使用高性能的磨削工具，高效率的生產出高附加值、高質量零件對于很多用戶來說已經勢在必行。為此，砂輪采用特殊的基體結合磨料涂層的形式。砂輪的基體一般為鋼的材質，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用提供了一個更加合適的解決方案-特別是在汽車行業，軸承行業和醫療器械行業。

使用CBN砂輪追求更高效的磨削

現階段，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。然而，CBN或金剛石超硬磨料的砂輪比傳統的砂輪，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、傳導熱量和保證砂輪的穩定性。因此，砂輪生產商一直都非常重視開發和生產創新的高性能基體。

圖1

鋼基體不再是最優方案

對于汽車行業、軸承行業和醫療器械行業的一些高性能要求的磨削應用， CBN砂輪的工作轉速，甚至會超過100米/秒。為此，磨削時的高金屬材料切削率，將對砂輪產生高的機械負載。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，停機時間也相應增加。此外，機床負載增加，特別是主軸上的負載顯著增加，最終導致主軸軸承的使用壽命縮短和維修費用的提高。當砂輪重量超過機床主軸的負載極限時，由于慣性原理，主軸不再能穩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，才能使砂輪達到既定的工作轉速。

輕量化基體當今的優選方案

對于這些有高性能要求的磨削應用，使用自重輕的復合纖維基體是一個解決方案。這些碳纖維復合材料的優點是高比強度和低密度相結合，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)已經廣泛應用于各種曲軸加工或齒輪軸加工，當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，還大大減少了機床主軸的負載。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定性，有效地改善了磨削表面質量，碳纖維基體還可以運用于較小直徑的的磨削工具(如醫療器械行業中的一些磨削應用)。

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代化的制造工藝生產，并可以為不同的磨削應用量身定制。設計和選擇既定的磨削應用工藝，是預測和計算磨削負載的基礎。利用有限元分析方法，可以對不同的砂輪基體設計進行有針對性的強度分析。這樣的話，就可以獲得一個經過特殊載荷優化設計后的輕量級金屬材質的基體。而且，這個金屬材質的基體可以保持和碳纖維基體一樣的重量，與此同時，角切入磨削應用和其它有軸向負載的磨削應用也變成了可能，并且還可以保持使用聲頻發射(AE)傳感技術（見圖3)。

圖3