cBN砂轮磨削技术
CBN砂轮加工技术
第一章:CBN及鉆石磨料簡介第一節鉆石磨料鉆石是碳原素在高溫高壓的環境下結晶而成的,一般而言天然鉆石結晶顆粒的大小大約粒徑在1~6mm,大顆的鑽石很難得,鉆石其特點之一是它非常堅硬,是人類目前所發現硬度最高的物質之一.所以用它作磨料是再好不過了,但由于其非常稀有,所以沒有辦法真正當作磨料使用.1957年由美國GE公司發明了人工合成的鉆石,此鉆石是以人工方法利用高溫(大約1400度以上)及高壓真空(大約5~10万個大气壓)將碳結晶成鉆石,但因在制造過程中需用媒介質(例如鎳金屬),所以結晶出來的鉆石帶有綠或黃色,其硬度基本上達到天然鉆石的硬度,目前為止人造鉆石只當作工業用鉆石使用.人造合成鉆石是目前為止人類能大量利用的超級磨料,因為人造鉆石粉晶粒的形狀可以人為控制,使其适合各种不同的研磨,切割,拉磨,拋光等用途.鉆石磨料适用于研磨超硬度材料,比如碳化鎢材料等,其加工中砂輪磨損慢,切削性能好,耐高溫.第二節C BN磨料CBN(Cubic Boron Nitride)磨料也叫立方晶氮化硼,是硼原素與氮原素合成結晶的產物,CBN只是結合物中的一种,另外還有MDM,MP-SD 微粉及MP-CBN微粉都屬立方碳化硼,但除CBN以外的几种磨料結晶体太小,只能用于一些特殊用途加工,比如對單粒工具的修整,對光學玻璃,陶瓷及寶石的切割研磨,還有對硬韌金屬的研磨拋光.立方碳化硼結晶物結構与鉆石相同,其硬度十分接近鉆石硬度.1957年由GE公司研究成功CBN材料,1969年CBN磨料開始大量進入使用.CBN磨料的特點基本上与鉆石磨料差不多,但其結晶的方法更簡單可以大量生產使用.其主要适用于一些高硬度的研磨,其研磨特性次于鑽石磨料,一般研磨對象為硬度在HRC65度以下之材料.第二章:CBN及鉆石砂輪的結构及標示意義第一節CBN及鉆石砂輪的結构CBN及鉆石砂輪都是由台金(基体)結合劑和磨料組成,我們以一個普通平面砂輪為例講解,如下圖:磨料及結合劑台金(基体)結合劑磨料台金(基体)一般是用鋁合金或碳素鋼及特殊材料制成,其作用是支持結合劑,形成砂輪的基本形狀大小,台金(基体)的形狀一般為圓盤形,如平面磨床使用的砂輪;帶柄砂輪的台金(基体)是一根圓棒,如內圓研磨或內孔研磨使用的帶柄砂輪.目前台金(基体)使用的材料有鋁合金,SK5鋼或同級以上鋼材.特殊材料有ASP23或同級材料;碳化鎢如CD650 ,KG3等;高強度陶瓷等,其中以陶瓷最理想因為不但是其強度高更理想的是他熱澎脹小,其次就是碳化鎢,但最普級的是使用鋁合金.第二節CBN級鉆石砂輪的標示意義一.砂輪的標示方法B 170 N 75 B W 3.0 150*8*32 砂輪尺寸形狀砂輪寬度輔助記號結合劑濃度(集中度)硬度(結合度)粒度磨料光學研磨用鉆石砂輪形狀尺寸標示方法:ASD400R100B100 150D / 8T / 7W / 12V / 32H150D------------------------------表示砂輪外徑為150mm8T---------------------------------表示砂輪台金(基体)厚度為8mm7W--------------------------------表示磨料層最寬處為7mm12V-------------------------------表示此砂輪的夾角角度為12度32H-------------------------------表示砂輪中心安裝孔為32mm(1).磨料的標示意義D----------------------------------表示天然鉆石SD(ASD,MD)-------------------表示人造合成鉆石SDC(ASDC)---------------------表示有金屬披覆之人造合成鉆石CBN(CB)-------------------------表示立方碳化硼之CBN系列CBNC(CBC)---------------------表示有金屬披覆的CBN系列(2).