1 選用合適的砂輪
對不同的工件材料瘪棱、不同的加工要求汤史,應選用不同的砂輪图盖。即使磨削同一種工件材料毕蕉,不同牌號砂輪的磨削比可能相差2~5倍,因此要選用合適的砂輪企著。
金剛石砂輪是磨削硬質(zhì)合金、光學玻璃魂中、陶瓷冒溜、寶石和石材等高硬度脆性大的非金屬材料的最佳磨具。但因金剛石在700℃~800℃時容易碳化香题,所以它不適于磨削鋼料饶辆。CBN的硬度稍次于金剛石,但它的熱穩(wěn)定性好(能耐1300℃~1400℃高溫)雌隅,它不象金剛石那樣在高溫中會分解翻默,即氧化和石墨化,與鐵族元素化學惰性大恰起,熱導率高(是剛玉的46倍)修械,用其制作的砂輪壽命長(可達剛玉砂輪的幾十倍到成百倍以上),是替代剛玉砂輪磨削淬硬鋼检盼、高速工具鋼肯污、軸承鋼、不銹鋼吨枉、耐熱鋼和鈦合金等高硬度韌性大的金屬材料的最佳磨具蹦渣。
超硬磨料砂輪的結(jié)合劑有樹脂、金屬貌亭、陶瓷柬唯、電鍍和釬焊等认臊。樹脂結(jié)合劑砂輪主要用于刃磨刀量具、磨孔锄奢、外圓磨及平面磨美尸;金屬結(jié)合劑砂輪用于切入磨削、光學曲線磨床的成形磨僵馒、刃磨單刃刀具幼氏、磨削小鉆頭的螺旋槽,也適用于電解磨削绸秸;陶瓷結(jié)合劑砂輪的磨削效率高嬉拾,形狀保持性好,耐用度高匠似,易于修整臊吓,砂輪使用壽命長,并因陶瓷結(jié)合劑本身有良好的化學穩(wěn)定性暗沉,耐熱英谢、耐油、耐酸堿的侵蝕里淡,可適應各種磨削液刃伞,磨削成本低,因而目前已成為高效谎跨、高精度磨削的首選磨具钥嫌;電鍍砂輪適于高速精磨和成形磨,也適于孔的高效磨削(濕磨)和在坐標磨床上使用男杈;釬焊砂輪適于超高速磨削丈屹。
必須指出,不同牌號的磨料伶棒,因制造工藝不同旺垒,其晶體形態(tài)、顆粒形狀也不同肤无,而具有不同的強度先蒋、熱穩(wěn)定性和破碎特性,應根據(jù)結(jié)合劑種類舅锄、磨削工件材料和磨削方式鞭达,選擇不同的磨料。如用于高效皇忿、高精度磨削的陶瓷結(jié)合劑砂輪畴蹭,可選用高強度和顆粒形狀鋒利的磨料,如 DeBeers公司生產(chǎn)的PDA型(人造金剛石品種)及ABN800型(CBN品種)或其他類似性能的牌號。
超硬磨產(chǎn)表面又有鍍金屬衣 (金屬鍍層可起到補強增韌叨襟,減緩熱沖擊以及在磨粒與結(jié)合劑之間起結(jié)合橋作用堆嘿,可提高砂輪使用性能)和不鍍金屬衣兩種,應根據(jù)結(jié)合劑種類慌缨、工件材料氏走、干磨和濕磨等不同條件選擇。干磨一般選用銅衣娱背,如RVD-Cu讥燎、CBN-Cu;濕磨選用鎳衣烂秘,如RVD-Ni掰魁、CBN-Ni。當前裳雕,鍍覆金屬已由鎳低流、銅發(fā)展到鈦、鎢合金帜浇、非金屬陶瓷等辨蓄,由單一鍍層發(fā)展到復合鍍層,并已由磨粒鍍覆發(fā)展到微粉鍍覆项茸。
超硬磨粒砂輪的濃度不能選得太低祠乃,高濃度可帶來高的磨削比,200%濃度的超硬磨料砂輪實際上是一種以超硬磨料為輔料的普通砂輪唠椭,一般不推薦命名用跳纳。目前,高速高效磨削均采用較高濃度贪嫂,陶瓷結(jié)合劑 CBN砂輪的濃度高效磨削均采用較高濃度,陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪的濃度一般選擇125%以上艾蓝,如進口配套的陶瓷CBN砂輪力崇,其濃度一般均為175% ~200%。
砂輪的硬度等級表示了結(jié)合劑對磨料把持力的大小赢织。砂輪硬度均勻和穩(wěn)定及硬度高低的合理選擇亮靴,是保證磨削質(zhì)量的重要前提。國外超硬磨料砂輪一般有3~7個硬度等級可供選擇于置,但我國生產(chǎn)的超硬砂輪都不標硬度等級茧吊,GB6409中也未規(guī)定相應標準,故質(zhì)量不易保證八毯,給用戶帶來不便搓侄,亟待補充與完善。
2 選擇合適的磨削用量
