可靠的高精度

CBN电镀立方氮化硼砂轮的基础材料是高精度的硬化钢制基体，承担磨削任务的磨粒就“安装”在这样的基体之上。也就是说：除了等间距的磨粒之外，CBN电镀立方氮化硼齿轮磨具的基体还必须考虑齿廓修型和齿跟修型的需要。在电镀过程中单层的CBN立方氮化硼颗粒被植入钢制基体，也正是这一层颗粒保证了齿轮轮廓磨削时能够达到（μm范围内的）最高精度。

图 1. 在 KX 300 P 型齿轮加工中心里利用不修型的 CBN 电镀立方氮化硼砂轮加工外摆线齿轮时具有明显的优势。

电镀的这一层立方氮化硼颗粒是不会脱落的。也就是说：在砂轮的整个寿命周期内砂轮的直径是不会改变的，不会出现因磨损而直径减小的情况。因此，CBN电镀立方氮化硼砂轮满足了行业对恒定的、可追溯的高磨削质量的要求。

40多年来，KappNiles公司致力于磨削工艺的研究，并不断在设计、制造成型的CBN电镀立方氮化硼砂轮方面突破创新。这家公司能够将复杂的刀具零部件组合成切削加工多种多样外形轮廓的组合刀具，并保证卓越的切削加工质量。同时，对于一些比较简单的磨削加工任务，例如汽车工业领域中的一些常规磨削加工任务都可以经济地用可修整砂轮轻松替代不可修整的CBN电镀立方氮化硼磨具。然而，在一些由于几何参数的影响没有合适的空间供修整砂轮使用时，或在一些容易出现碰撞或者因零件的特殊形状要改变磨具直径尺寸的情况下，CBN电镀立方氮化硼砂轮仍是首选的磨削工具。

工业机器人摆线齿轮的加工

这样的例子在机器人制造工业领域中非常广泛，尤其是在那些摆线齿轮变速器的生产加工中（参见图1）。摆线齿轮变速器的定位精度非常高，需要很高的动态和静态稳定性，同时在承载能力很高时，不能造成很高的机械磨损。

摆线齿轮只有一边旋转一边磨削才能满足摆线齿轮变速器的技术要求。摆线齿轮的内、外部轮廓，几何参数必须以摆线齿轮磨具的几何参数保持绝对的一致，在旋转的同时进行磨削不允许出一点点偏差，任何一点细小差异都会导致摆线齿轮的角度偏差，增加摆线齿轮变速器的磨损，从而缩短变速器的使用寿命。

摆线齿轮质量高低的关键参数是摆线外形轮廓和内凹半径圆弧的精确度。如图2所示：在大批量生产过程中摆线齿轮的整个形状偏差的允许值要求不大于5μm。这一允许偏差不仅仅只是第一个加工件，而是砂轮整个寿命周期内所有的加工件——一片砂轮最多可以加工1,000多件摆线齿轮。省去了费时费力地形状修正和磨粒自锐过程，几何形状极高的CBN电镀立方氮化硼砂轮能保证所磨削零件的轮廓质量。

图 2. 外摆线齿轮的公差带只有 5μm。

使用CBN电镀立方氮化硼刀具的另一个例子是航空航天工业：利用这种砂轮磨削在高速旋转的输入轴与低速旋转的行星架之间的行星齿轮。如图3所示，在所谓的人字齿齿型的行星减速器中，两个人字齿齿轮之间的间距只有几毫米。因此，没有满足磨齿砂轮切入、切出的多余空间。这就大大地限制了齿轮磨具的最大外径：避免在磨削行程中伤及另一个人字形齿轮。

机翼襟翼用的三联齿轮减速器

图 3. 双斜齿行星轮的加工。两个齿轮之间的间距只有几毫米。

飞机机翼上的襟翼是另一个例子。其作用是增加飞机起飞和降落时的升力，在机翼中串联电机的集中控制下，飞机的襟翼可以完成的伸出和缩回运动，而控制襟翼伸出和缩回的就是所谓的三联齿轮变速器。

人字齿左右两侧的齿型是完全一样的。两侧齿轮数据可以是不同的，例如两侧齿轮的齿数不一样，一个齿数多，另一个齿数少。从图4中就可以清楚地看到这种情况：由于小齿轮的尺寸较小，相邻齿廓之间有相互干扰，因此只能使用外径更小的磨削砂轮来磨削齿型。由于CBN不修磨电镀立方氮化硼砂轮有着很高的尺寸稳定性，因此尽管齿轮磨具的外径尺寸很小但仍然能够在磨削砂轮的整个使用寿命期间内得到很好的磨削质量。

图 4. 在加工三联小齿轮时，外径尺寸很小的 CBN 电镀立方氮化硼砂有着明显的优势。

根据齿轮粗加工时的形状误差、线性度误差和同轴度误差情况，CBN不修磨电镀立方氮化硼砂轮的齿轮磨削过程可以分为一次精磨或者粗磨、半精磨、精磨的多次磨削。一般情况下，粗、精磨两次磨削的工艺过程就能够保证很高的金属去除率和很高的最终磨削质量。

过去几年的经验表明：只有考虑了所有加工参数之后才能实现高质量和高效率的机械加工过程。其中，除了高质量的CBN电镀立方氮化硼砂轮之外还包括了相关的磨削工艺技术。

在磨削工艺中，刀具领域中技术领先的刀具生产厂始终面临全面的优化各种参数的挑战，而作为机床设备、刀具和工艺技术的系统供应商还要承担提高生产加工过程效率和经济性的重要责任。

本文译自德国WerkstattundBetrieb杂志

作者：KlausBauer和UlrichUebel