粒度的標示意義.粒度是指磨料能通過單位面積內网孔的多少,也表示其單粒的大小值,但粒度不直接表示其尺寸,而是用网孔數表示,一般粒度在16~1000之間,常用于模具研磨加工的粒度在80~400之間,從80號粒度到400號粒度每隔20升一個等級,80~100之間為同一等級,100到120之間又為另一等級,數值越大表示單粒尺寸越小,80~100粒度單粒尺寸在粒徑0.18mm 到0.15mm之間.微粉的粒度標示与上不同,其標示值在0.5~54之間,与上面所講的粒度標示正好相反,微粉的單粒尺寸越小標示值越小.比如0~0.5號其粒徑為0.5um而36~54號其粒徑則為27.9~41.9um.所以在使用時要注意磨料的种類對應的粒度標示.(3).硬度(結合度)的標示意義.硬度(結合度)表示磨料保持于結合劑層中的保持力大小,也就是与結合劑的結合程度.其值由H~T的英文字母表示.英文字母越靠后硬度越高,表示結合程度越好,研磨過程中磨料不容易脫落.(4).濃度(集中度)的標示意義.濃度是指在1立方厘米中所含磨料的質量多少,濃度越高,其含量也越高,例如,濃度為100%即在1立方厘米体積中含磨料4.4ct(克拉).濃度值與磨料含量關系表: (1ct=0.203g)(5).結合劑的標示意義.結合劑是固定磨料並使磨料能形成一定的固狀形狀並同樣具有很好的切削能力的物質,目前為此有3种結合劑,如下表:結合劑的代號性能和應用範圍對照表(6).輔助記號標示意義.輔助記號是用來表示結合劑的改良品及适用度等情況.(7).砂輪寬度標示意義.一般在標示出砂輪的磨料厚度的後面標示出砂輪的寬度,如3X0.5U,表示砂輪磨料厚3mm,砂輪寬度0.5mm.(8).砂輪基本尺寸的標示意義砂輪基本尺寸包括砂輪的外徑,台金(基体)的厚度,中心安裝孔的直徑.專用砂輪還會標示出砂輪的角度及其它特定尺寸.二.CBN及鉆石砂輪的形狀(1).平面砂輪(代號為中國國家標准)14A1 1A1/T1 (2).角度砂輪(代號為中國國家標准)1E6Q 14E1 (3).圓弧砂輪(代號為中國國家標准)1F1(4).切斷差或槽專用砂輪形狀此种砂輪具有一定的倒斜度(5).光學研磨專用砂輪的形狀(6).內孔研磨專用砂輪的形狀第三章CBN及鉆石砂輪的使用第一節CBN及鉆石砂輪的修整原理一.名詞解釋.削銳:是利用修整工具將砂輪表面之結合劑与鈍化之磨料去除,以露出具有良好切削力之新磨粒,這一過程稱為削銳.削正:是利用修整器,將一些露出過高的磨粒去除,使大部分磨料的最高點基本一致,使砂輪在切削中更為平整,並且使更多的磨料參與切削,提高其銳利度.二.砂輪的修整原理.1.一般我們在修砂輪時,建議修整量為0.1mm以內,這個動作事實上已經函蓋削銳,削正兩個步驟,只是沒有動作上的明顯區分而已.2.普通磨料与披覆磨料的區別.(2-1).如下圖是普通磨料与結合劑的連接情況,從放大圖可以看出其並非全部接触,因為結合劑不可能做成相金屬一樣高密度,所以結合劑与磨料之間會有很細小的間隙,使磨料的保持力降低.普通磨料結合圖間隙放大圖(2-2).下圖是有披覆磨料與結合劑的連接情況.披覆是指用特殊工藝在磨料表面覆一層粘覆力強並具有一定硬度的物質,多數使用金屬.磨料披覆金屬后,主要目的是增強磨料與結合劑之間的保持力,使磨料在研磨過程中不易脫落.從下圖中可以看出金屬披覆的作用.披覆磨料的連接圖黑色部分是金屬披覆(Ni) 放大圖 (2-3).對比看來,第一:沒有披覆的磨料與結合劑之間有間隙,而有金屬披覆的磨料其間隙正好被披覆之金屬填滿,增強上磨料的結合劑層中 的保持力.3.砂輪的削銳.(3-1).如下圖,這是砂輪鈍化後的情形,磨料經過磨削后出現鈍化現象,使 磨料基本上失去切削能力.