阳春三月，万物复苏，新的一年，打开新的篇章。在超硬磨具应用技术领域，我司在国内成功进行了一次“跨国合作，四磨联动”、为客户现场提供磨削系统解决方案的活动。这是一次筹划已久的“联合行动”。

行动由国内超硬磨具知名供应商——上海鑫轮超硬磨具有限公司倡导和组织，国际著名超硬材料供应商、戴贝尔斯集团（DE BEERS)旗下的元素六公司（E6）积极响应和全力参与，上海唯一一家磨床与磨削参数检测技术供应商、校企合作的高科技企业——上海圣美精密机械有限公司鼎力相助，更有我们的服务对象，国内排名前三甲的某汽车零部件凸轮轴的制造商全方位的支持和配合，使这次行动取得圆满成功。这是国内首次有外援参与，由磨料、磨具、磨床、磨削工艺——“四磨”为客户现场直接提供系统解决方案的又一次成功演绎，它为我司提出的“提供系统解决方案，促进磨削技术升级”的发展战略目标积累了有益经验，也为磨削系统诸多要素所涉及的各方专业如何协同行动提供了合作的模式。

一、磨削系统解决方案理念的发展

上世纪九十年代初，美国GE公司的超级磨料部（当时世界著名超硬材料供应商之一）提出了以工件为中心的磨削系统概念，它其实涵盖了所有各类磨具的磨削技术，当然在当时西方超硬磨具应用技术已如火如荼发展之际，这个系统对超硬磨具的应用更有指导意义。
所谓“系统”是相对“单一”而言，它的内涵是“多元、全面、关联”。在GE公司当时提出的磨削系统方块示意图中，影响工件磨削效果的技术性（磨削质量）和经济性（磨削成本）有六大要素（磨床、磨具、磨削参数、修整、冷却、工件），其中包含了几十个因素，它们之间的相关性错综复杂，或相辅相成，或相互制约，单纯强调某一、二个因素的重要性而忽略其它，必然会作出片面的判断，采取错误的方法，得到相反的结果。

当时国内超硬磨具特别是CBN磨具的开发，在国家政策的大力支持下，开始了首轮研发热潮，但局限于当时国内技术水平不高和眼界的短视，研究的目标仅着重于某一品种的外形，尺寸及某些特性的开发。“磨削系统”的概念还非常模糊。因而磨床、修整、冷却、磨削工艺的研究并未同步进行。

美国、德国、日本等西方工业化国家在提出“磨削系统”概念的同时，也提供很多磨削系统解决案例。据有关文献资料和在国外考察所见，如在汽车发动机凸轮轴用CBN磨具磨削项目的开发，就是由兰迪斯磨床，GE超级磨料部（现在 DI）、诺顿磨具（现在的圣戈班）和汽车制造商共同进行，使凸轮轴的磨削技术迅速进入了CBN化，至今汽车发动机主要零部件CBN磨削技术已得到普遍采用。

我国在九十年代中期开始大量引进汽车凸轮轴CBN磨加工技术，包括专用高速专用磨床，CBN砂轮，冷却液及相应的磨削工艺。之后的空调压缩机生产技术由日韩进入中国，更促进了我国CBN磨具制造技术研发的热潮。在用国产CBN砂轮取代进口产品的过程中，逐渐认识到磨具应用技术的重要。所谓磨削技术，其宗旨就是要把磨具放到整个磨削系统中去，对系统中各要素综合考量其性能、平衡相互之间的关系；就是要明确：磨削效果的好坏，绝不仅仅是由砂轮、或磨床、或工艺等某一因素特性的好坏来决定的。它必须通过合理的磨削工艺（包括修整、冷却），依靠磨床的优越性能，在磨削过程中，根据目标要求和条件的变化，不断优化系统中各因素，才能获得最佳的技术和经济效果，以满足用户的需求。