超硬磨料砂輪的磨削速度應根據(jù)砂輪類型、磨削方式和冷卻等具體條件進行選擇偿寥。提高砂輪工作速度梯撰,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)填级,降低磨削成本怎体。金屬和樹脂結(jié)合劑的金剛石砂輪,磨削速度通常為15~35m/s怜人,陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪的磨削速度可提高到45~160m/s愚缔,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砂輪磨削的主流癌羞。磨削深度一般為0.002~0.010mm垛淮,工件速度通常為 10~30m/min,縱向進給速度可取0.3~1.5m/min戳明。粗磨時取大值澈拖,精磨時取小值。
3 超硬砂輪磨削對磨床要求
超硬砂輪磨削赋焕,尤其是高速磨削参歹,要求加工穩(wěn)定性好、振動小隆判、線速度高犬庇。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侨嘀。因此臭挽,對磨床有一要求:
- 砂輪主軸回轉(zhuǎn)精度要高。
- 磨床剛度要好咬腕,一般要求比普通磨床高50%左右欢峰,通常應不小于100N/μm的數(shù)量級。
- 磨床進給系統(tǒng)的精度要高涨共,進給速度應均勻準確纽帖,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/單行程举反,以保證磨削的尺寸精度懊直、幾何形狀精度和表面粗糙度。
- 磨床各運動件火鼻,如頭架主軸和軸承部分旱醉、進給運動導軌部分等應有可靠的密封,以防超硬磨料進入穗蚌,加速機件的磨損敬育。
- 要有比較完善的磨削液過濾和供給系統(tǒng)平葡,過濾精度應小于0.5μm。
- 磨床各部分應有相應的防振和隔振措施胶棕,砂輪應作精細動平衡供馍。
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水亮。整形是對砂輪進行微量切削刽软,使其達到所要求的幾何形狀和精度,并使磨料尖端微細破碎枢菇,形成微刃奏散;修銳是去除磨粒間的結(jié)合劑,使磨粒間有一定容屑空間噩拼,并使磨粒突出結(jié)合劑之外剩喧,形成切削刃。
對于多氣孔陶瓷結(jié)合劑超硬磨料砂輪(包括金剛石和CBN砂輪)世吨,由于結(jié)合劑為疏松型澡刹,通常整形和修銳可一次完成;而對于結(jié)合劑為密實型砂輪(如樹脂耘婚、金屬結(jié)合劑)罢浇,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沐祷。用單顆粒金剛石修整嚷闭,由于修整工具磨損,常會影響型面精度赖临。如用金剛石滾輪修整胞锰,可避免修整工具磨損過快,并可獲得較好的砂輪形貌兢榨。修整裝置的進給精度要高嗅榕,每次進給量應控制在微米級。過量的修整既影響磨削質(zhì)量吵聪,又會大大降低砂輪使用壽命誊册。
修銳方法很多,一般可使用機械法(如用剛玉塊切入修銳圾框、液壓噴射修銳法)或電加工法。后者多用于金屬結(jié)合劑的砂輪畦怒,將砂輪作為陽極通過電火花或電解法將金屬結(jié)合劑蝕除残团;若在結(jié)合劑中加入石墨粉,此法也適用于樹脂桶邑、陶瓷結(jié)合劑砂輪画眯。