(3-2).CBN 或鉆石砂輪的削銳工具一般是選用一些軟鐵或普通砂輪及其它方法來削銳,一般選用的軟鐵有:45號鋼或更軟鐵材,紅銅,鉬, 其中鉆石砂輪一般選用鉬為最佳,CBN 砂輪選用紅銅最經濟實用; 還可以使用普通砂輪或砂條對CBN 或鑽石砂輪進行削銳,最常用 的砂條粒度一般在400以上,砂輪必需使用專用砂輪机所以不常用; 另外還可以使用電解法,流离法等.下圖是使用軟鐵削銳的過程圖.鈍角B圖A圖C圖(3-3).A圖是鈍化的磨料正在切削軟鐵,正因為其鈍化所以基本不能很好的切削軟鐵,而磨料及結合劑都比軟鐵硬,所以在相互作用下,磨料沒能切削軟鐵,而是欽入軟鐵,加上砂輪與軟鐵是相互運動的,磨料就被軟鐵從結合劑中擠出,同時磨料周圍的部分結合劑也被破坏脫落,使深層的磨料露出結合劑表面,這樣就將鈍化的磨料出除,露出新的磨料,迖到削銳的目的.(3-4).B圖就是削銳後的磨料情況,而在削銳過程中還包含了一個削正的過程,C圖是削銳過程中出現的情況,由于中間的磨料露出太多, 高于其它磨料很多,並且其只有少部分埋入結合劑中,這樣其保持力就很小,所以很快會被軟鐵擠出.這一削正過程是在削銳過程中同時進行的.第二節CBN及鉆石砂輪的使用概括來講,對一片即將使用之CBN或鉆石砂輪,我們要有以下幾點確認動作:(1).砂輪所能承受之最高轉速.(2).砂輪的外觀確認.(3).砂輪的安裝与校正.(4).研磨材質的限定.(5).正常轉速下,砂輪是否有異常聲音.(6).砂輪的修整.(7).加工是否符合要求.(8).砂輪加工中的參數.以上八點要求使用者在使用前与使用中需確實注意.適用於外徑為Φ75.Φ120.Φ175.Φ180mm 、Φ150mm 、Φ355mm 、Φ400mm 等各种砂輪型號,是安全生產、品質保証的保障,下面將詳細講解各种砂輪的具体應用.一.砂輪所能承受之最高轉速.最高轉速是指砂輪限定最外緣能承受的最大線速度,砂輪在此限定下能正常工作,線速度轉換成每分鐘轉速公式好下:線速度(π)*(砂輪直徑D)例:外徑為Φ355mm 之CBN 砂輪,廠商提供之線速度為60米/秒,則 最高轉速計算為:60*10003.1415926*355即砂輪每分鐘可承受3227轉之速度,故加工者需對最高轉速作計算,計算結果再与設備轉速作比較,適當使用,若超速使用有產生爆裂之可能.轉速=轉速= (-------------------------) * 60 = 3227.9 (轉/min)另請注意計算時請將不同之單位換算一致.二.砂輪外觀確認.在使用前輕輕用銅棒敲去砂輪的基体,听聲音是否很實,更需細看基体,磨料是否有裂紋及其它缺陷.CBN及鉆石砂輪經常出現結合劑與台金基体間有縫隙,表示此砂輪沒有結合好或已損坏,絕對不能使用;第二: 結合劑磨料層出現很明顯的裂紋,也絕對不能使用.三.砂輪的安裝与校正.1.砂輪的安裝.根据不同的砂輪選擇對應的標准法蘭,首先折掉法蘭之行衡配重塊,如果使用舊法蘭,要先清洁法蘭,特別是降銹.將砂輪安裝于法蘭上,裝上並擰緊所有螺絲,便可以進行校正動用.2.平衡校正分為動平衡之校正及靜平衡之校正,前者多數使用在高轉速高精密加工中,它適用於砂輪達万轉以上之高速運轉;而靜平衡校正則是大部分砂輪(小徑除外,如內孔研磨之帶柄砂輪等)都必需的,主要校正步驟如下:(1).首先將“U”形平衡架校好水平.如下圖.調整螺絲(2)裝上法蘭盤,將配重塊主部取下,裝上校正平衡用之芯軸,放在“U”形架上.平衡芯軸(3).待砂輪自動靜止后,砂輪最重的一點會在砂輪的正下方,故先將一個配重塊裝在最重點對面,擰緊螺絲,用奇异筆做上標記.(4).將另外兩個配重塊分別放在標記配重塊的兩邊兩個圓四分點向下一點處,輕輕擰緊,大致成等邊三角形排列.(5).輕輕轉動砂輪,調節兩個配重塊(有標記的配重塊不動)直至砂輪可以任意停止,而有標記的配重塊可以是圓周內任意位置為止,表示砂輪已經行衡.四.研磨材質限定.雖然CBN及鑽石砂輪的研磨性能非常好,但在實際工作中考虙到成本及加工要求等方面,對CBN及鉆石砂輪的研磨對象材質有一些限定如下:(1).不能加工非金屬的軟類材質.(2).