超硬磨料砂輪的合理使用(二)

   時間:2014-03-12 03:26:38
超硬磨料砂輪的合理使用(二)簡介
2選擇合適的磨削用量   超硬磨料砂輪的磨削速度應根據砂輪類型、磨削方式和冷卻等具體條件進行選擇。提高砂輪工作速度,可顯著提高磨削效率和磨削比……
超硬磨料砂輪的合理使用(二)正文
2選擇合適的磨削用量

超硬磨料砂輪的磨削速度應根據砂輪類型、磨削方式和冷卻等具體條件進行選擇。提高砂輪工作速度,可顯著 提高磨削效率和磨削比(如砂輪的磨削速度提高40%,磨削比可增加一倍),降低磨削成本。金屬和樹脂結合劑的金剛石砂輪,磨削速度通常為 15~35m/s,陶瓷結合劑CBN砂輪的磨削速度可提高到45~160m/s,單層CBN砂輪的磨削速度可選用125~250m/s。80~125m /s的線速度已成為當前世界CBN砂輪磨削的主流。磨削深度一般為0.002~0.010mm,工件速度通常為10~30m/min,縱向進給速度可取 0.3~1.5m/min。粗磨時取大值,精磨時取小值。

3超硬砂輪磨削對磨床要求

超硬砂輪磨削,尤其是高 速磨削,要求加工穩定性好、振動小、線速度高。例如,在CIMT2001上展出的PLANOMAT系列平面和成形磨床砂輪的工作速度為170m/s。因 此,對磨床有一要求:(1)砂輪主軸迴轉精度要高。(2)磨床剛度要好,一般要求比普通磨床高50%左右,通常應不小於100N/μm的數量級。(3)磨 床進給系統的精度要高,進給速度應均勻準確,縱向進給最小速度應達0.3m/min,橫向進給(切深)應達0.001~0.002mm/單行程,以保證磨 削的尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度。(4)磨床各運動件,如頭架主軸和軸承部分、進給運動導軌部分等應有可靠的密封,以防超硬磨料進入,加速機件的 磨損。(5)要有比較完善的磨削液過濾和供給系統,過濾精度應小於0.5μm。(6)磨床各部分應有相應的防振和隔振措施,砂輪應作精細動平衡。

4超硬磨料砂輪的修整

超硬磨料砂輪的修整,通常分為整形和修銳兩個工序。整形是對砂輪進行微量切削,使其達到所要求的幾何形狀和精度,並使磨料尖端微細破碎,形成微刃;修銳是去除磨粒間的結合劑,使磨粒間有一定容屑空間,並使磨粒突出結合劑之外,形成切削刃。

對於多氣孔陶瓷結合劑超硬磨料砂輪(包括金剛石和CBN砂輪),由於結合劑為疏鬆型,通常整形和修銳可一次完成;而對於結合劑為密實型砂輪(如樹脂、金屬結合劑),則整形和修銳須分別進行。

超 硬磨料砂輪最有效的整形工具首推金剛石類修整工具。用單顆粒金剛石修整,由於修整工具磨損,常會影響型面精度。如用金剛石滾輪修整,可避免修整工具磨損過 快,並可獲得較好的砂輪形貌。修整裝置的進給精度要高,每次進給量應控制在微米級。過量的修整既影響磨削質量,又會大大降低砂輪使用壽命。

修銳方法很多,一般可使用機械法(如用剛玉塊切入修銳、液壓噴射修銳法)或電加工法。後者多用於金屬結合劑的砂輪,將砂輪作為陽極通過電火花或電解法將金屬結合劑蝕除;若在結合劑中加入石墨粉,此法也適用於樹脂、陶瓷結合劑砂輪。