近幾年來日本東京大學研制出一種旋轉(zhuǎn)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(jié)合劑之間的結(jié)合橋沖擊,以及脫落下來的磨粒與超硬砂輪之間產(chǎn)生擠壓研磨作用而達到修整目的灌当。采用此法您风,無論對多氣孔陶瓷結(jié)合劑超硬砂輪,還是密實型砂輪京球,整形和修銳可一次完成参攻,同時因杯形砂輪自旋轉(zhuǎn),故磨損很小怎晰,修整過程中整形力幾乎可保持不變髓绽,且數(shù)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妆绞,可用干磨或濕磨顺呕。但采用濕磨,既可延長砂輪壽命括饶,又可防止工件產(chǎn)生磨削燒傷株茶。不同磨削液,會使砂輪的磨削比相差幾倍图焰、甚至十幾倍启盛。砂輪在磨削過程中的機械磨損、化學侵蝕和熱損傷程度楞泼,與冷卻效果密切相關(guān)驰徊。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堕阔,生成氨和硼酸(BN+3H2O→H3BO3+NH3)棍厂,這種反應稱為水解作用,會加速砂輪磨損超陆。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牺弹。用不同磨削液濕磨時,CBN砂輪的相對壽命不同战架,以純油冷卻的砂輪壽命最長砸新,水溶性油冷卻的砂輪壽命次之,水加防銹添加劑冷卻的砂輪壽命最低咸壮。
6 超硬磨料砂輪的非常規(guī)使用
通常人們認為拿奥,因金剛石與鐵族元素化學惰性大,所以金剛石砂輪是不適于磨削灰鑄鐵一類工件的漆究,然而這種情況只有在高溫時才發(fā)生母滤。例如,用金剛石砂輪磨削時钉榔,當溫度達到650℃時城砖,金剛石會在空氣中氧化翅窥,而達到700℃~800℃時它將會石墨化。在低溫時廷诺,這些材料之間是不發(fā)生反應的没惶。所以,只要選用合適的磨削速度并采用濕磨方式簇抵,同時供給充足的磨削液庆杜,金剛石砂輪是完全可以磨削鑄件的,這一點已在生產(chǎn)實踐中得到證實正压。采用濕磨時欣福,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。
一般人們還認為焦履,CBN砂輪是不適于磨削低碳鋼一類軟材料的拓劝,因為這時產(chǎn)生的磨屑易使砂輪堵塞。但目前研究認為嘉裤,陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪可采取提高砂輪線速度郑临,以形成細小的磨屑,再借助高壓噴射磨削液清除磨屑屑宠,以及供給充足磨削液等措施厢洞,可防止砂輪堵塞。因此典奉,CBN砂輪是可以磨削低碳鋼(硬度大于30HRC)一類軟材料的躺翻。但是,CBN砂輪也不是磨削任何材料都有效的卫玖。通常它不適于磨削硬質(zhì)合金及硬質(zhì)合金與鋼的組合件真葱,此時用金剛石砂輪有更好的效果。
7 結(jié)語
我國人造超硬磨料的生產(chǎn)雖然起步較晚辐胆,但發(fā)展很快讨砍,1997年我國人造金剛石年產(chǎn)量已達到5億克拉左右,CBN年產(chǎn)量為800萬克拉卸研。目前已初步形成了超硬磨料磨具佩讨、專用磨削液、專門修整技術(shù)和裝置及專門化磨床等一個完整的技術(shù)體系多盅。目前我國已能生產(chǎn)RVD把毒、CBN及鍍金屬衣高品級磨料制品,如“金屬基體陶瓷CBN砂輪”勤右、 “65m/s陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪”等屡旺,超硬磨料砂輪的品種規(guī)格已形成系列,超硬磨料砂輪的最大直徑可達?750mm(正在試制?1100mm砂輪)掷栋,最高使用線速度可達80m/s端制,并在開發(fā)125m/s的高速砂輪,為超硬磨料砂輪的推廣使用創(chuàng)造了條件邦鲫【牡穑可以預見,隨著超硬磨料砂輪的廣泛使用庆捺,必將促進磨床制造業(yè)的變革與發(fā)展古今,而高效高性能磨床的發(fā)展,又將進一步推動超硬磨料砂輪的使用滔以。
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