不能加工軟鐵類金屬,因為軟鐵類金屬是用來削銳削正砂輪的,研磨此類材質會使砂輪大量消耗,而研磨較果還不理想.(3).CBN砂輪加工材質硬度在HRC65度以下,具体被加工材質硬度一般在HRC40~65度之間,很難加工更硬的材質.(4).鉆石砂輪加工材質硬度一般在HRC55~100之間,特別適應加工一些超硬合金或陶瓷材料,如碳化鎢等.(5).需要指出的是CBN砂輪用無气孔型的樹脂結合時,加工中發熱量非常大,故一般采用濕磨效果較佳.五.正常轉速下,砂輪是否有異常聲音.設備的轉速分為無級變速和級段變速及固定無變速,研磨設備一般使用變頻器控制無級變速或無變速,如JL-618、JL-818、黑田磨床、光學磨床設備等都是無級變速,而JL-3060ATD,JL-5010ATD,建德510AHD等水磨設備卻未安裝變頻器,轉速由馬迖決定,故我們在使用CBN或鉆石砂輪時,僅知道砂輪的极限轉速是不夠的,還應對設備的轉速進行了解,這樣我們才能確定什么情況是“在正常轉速”,JL-3060A TD轉速為2800轉/分鐘,而JL-5010ADT轉速為1800轉/分鐘.當砂輪啟動時用手模砂輪罩,發現有明顯的振動,請確認砂輪的外觀及砂輪的安裝与校正是否做好.否則,請找設備維修人員檢查主軸是否主常.六.砂輪的修整.砂輪的修整就是砂輪的削銳與削正,可用的方法很多,主要講解以下幾种:(1).用軟鐵(HRC30以下)修整(2).用軟銅(紅銅)修整(3).用鉬塊修正(主要適用于鉆石砂輪)以上三种方法均不錯,具体是采用砂輪研磨修整材料之方式,一般修去0.1mm軟鐵或軟銅可將砂輪修平削銳,若超過0.1mm太多,則請檢驗砂輪是否平衡,設備主軸是否歪斜.如果設備能變速,在修整砂輪時請將砂輪轉速調低,一般調低至正常使用轉速的1/2.修整時砂輪每次進刀量為Z 軸下刀0.01~0.02mm,Y向進給為一個砂輪寬度.觀察修整材料被研磨面的紋路是否均勻,無顫紋,表示砂輪已修平整和已削銳.七.加工是否符合要求.檢查加工工件的表面紋路是否均勻;如果砂輪修平整后加工出的工件面還出現顫紋或砂輪鈍化特別快請檢查設備主軸是否鬆動,砂輪是否安裝良好,被研磨材料硬度是否在砂輪加工之範圍內.正常情況下CBN及鑽石砂輪鈍化得很慢,正常研磨中消耗很小.八.砂輪加工中的參數.(1).轉速,CBN或鉆石砂輪的轉速設定原則是,在安全轉速內的最大轉速為最佳.(2).加工Z軸下刀量,每次最好不要超過0.02mm,最理想是在0.01mm以下.(3).Y軸每次進給量要視粗加工半精加工或精加工而定,最大不能超出砂輪磨料處的寬度.(4).當砂輪接触被加工物會發出剌耳的燥聲,而不是“沙”“沙”的聲音,則很大程度上与我們的Z軸下刀量Y軸進給量有關系,我們對半自動設備,進刀量走刀量作如下建議,(手搖磨床的進刀量請參照研磨標准執行).。
CBN砂轮磨削锭杆的试验研究
CBN 砂轮磨削锭杆的试验研究T he Experi m en tal Study on Grinding the H ead of Ingo t Rod by CBN W heel中原工学院(450007) 彭竹琴 张瑞杰 陈剑飞 张照军【摘要】分别用CBN 砂轮和棕刚玉砂轮对锭杆锭尖进行磨削加工试验,并对2种砂轮磨削后的尺寸形状精度、表面粗糙度、表层金相组织及显微硬度进行了测试、分析和对比。
试验结果和生产实践均表明,锭杆锭尖经CBN 砂轮磨削后,表面尺寸形状精度和表面粗糙度均得到了明显改善,而且不产生烧伤,生产效率也大大提高。
关键词 CBN 砂轮 磨削 锭杆加工Keywords CBN w heel ,grinding ,ingo t rod m ach ine 锭子是环锭细纱机的重要部件,而锭杆是锭子的关键零件。
因锭杆高速回转,锭杆尖部与锭底的球半径相互配合而形成一对摩擦副,使锭杆尖部受到长久的、强烈的摩擦与磨损,这就要求锭杆尖部有足够的硬度、高的制造精度及低的粗糙度。
