通过维护良好的切削工具制造盈利
与所有工作一样，每项工作都有合适的工具。在制造业中，成功的加工取决于锋利、维护良好的切削刀具，这些刀具不仅能确保精度，还能确保速度。切削刀具的成功刃磨取决于使用正确的砂轮、刀具设置和每种刀具的磨削方法。本文提供了一些有关刀具刃磨的基本但有价值的信息。该流程旨在尽可能保持制造流程的效率，从而确保在国内乃至全球范围内具有更好的竞争力。
磨锐磨损工具的最常见方法是“磨削”。传统（氧化铝和碳化硅）和超耐磨（立方氮化硼，CBN）砂轮都用于此目的。然而，传统的砂轮会更快地变钝、变得上釉和抛光，从而降低磨削生产率并对被磨削的工具造成热/冶金损坏。在考虑选择砂轮并考虑改进成本与对底线的影响时，以下是一些使 CBN 砂轮比传统砂轮更适合刃磨刀具的选择的主要因素：
CBN 颗粒的导热率是氧化铝磨料的 55 倍，耐磨性是其四倍，硬度是氧化铝磨料的两倍。这种组合使 CBN 砂轮特别适合磨削高速和超合金钢工具，提供：
- 砂轮寿命长，材料去除率高；
- 由于冷切削作用，切削刃很少或没有热损坏；
- 始终如一的锋利、无毛刺的切削刃，且不会降低硬度；
- 对工具尺寸、形状和饰面的简单有效控制；并且，
- 由于砂轮故障和修整造成的停机时间更少，并且测量、火花放电和砂轮更换所需的时间更少，因此提高了工具磨削生产率。
CBN 晶粒不与钢发生化学反应，并在 10,000 摄氏度以上保持其强度。 CBN砂轮磨削还可以提高刀具的疲劳强度，延长刀具的使用寿命。
然而，在用 CBN 砂轮更换氧化铝砂轮之前，重要的是要确保磨削系统可以利用 CBN 砂轮提供的生产力潜力。需要考虑的主要因素是：
- 磨床（必须具有紧密的主轴轴承和紧密配合的滑块以消除振动和颤动，恒定的主轴速度以提高效率和可靠的进给率以延长砂轮寿命）；
- 马力要求（用 CBN 砂轮磨削的材料通常很硬，需要更大的马力才能从工件上去除一定量的材料）；并且，
- 正确使用冷却液。
滚轮选择
在选择用于刀具和刀具磨削操作的 CBN 砂轮时，必须考虑以下几点：
债券类型： 粘结剂是选择合适的 CBN 砂轮的首要考虑因素。树脂砂轮用于大多数工具和刀具磨床操作。成型磨削时采用电镀砂轮。
粒度： 用 CBN 砂轮更换氧化铝砂轮时，最好遵循下表中列出的有关砂粒尺寸的建议。
专注： 建议使用浓度水平为 75 到 100 的砂轮，因为它们具有良好的材料去除率和较长的砂轮寿命，并且通常最具成本效益。
磨削方法、磨削模式以及所使用的速度和进给率等因素也会影响刀具和刀具磨削操作的效率。例如，研磨方法可以是湿法也可以是干法，两者都可以成功使用。使用树脂结合剂 CBN 砂轮进行干磨已被证明是有效的。建议使用低进给率以防止干磨期间工件烧毁。使用纯油或重负荷水溶性油进行湿磨非常有效。重要的是将切削液直接涂抹在工作轮界面上，以获得最大程度的冷却和润滑。
就磨削方式而言，如果磨床有足够的功率和刚度，建议采用缓进给、单道次磨削。通常，这种磨削模式可产生最高的生产率、最长的砂轮寿命和最佳的工件光洁度。传统的多道次磨削对于大多数工具和刀具磨削操作也非常有效。干磨期间推荐的砂轮速度范围为 3,000 至 4,500 表面英尺/分钟（15 至 23 米/秒）。较高的砂轮速度可能会导致刀具边缘烧毁。在湿磨中，5,000 至 6,500 SFPM（25 至 33 m/s）范围内的砂轮速度可提供出色的结果。一般来说，较高的速度可提高砂轮寿命和金属去除率。
由于 CBN 砂轮具有冷却、易切削的特性，因此横向进给率应保持恒定。尽可能使用缓进给、单程磨削模式。干磨时使用较低的进给速度。粗切割的深度应约为 0.002 英寸（0.05 毫米），而精加工的深度通常为 0.005 至 0.001 英寸（0.01 至 0.02 毫米）。使用 CBN 砂轮时，不需要火花道次，因为如果磨床处于良好状态，那么为切削深度设置的任何值都是从被磨削的工具中去除的。
为了使磨削操作成功，CBN 砂轮应安装在高质量的适配器上，并在砂轮的使用寿命内作为一个整体保持在一起。应使用千分表将车轮调整到 0.001 英寸（0.02 毫米）以内或更少的车轮表面跳动。此外，对于给定类型的 CBN 砂轮，应使用合适的修整装置，并且应在将要使用的机器上对砂轮进行修整和适当的修整。
近年来，工具磨床取得了新的发展，将自动化与灵活性相结合，并有望提高精度和生产率。使用CBN砂轮磨削立铣刀、铣刀、滚刀和各种淬硬刀具，可以降低磨削成本，同时产生质量更好的切削刃。由于 CBN 砂轮的使用寿命比传统砂轮长得多，并且几乎不需要调理，因此砂轮维护的停机时间更少。根据应用，CBN 砂轮可节省 20% 到 50% 的磨削成本，甚至更高。
关于作者：
Anil Srivastava 博士是辛辛那提 TechSolve 的制造技术经理。他在制造领域拥有 30 多年的研究、教学和经验，特别是在机加工和磨削领域。 Srivastava 博士获得了博士学位。在印度坎普尔的印度理工学院获得机械工程学士学位。他管理了许多与优化加工工艺、经济高效的材料加工、评估切削工具/涂层性能和金属加工液相关的工业项目。他目前正在管理一项由 NIST-ATP 授予的为期三年、价值 600 万美元的项目，旨在开发研磨过程的智能优化和控制。
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