曲軸是保證發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)的核心部件，為此，曲軸上的每個部位如法蘭端、軸頭端、主軸頸和連桿頸都必須經(jīng)過精確的磨削加工。采用創(chuàng)新結(jié)合劑系統(tǒng)的CBN砂輪能為以上應用提供解決方案。其高硬度和耐磨特性，能提供優(yōu)良的材料去除率和修整間隔。
　　
　　曲軸是活塞式發(fā)動機的關(guān)鍵部件，在轎車、卡車、摩托車、船舶、航模、剪草機的引擎中，起著承受沖擊載荷和傳遞動力的重要作用。
　　
　　正如發(fā)動機廣泛的應用范圍一樣，曲軸磨削對磨料磨具的要求亦千變?nèi)f化，其根本原因在于曲軸上需磨削的部位不同，分別包括：軸頭端；主軸頸（含止推面主軸頸）；連桿頸；法蘭端。

　　圖1 曲軸上的磨削加工部位
　　
　　曲軸軸頭端和法蘭端的磨削
　　
　　1. 斜向切入磨削
　　
　　曲軸的軸頭端和法蘭端通常采用相同的磨削加工方式，即砂輪以一定的角度斜向進給進入磨削區(qū)域（圖2）。該應用的特殊性在于外圓和端面有著不同的磨削接觸條件，因此在進行砂輪選型時，需要仔細分析這些差異。

　　圖2 斜向切入磨砂輪，采用了兩種不同規(guī)格的結(jié)合劑
　　
　　最理想的解決方案是采用兩種不同規(guī)格的結(jié)合劑來制作砂輪，用于磨削外圓的結(jié)合劑要比磨削端面的更加耐磨。在磨削端面時，接觸面積大，所以砂輪這部分的組織結(jié)構(gòu)必須更加開放，使足夠的冷卻液順利進入磨削區(qū)域，達到最佳的冷卻效果。與此同時帶出切屑，從而防止工件出現(xiàn)燒傷。
　　
　　2. 解決方案
　　
　　陶瓷結(jié)合劑CBN 砂輪恰恰可以滿足這些不同需求。它在內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)上如物理硬度、組織度、磨料濃度等方面擁有非常廣泛的選擇范圍。而就在幾年前，由于它們的很多物理特性如收縮率等的不同，僅有幾種陶瓷結(jié)合劑能夠被燒制在一起。
　　
　　圣戈班集團高功能材料部在世界各地研發(fā)中心的科研人員經(jīng)過長時間努力，共同開發(fā)出了一種最新的結(jié)合劑——N7。這種新結(jié)合劑的特性主要有以下三點：對超硬磨料有著極好的固結(jié)能力；極好的“結(jié)合劑鏈”形狀保持性；高硬度和耐磨性。
　　
　　由于這些特性，現(xiàn)在的磨料層與過去相比，“結(jié)合劑鏈”更薄但是固結(jié)強度卻并未改變。如此一來，組織結(jié)構(gòu)更開放了，磨削過程中產(chǎn)生的熱量更少了——燒傷問題便迎刃而解。
　　
　　在眾多不同的應用中，比如在對應不同的工件材質(zhì)、加工余量以及表面品質(zhì)要求方面的實踐都已證明，N7的這些特性能有效解決曲軸磨削加工中的難題。
　　
　　3. 主軸頸和連桿頸的磨削
　　
　　正如曲軸的軸頭端和法蘭端采用相同的磨削方式一樣，曲軸的主軸頸和連桿頸的磨削也是大同小異。
　　
　　自上世紀80年代末期以來，曲軸軸頸的加工方法已經(jīng)發(fā)生了根本的改變。以主軸頸加工為例，當時最好的加工方式是使用所謂的“組合砂輪”磨床加工（一組砂輪同時安裝在同一個主軸上）。隨著更強勁的CBN砂輪應用到曲軸加工上，實現(xiàn)更高的經(jīng)濟效益成為可能。
　　
　　針對曲軸連桿頸的磨削，CBN砂輪的應用同樣取得了成功。其更多的是采用雙磨頭磨床進行加工。當然，不可否認的是，能成功的從使用普通砂輪轉(zhuǎn)向CBN砂輪，磨床設(shè)計理念的革新起到了決定性作用，這一革新涵蓋到修整技術(shù)、冷卻系統(tǒng)，磨料層清洗等各個方面。與高效率機床的發(fā)展同步，曲軸軸頸的設(shè)計也在發(fā)生改變，這對軸頸的磨削方式也產(chǎn)生了重要影響。
　　
　　到上世紀90年代中期，通常曲軸除了一個軸頸以外其他所有的軸頸都帶有根切槽，而且這些軸頸僅需要進行外圓磨削加工。與之不同，現(xiàn)在的曲軸幾乎所有軸頸上的兩個側(cè)面、過渡圓角和外圓都需要磨削。
　　
　　這些新型曲軸軸頸可通過以下三種方法進行磨削：使用與軸頸等寬的砂輪進行切入磨削；使用比軸頸寬度稍窄的砂輪進行靠磨（Kiss Grinding）；結(jié)合“切入磨削”和“靠磨”進行對角磨削。

　　圖3 陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪加工曲軸
　　
　　作為其解決方案，使用陶瓷結(jié)合劑的CBN 砂輪可以很容易且充分地滿足這些特殊的加工需求。除了前文所述的一些特性之外，其高度的形狀保持性和易修整特性也非常值得關(guān)注。圣戈班磨料磨具可根據(jù)不同的加工邊際條件提供多款結(jié)合劑體系：
　　
　?。?）相對較軟的結(jié)合劑體系43，能在冷卻條件差、修整精度低等不太理想的工況條件下工作；（2）相對更耐磨的結(jié)合劑體系41或者95，能夠提供最大的材料去除率和最長的修整間隔。
　　
　　結(jié)語
　　
　　磨削加工中對陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪的要求千變?nèi)f化，我們的結(jié)論是：對于任何一種應用而言都沒有最好的結(jié)合劑，只有最適合的結(jié)合劑。