这一认识自2000年超硬磨具井喷式的在中国使用后，我们从诸多成功和失败的案例中不断加深理解和得到强化。

目前各个行业，为客户提供“系统解决方案”成为普遍的、更具价值的一种营销模式。当然，为客户提供磨削系统解决方案也成为磨具，特别是超硬磨具行业追求的一个新目标。

二、 CBN磨削系统的内涵

如前所述，磨削系统中的六大要素中的几十个因素，涉及机床、数控、化工、材料、检测等多种学科，CBN磨具只是其中一个环节，一种工具。它要依靠磨床的优越性能，通过合理的磨削工艺、，才能最大地发挥它的作用。在研究和应用CBN磨削技术时，必须把CBN磨具、磨床、工件、修整、冷却、磨削工艺等诸多因素纳入一个系统里来进行优化，才能获得磨削的最佳技术和经济效果。

下面根据CBN磨削系统中各因素的特性简述其相互之间的关系。

2-1  CBN磨具

在制造和选择磨具时主要考虑下面四个方面因素的影响。

2-1-1  磨料选择

磨削时，磨料是磨具中的主体，它的性能好坏直接影响着磨削的效果。不同牌号、不同粒度的CBN磨料，因制造工艺的不同，其晶体形态、颗粒形状也各不相同，它们各自具有不同的强度、热稳定性、耐化学侵蚀性和破碎特性。应根据工艺和使用要求选择磨料牌号和粒度。

2-1-2 结合剂

不同结合剂的磨具具有不同的特性和使用范围，在CBN磨具的四种结合剂中，以陶瓷结合剂的CBN磨具发展最快。因而成为高效、高精度磨削的首选磨具。

2-1-3  浓度

砂轮浓度的高低表示了在磨削时砂轮工作面上参与磨削的磨粒数的多少。高浓度可带来高的磨削比。提高浓度还可降低工件表面粗糙度，但同时会增加磨削力和产生更高的磨削热。

2-1-4  硬度

磨具的硬度等级表示了结合剂对磨料把持力的大小，它是制造商工艺控制的重要指标，也是用户选择磨具性能的主要参数。要根据不同的磨削要求选择不同的磨具硬度。

2-2  磨床

磨床是磨削体系的中心，磨床的性能对磨削效果有最重要的影响，对CBN磨削来说尤其如此。

2-2-1高速度

提高砂轮线速度，可明显提高磨削效率、磨削比和工件表面质量。尽可能使用高的速度是提高CBN磨削的技术性和经济性的重要前提。但高速磨削必须考虑相关技术的同步提高。

2-2-2  高刚性和抗振性

高速磨削和CBN砂轮磨削的特点，要求机床主轴和整体要具有高的刚性和良好的抗振性。从而保证磨削工件的精度和表面质量，这是CBN高速磨削技术中对磨床的基本要求。不具备这样的条件，在使用CBN砂轮时，要想获得更高的金属去除量，工件的几何精度和表面质量就会变差。因此，效率、砂轮寿命和磨削质量要综合评估，定夺取舍。

2-2-3 高精度

达到微米级以下的高的进给和重复定位精度是现代超精密磨削及超硬工具磨削时机床制造必须具备的基本技术。

2-2-4 高度自动化

现代数控和机电一体化技术为机床的无人化操作提供了技术支撑，保证了CBN磨削的高速、高效、高精度、长寿命和低成本。

2-3  修整

使用金刚石滚轮修整，不仅可提高修整效率，更重要的是可获得较好的砂轮形貌。使用其它修整工具，很难完成对高硬度砂轮表面的修整。修整装置的进给精度、进给量及修正速度影响磨削质量、效率及砂轮使用寿命。

