超硬磨料砂轮大盘点:金刚石 /CBN砂轮的技术问题全在这儿!

超硬磨料砂轮大盘点:金刚石 /CBN砂轮的技术问题全在这儿!
超硬磨料砂轮用得比较多的是金刚石砂轮和CBN砂轮。
龙洲利建议您:不同品牌的磨料,因制造工艺不同,其晶体形态、颗粒形状也不同,而具有不同的强度、热稳定性和破碎特性,应根据结合剂种类、磨削工件材料和磨削方式,选择不同的磨料。超硬磨料砂轮大盘点:金刚石 /CBN砂轮的技术问题全在这儿!1、选择合适的磨削用量

超硬磨料砂轮的磨削速度应根据砂轮类型、磨削方式和冷却等具体条件进行选择。提高砂轮工作速度,可显著提高磨削效率和磨削比(如砂轮的磨削速度提高40%,磨削比可增加一倍),降低磨削成本。金属和树脂结合剂的金刚石砂轮,磨削速度通常为15~35m/s,陶瓷结合剂CBN砂轮的磨削速度可提高到45~160m/s,单层CBN砂轮的磨削速度可选用125~250m/s。80~125m/s的线速度已成为当前世界CBN砂轮磨削的主流。磨削深度一般为0.002~0.010mm,工件速度通常为10~30m/min,纵向进给速度可取0.3~1.5m/min。粗磨时取大值,精磨时取小值。

2、超硬砂轮磨削对磨床要求

超硬砂轮磨削,尤其是高速磨削,要求加工稳定性好、振动小、线速度高。例如,在CIMT2001上展出的PLANOMAT系列平面和成形磨床砂轮的工作速度为170m/s。因此,对磨床有一要求:

(1)砂轮主轴回转精度要高。

(2)磨床刚度要好,一般要求比普通磨床高50%左右,通常应不小于100N/μm的数量级。

(3)磨床进给系统的精度要高,进给速度应均匀准确,纵向进给最小速度应达0.3m/min,横向进给(切深)应达0.001~0.002mm/单行程,以保证磨削的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度。

(4)磨床各运动件,如头架主轴和轴承部分、进给运动导轨部分等应有可靠的密封,以防超硬磨料进入,加速机件的磨损。

(5)要有比较完善的磨削液过滤和供给系统,过滤精度应小于0.5μm。(6)磨床各部分应有相应的防振和隔振措施,砂轮应作精细动平衡。

3、超硬磨料砂轮的修整

超硬磨料砂轮的修整,通常分为整形和修锐两个工序。整形是对砂轮进行微量切削,使其达到所要求的几何形状和精度,并使磨料尖端微细破碎,形成微刃;修锐是去除磨粒间的结合剂,使磨粒间有一定容屑空间,并使磨粒突出结合剂之外,形成切削刃。

对于多气孔陶瓷结合剂超硬磨料砂轮(包括金刚石和CBN砂轮),由于结合剂为疏松型,通常整形和修锐可一次完成;而对于结合剂为密实型砂轮(如树脂、金属结合剂),则整形和修锐须分别进行。

超硬磨料砂轮最有效的整形工具首推金刚石类修整工具。用单颗粒金刚石修整,由于修整工具磨损,常会影响型面精度。如用金刚石滚轮修整,可避免修整工具磨损过快,并可获得较好的砂轮形貌。修整装置的进给精度要高,每次进给量应控制在微米级。过量的修整既影响磨削质量,又会大大降低砂轮使用寿命。

修锐方法很多,一般可使用机械法(如用刚玉块切入修锐、液压喷射修锐法)或电加工法。后者多用于金属结合剂的砂轮,将砂轮作为阳极通过电火花或电解法将金属结合剂蚀除;若在结合剂中加入石墨粉,此法也适用于树脂、陶瓷结合剂砂轮。

近几年来日本东京大学研制出一种旋转型金刚石杯形轮修整工具。其机理是利用从杯形轮上脱落下来的磨料对超硬(金刚石或CBN)磨粒与结合剂之间的结合桥冲击,以及脱落下来的磨粒与超硬砂轮之间产生挤压研磨作用而达到修整目的。采用此法,无论对多气孔陶瓷结合剂超硬砂轮,还是密实型砂轮,整形和修锐可一次完成,同时因杯形砂轮自旋转,故磨损很小,修整过程中整形力几乎可保持不变,且数值要比用单颗粒金刚石修整工具修整时小得多。

4、正确使用磨削液

超硬磨料砂轮磨削时,可用干磨或湿磨。但采用湿磨,既可延长砂轮寿命,又可防止工件产生磨削烧伤。不同磨削液,会使砂轮的磨削比相差几倍、甚至十几倍。砂轮在磨削过程中的机械磨损、化学侵蚀和热损伤程度,与冷却效果密切相关。但用CBN砂轮湿磨时须注意,因CBN在高温下会同水蒸气及空气中的氧气起反应,生成氨和硼酸(BN+3H2O→H3BO3+NH3),这种反应称为水解作用,会加速砂轮磨损。因此在使用中常用水溶性油或带有极压添加剂的水溶液以减弱水解作用。用不同磨削液湿磨时,CBN砂轮的相对寿命不同,以纯油冷却的砂轮寿命最长,水溶性油冷却的砂轮寿命次之,水加防锈添加剂冷却的砂轮寿命最低。

5、超硬磨料砂轮的非常规使用

通常人们认为,因金刚石与铁族元素化学惰性大,所以金刚石砂轮是不适于磨削灰铸铁一类工件的,然而这种情况只有在高温时才发生。例如,用金刚石砂轮磨削时,当温度达到650℃时,金刚石会在空气中氧化,而达到700℃~800℃时它将会石墨化。在低温时,这些材料之间是不发生反应的。所以,只要选用合适的磨削速度并采用湿磨方式,同时供给充足的磨削液,金刚石砂轮是完全可以磨削铸件的,这一点已在生产实践中得到证实。采用湿磨时,金刚石砂轮磨削灰铸铁的磨削比(9600)要比用CBN砂轮磨削灰铸铁的磨削比(2700)高得多。

一般人们还认为,CBN砂轮是不适于磨削低碳钢一类软材料的,因为这时产生的磨屑易使砂轮堵塞。但目前研究认为,陶瓷结合剂CBN砂轮可采取提高砂轮线速度,以形成细小的磨屑,再借助高压喷射磨削液清除磨屑,以及供给充足磨削液等措施,可防止砂轮堵塞。因此,CBN砂轮是可以磨削低碳钢(硬度大于30HRC)一类软材料的。但是,CBN砂轮也不是磨削任何材料都有效的。通常它不适于磨削硬质合金及硬质合金与钢的组合件,此时用金刚石砂轮有更好的效果。

龙洲利砂轮
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