随着高速锭子的发展,对锭尖表面的精度和粗糙度要求越来越高,目前大多数生产厂家仍采用普通棕刚玉砂轮对锭杆锭尖进行磨削加工,但磨削过程中存在着表面粗糙度低、易烧伤、生产效率低等缺点,制约着锭杆的加工精度、生产效率及使用寿命。
为此,本文对CBN 砂轮代替棕刚玉砂轮磨削锭杆锭尖进行了试验研究,试验结果及生产实践均表明,锭杆锭尖经CBN 砂轮磨削后,表面质量得到明显改善,生产效率有较大提高。
锭杆及其磨削 锭杆属于大批量生产零件,使用GC r 15钢来制造,其形状尺寸如图1所示。
要求锭尖硬度在HRC 62以上,粗糙度为R a 0.4Λm ,尺寸精度为IT 8,图1 细纱机锭杆零件图传统的锭杆最后加工工序是在锭杆专用磨床上,分别用粒度100#、170#,宽40mm 的棕刚玉砂轮随锭杆夹具的回转运动进行成型磨削的粗加工和精加工。
但用棕刚玉砂轮磨削时存在以下缺点:1.由于棕刚玉砂轮锋利保持性差,磨耗大,故批量生产时工件尺寸分散度大,使进一步提高锭杆锭尖外形精度变得非常困难;同时因锭杆锭尖尺寸小,磨削温度高,磨削表面极易产生较大的残余拉应力而降低工件的疲劳强度,甚至产生变质层和造成表面烧伤。
凸轮轴加工中CBN磨削技术的应用与研究
迎刃 而解 。现在专用 C N数控 C C凸轮轴磨 床 已被开发使 B N
用 ,高性能 C N砂 轮也 得到 了广泛 的应用 , B B C N砂 轮使用速 度 高( 0—10m s , 8 6 /)加工效率高 ( 工件 由毛坯粗磨 、 半精磨 、 精 磨、 微磨一次完成 , 效率是 普通砂轮 的 2~3倍 ) 采用 专用磨 , 削 液和滚轮修整技术 ,从 而提高了凸轮轴的加工质量 和加工
E up n Ma u a t n e h oo y No3, 01 q i me t n f cr gT c n lg . 2 0 i
凸轮轴加工 中 CB N磨 削技术 的应用与研究
彭欣健 , 剑 徐
( 九江职业技术学 院 机 械工 程系 , 江西 九江 32 0 ) 3 0 7
加工质量 , 从而提高 了发动机的整体加工技术水平 。 凸轮轴作为发动机 的关键零件之一 ,对发 动机的动力特 性有着直接的影响。如何采用适 当的加工方法 , 达到零件 的尺
( )凸轮表 面易产生烧伤 、 2 裂纹 等缺 陷, 很难 提高生产效 率。由于凸轮磨削余量大且材料较难进行加工 , 普通磨料 砂轮 的性能很难适应 凸轮所期 望的加工性能 ,磨削质量 和生产效 率两者往往不能兼顾 。如所有的传统磨削加工一样 , 在磨削加
生产效率要求都很 高 , 加工难度较 大。 如何提 高磨削效率和加 工质量 ,是 凸轮轴磨削加工 中的关键 问题 。在进 行工 艺分 析 时, 主要应考虑 以下方面 :
() 1 机床 的特 性 :
() 4 综合经济效益不高 。 普通磨料砂轮的耐用度和使用寿 命低 , 频繁修整或 更换 , 需 使修 整工具损耗 加快 , 助时 间和 辅 劳动强度增加 , 既影 响了生产效率 , 又加大 了生产成本 。 另外 , 砂轮用量大 , 其质量波 动也 影响 了磨削工艺 的稳定性 , 因大 又 量磨削残物 的产 生 , 增加 了磨削液的过滤清理量 , 对环境造成
磨削加工中的CBN砂轮
首先 , 我们可 以采用常规 的修型和修 锐方 法进行 C N砂轮 的修 型 和 修 锐 。理 论 上 , B 陶瓷 结 合 剂 脆 而 易 碎 , 该 能够 用 常规 修整 方 法修 整 。然 而试 验表 明 , 应 目 前 的修 整 方 法 不 适 合 于 新 型 的 C N砂 轮 。为 了 获 得 B 最 佳 的修 型 和修 锐 ( 称 修 整 ) 果 , 们 必 须 确 定 一 合 效 我 整 套 新 型 的工 作 参 数 和条 件 。通 过研 究更 佳 的使用 条 件, 使得 C N砂 轮修 整 和机 床 控 制技 术 取 得 了更 大 的 B 进步。 修整 过程 的精 确 设 定 和 先 进 的适 应 控 制 , 用 户 使 的 C N砂 轮工 作 在最 佳 状 态 。 