绿碳化硅砂轮或其他以绿碳化硅为主的混合磨料砂轮磨削钛合金时，砂轮粘附钛合金较严重，导致磨削力大，加工质量较差。 本文对树脂结合剂立方氮化硼（cBN）砂轮磨削钛合金进行了分析研究，以探索改善钛合金磨削加工性的新途径。
1 切削实验 本文实验是在 MGK7120×6 磨床上进行的，工件固定在 Kistler9257BA测力仪上工件TC4 钛合金，尺寸为 20mm×20mm×5mm，密度为4.5g/cm3，硬度为30HRC，屈服强度为860Mpa，抗拉强度为950Mpa。 对比实验所用的砂轮为普通树脂结合剂 CBN 砂轮和碳化硅砂轮，粒度号为 80，外径为 φ150mm，内径为 φ32 mm，厚度为 20mm。 为了排除其他因素对实验的干扰，实验前先利用600# 金刚石进行抛光处理，抛光后表面粗糙度 Ra 为 0.2μm。 加工参数如表 1 所示，切削实验装置如图 1 所示。 
2 实验结果与分析
2.1 表面形貌 SiC 砂轮在实验过程中进给速度 vw 为 20mm/s，不同磨削深度时，磨削工件所得的表面形貌如图 2 所示。 从图 2（a）看出，当磨削深度 ap 为 5μm 时，由磨粒挤压而形成的塑性沟槽和划痕大量出现在工件表面； 如图 2（b）所示，当磨削深度增大后，材料堆积明显加剧，并且工件材料出现沿垂直于加工方向的不规则流动。 
cBN 砂轮磨削钛合金表面形貌图如图 3 所示。 对比图 2和图 3 可以发现，尽管 cBN 砂轮随磨削深度增加表面质量也会变差，但 cBN 砂轮磨削表面加工质量明显较好。 这主要是因为在干磨削时散热主要是通过砂轮、切屑和工件完成，由于磨削产生切屑少而导致由切屑带走的热量很少，所以砂轮传热特性是影响磨削温度的主要因素。 与 SiC 砂轮相比，cBN 砂轮拥有较好的导热性能，传热效率高，磨削过程中磨削区产生的热量能及时通过自身扩散出去，因此磨削区温度降低较快，减少了砂轮热熔黏附现象，让 cBN砂轮磨粒保持更锋利状态，减少对工件的挤压作用。
2.2 粗糙度 磨削表面是由砂轮上大量磨粒刻划出的无数极细的沟槽而组成的。 由于磨削加工特点，垂直于磨削方向的粗糙度远大于沿磨削方向的粗糙度，因此试验测量的是垂直于磨削方向的粗糙度。 不同磨削深度下钛合金的表面粗糙度如表 2 所示。 钛合金表面粗糙度随着磨削深度增加而增大，特别是使用 SiC砂轮进行加工时，增大趋势更明显。
对比图 4 和图 5 还可以发现，cBN 砂轮磨削力明显比SiC 砂轮要小，而且磨削法向力与切向力之比也变小了。 这主要是因为 SiC 砂轮在加工过程中，随着磨削区温度升高，切削刃粘附现象严重，进而使得 SiC 砂轮钝化，弱化磨削能力； 而 cBN 砂轮具有自锐效果，磨粒能长时间保持锋利状态，因而能更好的去除材料，相应的磨削力也较低。
3 结语
通过本文研究得知：c BN 砂轮比碳化硅砂轮的表面质量好，其加工表面完整性较好，宏观裂纹和表面损伤相对较少；c BN 砂轮比碳化硅砂轮的粗糙度较好，当磨削深度加大时，对比更为明显； 与普碳化硅砂轮轮相比，cBN 砂轮切向力和法向力较小，当进给速度为 20mm/s、切深为 20μm 时，刀具的切向力和法向力最大降低了 25.3% 和 48.9%。
来源：磨削系统解决方案
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