大提升磨削工件的速度，同时，超高速陶瓷CBN砂轮在计算机技术的精密控制下，有望实现分子级的磨削加工精度，且能够承受在高负荷之下的加工。同时，对砂轮工作中的冷却问题，有望实现无磨削液的冷却条件下的工作条件。
　　4、结束语
　　CBN砂轮在磨削加工作业中，不仅能够实现高硬度和高精度材料的磨削加工，还能极大提高磨削加工的效率和质量，在加工作业中被广泛采用。目前，我国的CBN砂轮在磨削精度和磨削效率上与发达国家存在着一定的差距，CBN砂轮的研究力量不足以及磨削作业中的自动化控制系统存在着缺陷，都严重影响了砂轮磨削技术在工业加工作业中的应用。因此，我国应该加强对CBN砂轮的科学研究，研发适合我国工业加工的超高速磨削技术，以促进我国加工作业的发展。