B 没有 陶瓷 结 合 剂 , B C N砂 轮 就 不 可 能 进 入 大 批 量 生 产 使用 。正是 这 种 多孑 的结 合 剂 材料 产生 了必 须 的 L 小空 隙 , 保存 冷 却液 并 保证 了 C N磨 削黑 色金 属所 需 B 的修 整 加工 。 2 C N砂轮 的修 整方 法 B C N磨 料 是一 种 昂 贵 的磨 料 , 轮 制 造 商 必 须 提 B 砂 供一 种 尽可 能少 地 消 耗 磨 料 的修 整 方法 , 以便 用 户 在 丢弃 砂 轮之 前 , 够 尽 可 能 多 地 磨 削工 件 。一 般 情 况 能 下, 只需 去 除几 个 微米 就 可使 C N砂 轮重 新 锐 利 。 B 同时 , 制造 商必 须 找 到 有 效 的 方 法 使 磨 粒 的 切 削 刃 凸露 出来 , 们 采 用 奥 地 利 泰 利 莱 公 司 B 4型 C N 我 6 B 砂轮 作 为典 型磨 料 进 行 研 究 。 据 介 绍 , 种 级 别 的砂 这 轮磨 料 合成 缺 陷控 制 在 亚微 米 水平 。泰利 莱 公 司能 够 改变 磨 粒 的破 裂特 性 并 能生 产具 有 良好 控 制破 裂 强 度 的磨 料 。 我们 在 磨 削试 验 中发 现 , 整 进 给 速 度 和修 整 速 修 度之 比对颗 粒 破裂 特 性 影 响极 大 , 整 速 比是 指 修 整 修 轮线 速 度 与磨 削线 速 度 之 比。 速 比为 正指 在修 整 接 触 位置 , 砂轮 与修 整 轮旋 转 方 向相 同 。 在对 B 4型 陶 瓷 结 合 剂 C N砂 轮 进 行 的 一 项 研 6 B
CBN砂轮高效内圆磨削空调压缩机活塞孔的研究
瑞 典 U A 等 机 床 厂 已将 C N 砂 轮 高 速 磨 削技 术 应 用 于 工 V B 件 的 内 圆加 工 ,机 床 多 采 用 D 值 大 于 10万 的 砂 轮 轴 , N 5 利 用 恒 温 水 浴 控 制 机 床 整 体 刚 性 ,并 利 用 功 率 检 测 手 段 进 行控制力磨削 [] 3 ,砂 轮 线 速 度 一 般 在 4 0 / ,加 工 节 - 4 56m s 拍 1 一 0 ,加 工形 位 精 度 l 3 m。 相 对 于 国 外 C N 砂 轮 O4s 一t x B
对 于 尺 寸 和 圆柱 度 要 求 均 在 I 级 的 精 密 磨 削 来 说 显 然 不 x m 能 满 足 要求 。
2 C N 内圆磨 削 特 点及 问题 B
C N 磨 料 具 有 较 高 的 硬 度 和 耐 磨 性 .C N 砂 轮 磨 削 B B 时 的 比 材 料 去 除 率 大 大 高 于 普 通 磨 料 砂 轮 .利 用 C N 磨 B 料 的 特 点 可 将 C N砂 轮 应 用 于 高 效 内 圆 磨 削 .并 且 可 以 B 延 长 砂 轮 的 修 整 周 期 ,从 而 使 得 磨 削 生 产 效 率 大 大 提 高 。 然 而 内 圆 磨 削 的 砂 轮 轴 刚 性 低 、 砂 轮 磨 损 快 、工 件 排 屑
关 键 词 :内 圆磨 削 ;C BN砂 轮 ;工 艺 优 化 ;压 缩 机 活 塞
中 图 分 类号 :T 5 6 G 9
文 献标 识 码 :B
文 章 编 号 : 10 — 4 2 (0 0 0 0 6 — 3 0 9 9 9 2 1)1— 0 2 0
1 言 前
近3 0年 的 高 速 磨 削 实 践 使 得 C N砂 轮 在 高 速 磨 削 中 B 的应 用成 为 了现 实 .并 且 这 种 方 法 被 认 为 是 对 精 密 铁 系 金 属进 行 高 效 率 加 工 的最 有 效 办 法 [o 然 而 .相 对 于普 通 磨 1 l 料 磨 削 ,C N 磨料 磨 削要 求 机 床 具 有 足够 的刚 性 ,砂 轮 保 B 持稳 定 的状 态 ,并且 需 要 对 磨 削 过 程 进 行 有 效 监 测 。在