2-4  冷却

磨削中，90%以上的能量转化为热能，这些热必须被冷却液最大限度地吸收并带走，否则工件就会产生烧伤缺陷。正确选择冷却液种类和冷却工艺参数（如压力，流量等），并关注磨削中冷却状态的变化，往往会收到事半功倍的效果。
2-5  工件
工件材料的化学、物理性质及尺寸精度，形位公差，表面质量等要求是我们制定磨具制造参数、磨削参数、修整、冷却工艺所依据的最重要因素，两方面诸因素影响既相互制约又相辅相成。
2-6  磨削工艺参数优化
磨削工艺参数是系统的软件和灵魂，它包含了磨具、工件、滚轮的转速和进给速度，主轴功率、磨削各工步的磨除量和时间，冷却液压力、流量等，充分优化上述各个参数可使磨削效率、磨削质量和磨削成本在更高的水平上达到平衡。
以上所述，道理应是人人明白，但是解决问题要比提出问题难上百倍。磨削中出现问题，磨具往往首当其冲，一般会作为被首先质疑的对象，作为多年的磨具供应商对此有深刻体会。此时涉事各方经常会各执一词，相互推诿。但问题并不止于谁来承担责任，而在于找出原因，制定措施，解决问题。各方的经验或许能将有些问题解决，但是如何在解决磨削问题时进一步统一认识、靠数据量化分析产生磨削缺陷时各种现象的原因而不单单靠经验、建立多方合作的工作方法和长效机制，是我们为客户提供磨削系统解决方案所面临的一个复杂的系统工程。
鉴于此，上海鑫轮超硬磨具有限公司组织此次联合磨料、磨床及检测、磨削工艺（用户），并有国际公司积极参与的行动，是为客户“提供系统解决方案，促进磨削技术升级”的又一个成功案例。
三、跨国合作，“四磨”联动
戴贝尔斯集团旗下的元素六（E6）公司，是国际上最著名的技术世界领先的超硬材料供应商，一个大型的跨国公司，在德、英、美、爱尔兰、南非、荷兰、瑞典及中国均设有分公司，全球员工2500名，年销售额约4亿美元，为全球超过3000家客户提供20000多种产品，持有600项专利，从60年代起，从事超硬材料的研究生产，至今已有超过50年的历史。笔者曾于上世纪90年代末应邀访问过该司设在伦敦的技术研发中心，对于当时该司CBN磨料品种的齐全、性能的完善、研究手段的先进，特别是研究磨料微观特性时将范围延伸到磨具磨削应用的领域，留下了深刻的印象。2013年，该研发中心迁至牛津，投资3000多万美元，汇集了全球顶级的工程师，材料科学家，物理学家和技术专家，成立了全球性的一个超硬材料研发中心。鉴于近年来中国超硬材料及制品市场的快速兴起，及我司超硬磨具、特别是CBN磨具制造技术水平和在国内外市场上的影响力，E6多次与我司接触，探讨双方合作的可行性。2015年底，双方达成合作意向，进而确定合作项目内容和进度计划并签订了正式协议。其内容包括：E6提供该司最佳性能的CBN磨料和最新开发的新品种，国内主要CBN磨料供应商提供两种产品，由上海鑫轮按同样配方和工艺制作四款用于汽车发动机零件磨削的陶瓷结合剂CBN磨具，在我司主要客户，国内排名前三甲的某汽车零部件凸轮轴的制造商生产现场进行磨削试验，以判定各种磨料与磨具的各种性能。E6公司对此非常重视，专程从英国研发中心本部派来一名技术专家（博士）和一名产品专家，从E6中国公司派来亚洲区技术经理和汽车/航空航天中国区大客户经理各一名亲自参加现场试验；我司客户对此次试验大力支持与配合，由公司生产技术副总、总工程师、现场工艺工程师全程参与，专门辟出两台进口的专用磨床进行试验；为使数据更完善，并对磨床工作时的状态（电流、功率、振动频率和振幅、位移等参数）进行实时监测，以便对磨削状况进行综合评估，又请来上海唯一一家磨床与磨削参数检测技术供应商、校企合作的高科技企业——上海圣美精密机械有限公司鼎力相助，该司派出一位资深专家和一名博士带着专用仪器配合测试；我司也派出公司高管和经验丰富的专家及用户现场服务工程师，全程参与试验和组织协调。可以说，参与此次试验的四方均高度重视，参与人员规格与技术水平高，试验方案科学合理，计划严谨周密，是一个具有前瞻性、高起点的研究和有实用价值的项目。