近 幾年來日本東京大學研製出一種旋轉型金剛石杯形輪修整工具。其機理是利用從杯形輪上脫落下來的磨料對超硬(金剛石或CBN)磨粒與結合劑之間的結合橋衝 擊,以及脫落下來的磨粒與超硬砂輪之間產生擠壓研磨作用而達到修整目的。採用此法,無論對多氣孔陶瓷結合劑超硬砂輪,還是密實型砂輪,整形和修銳可一次完 成,同時因杯形砂輪自旋轉,故磨損很小,修整過程中整形力幾乎可保持不變,且數值要比用單顆粒金剛石修整工具修整時小得多。

5正確使用磨削液

超 硬磨料砂輪磨削時,可用干磨或濕磨。但採用濕磨,既可延長砂輪壽命,又可防止工件產生磨削燒傷。不同磨削液,會使砂輪的磨削比相差幾倍、甚至十幾倍。砂輪 在磨削過程中的機械磨損、化學侵蝕和熱損傷程度,與冷卻效果密切相關。但用CBN砂輪濕磨時須注意,因CBN在高溫下會同水蒸氣及空氣中的氧氣起反應,生 成氨和硼酸(BN+3H2O→H3BO3+NH3),這種反應稱為水解作用,會加速砂輪磨損。因此在使用中常用水溶性油或帶有極壓添加劑的水溶液以減弱水 解作用。用不同磨削液濕磨時,CBN砂輪的相對壽命不同,以純油冷卻的砂輪壽命最長,水溶性油冷卻的砂輪壽命次之,水加防鏽添加劑冷卻的砂輪壽命最低。

6超硬磨料砂輪的非常規使用

通 常人們認為,因金剛石與鐵族元素化學惰性大,所以金剛石砂輪是不適於磨削灰鑄鐵一類工件的,然而這種情況只有在高溫時才發生。例如,用金剛石砂輪磨削時, 當溫度達到650℃時,金剛石會在空氣中氧化,而達到700℃~800℃時它將會石墨化。在低溫時,這些材料之間是不發生反應的。所以,只要選用合適的磨 削速度並採用濕磨方式,同時供給充足的磨削液,金剛石砂輪是完全可以磨削鑄件的,這一點已在生產實踐中得到證實。採用濕磨時,金剛石砂輪磨削灰鑄鐵的磨削 比(9600)要比用CBN砂輪磨削灰鑄鐵的磨削比(2700)高得多。

一般人們還認為,CBN砂輪是不適於磨削低碳鋼一類軟材料 的,因為這時產生的磨屑易使砂輪堵塞。但目前研究認為,陶瓷結合劑CBN砂輪可採取提高砂輪線速度,以形成細小的磨屑,再藉助高壓噴射磨削液清除磨屑,以 及供給充足磨削液等措施,可防止砂輪堵塞。因此,CBN砂輪是可以磨削低碳鋼(硬度大於30HRC)一類軟材料的。但是,CBN砂輪也不是磨削任何材料都 有效的。通常它不適於磨削硬質合金及硬質合金與鋼的組合件,此時用金剛石砂輪有更好的效果。

7結語

我國人造 超硬磨料的生產雖然起步較晚,但發展很快,1997年我國人造金剛石年產量已達到5億克拉左右,CBN年產量為800萬克拉。目前已初步形成了超硬磨料磨 具、專用磨削液、專門修整技術和裝置及專門化磨床等一個完整的技術體系。目前我國已能生產RVD、CBN及鍍金屬衣高品級磨料製品,如「金屬基體陶瓷 CBN砂輪」、「65m/s陶瓷結合劑CBN砂輪」等,超硬磨料砂輪的品種規格已形成系列,超硬磨料砂輪的最大直徑可達φ750mm(正在試製 φ1100mm砂輪),最高使用線速度可達80m/s,並在開發125m/s的高速砂輪,為超硬磨料砂輪的推廣使用創造了條件。可以預見,隨著超硬磨料砂 輪的廣泛使用,必將促進磨床製造業的變革與發展,而高效高性能磨床的發展,又將進一步推動超硬磨料砂輪的使用。

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