CBN砂轮的选择
CBN砂轮的选择陶瓷结合剂CBN砂轮的研发成功,对生产磨床的厂家提出了更高的技术要求,生产适应CBN砂轮性质的磨床。
这样磨床生产厂商和砂轮生产厂商共同开发的数控多轴磨床,大大地提高了生产效率和降低了生产成本,使这一古老加工工艺又焕发出新的光彩。
磨削加工是人类最古老的加工手段之一,随着工业的进展,特别是硬金属的加工,它是不可缺少的加工手段。
在20世纪80时代,发达的西方国家CN机床和机床加工中心高速进展,高速主轴和硬质刀具的应用,磨床加工与其相比也就显得加工成本昂贵了。
但是随着磨削技术的进展,磨具也进一步得到改进。
通过创新可供使用的磨料质量、改进组织结构以及采纳新结合剂系统使磨具从根本上提高生产效率。
超硬材料CBN创造,作为磨料用于砂轮的制造,使砂轮的耐用度成倍提高。
特别是在20世纪80时代中期研发出的陶瓷结合剂CBN砂轮,在修正修锐上的技术突破,可以说它是磨削磨具的一次真正革命。
CBN砂轮的分类CBN磨料制作的砂轮,依据不同的加工工艺和所用不同成分的结合剂可分为以下四种。
它们的性质和用途(仅限于机械加工用途)也有所不同。
1.电镀CBN/金刚石砂轮砂轮的生产工艺简单,生产成本低。
成型简单但是只有一层镀层,在加工过程中,较难知道何时磨层受损,适用于批量小的机械加工用和修正滚轮。
2.烧结式CBN/金刚石砂轮硬度大和密度高,加工成高精度的,成本高。
重要用于砂轮的修正滚轮和大批量的超硬材料的加工。
3.树脂CBN/金刚石砂轮砂轮的生产工艺简单,生产成本低。
成型简单但是不好修正整型。
用于多形状小批量的加工。
如工具磨和刀具的加工,以及玻璃的加工。
4.陶瓷结合剂的CBN/金刚石砂轮陶瓷结合剂的CBN/金刚石砂轮具有磨削力强,高速加工不烧伤工件,可修正而耐用等优点。
应用实例加工工艺和结合剂的配方被少数外国厂家把握,如刚进入中国市场的德国Krebs&Riedel公司,世界最大的磨料模具集团圣戈班旗下的WINTER公司,奥地利的TYROLIT公司,德国的Wendt公司和瑞士的WINTERTHUR是目前最理想的高速、高效和高精度的磨削工具供应商。
自润滑金属结合剂CBN砂轮干式磨削特性分析
自润滑金属结合剂CBN砂轮干式磨削特性分析霍文国;徐九华;傅玉灿;戚厚军【摘要】针对钛合金难磨削加工性,提出了自润滑金属结合剂砂轮,综合液相烧结与钎焊工艺制备了自润滑金属结合剂立方氮化硼(Cubic Boron Nitride,CBN)砂轮,分析了砂轮强度和微观组织,完成了自润滑CBN砂轮与碳化硅砂轮干式磨削钛合金的性能试验.通过砂轮磨损、工件表面形貌、金相显微组织和显微硬度等特性研究表明:自润滑CBN砂轮干式磨削钛合金切削性能明显优于绿色碳化硅砂轮,在vs=15m/s,vw=2m/min,ap=0.025mm磨削条件下,自润滑金属结合剂砂轮具有较好的磨削性能.%The technique of self-lubricantion metal bonded CBN abrasive wheel was proposed for dry grinding titanium alloy, and therefore has been expected to reinforce the cutting ability. Metal bonded grinding wheel was prepared successfully. This paper also studied the cutting ablitiy of self- lubricantion metal bonded CBN wheel experimentally on the wheel wear, workpiece surface topography, metallurgical structure and micro hardness on dry grinding Ti6Al4V comparing with SiC wheel in detail. The results indicate that self - lubricantion metal bonded CBN wheel show excellent performance during dry grinding titanium alloy. A combination of wheel speed 15m/s, workpiece speed 2m/min, depth of cut 0. 025mm accomplishes with the expected good machining results.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2012(023)023【总页数】5页(P2773-2777)【关键词】自润滑;金属结合剂;CBN砂轮;干式磨削【作者】霍文国;徐九华;傅玉灿;戚厚军【作者单位】天津市高速切削与精密加工重点实验室,天津,300222;天津职业技术师范大学,天津,300222;南京航空航天大学,南京,210016;南京航空航天大学,南京,210016;天津职业技术师范大学,天津,300222【正文语种】中文【中图分类】TG580.60 引言钛合金具有密度小、比强度高、热稳定性好、抗腐蚀性好等优点,因此在航空航天、舰船和化工等行业得到了广泛的应用[1],由于钛合金导热系数低、弹性模量小、在较高温度下的化学活性大,因此钛合金磨削加工时,很容易发生较严重的砂轮黏附磨损,产生磨削烧伤[2-3]。
cbn砂轮磨削参数
cbn砂轮磨削参数今天咱们来唠唠CBN砂轮磨削参数这个超有趣(虽然听起来有点专业啦)的话题。
一、CBN砂轮是啥呢?CBN砂轮啊,它可是磨削界的一个小明星呢。
CBN就是立方氮化硼啦,这种材料超级硬,硬度仅次于金刚石哦。
所以用它做成的砂轮在磨削的时候就特别厉害。
它可以用来磨削好多硬度比较高的材料,像那些合金钢啊、高速钢之类的。
你想啊,要是普通的砂轮去磨削这些硬家伙,可能没几下就磨损得不成样子了,但是CBN砂轮就不一样啦,它能稳稳地把这些硬材料磨削得又精准又光滑。
二、磨削参数之砂轮转速。
说到CBN砂轮的磨削参数,砂轮转速可是个关键因素。
这个转速就像是砂轮工作时候的小节奏。
如果转速太快呢,虽然磨削的效率可能会提高,但是也会带来一些小麻烦。
比如说,砂轮可能会因为离心力太大而发生破裂,这可就危险啦,就像一个转得太快的小陀螺突然散架了一样。
要是转速太慢呢,磨削的效率就会变得很低,就像小蚂蚁搬家,慢悠悠的。
所以呢,要根据被磨削材料的硬度、砂轮的直径大小等因素来确定一个合适的转速。
一般来说,对于硬度比较高的材料,转速可以适当高一点,但是也要在安全的范围内哦。
三、磨削参数之进给量。
进给量这个东西呢,就像是给砂轮规定的每次向前走多少的小指令。
如果进给量太大,砂轮一次吃进去太多材料,就会让磨削变得很粗糙,就像一个人狼吞虎咽吃饭一样,肯定吃相不太好啦,而且还可能会让砂轮磨损得特别快。
要是进给量太小呢,虽然磨削出来的表面可能会比较光滑,但是效率就太低了,这就有点像吃饭的时候一粒一粒地吃米饭,太浪费时间啦。
所以啊,要找到一个合适的进给量,让砂轮既能高效地磨削,又能保证磨削的质量。
对于那些对精度要求比较高的零件,进给量可能就要稍微小一点,多花点时间来保证质量。
四、磨削参数之磨削深度。
磨削深度也是个很重要的参数呢。
这个就像是砂轮要在材料上挖多深的小坑一样。
如果磨削深度太大,那对砂轮的压力就很大,很容易让砂轮磨损,而且也可能会让被磨削的材料出现裂纹之类的问题。
CBN砂轮的修整方法及其应用
CBN砂轮的修整方法及其应用作者:冯宝富蔡光起盖全文1 引言CBN砂轮以其优良的磨削性能和磨削表面质量在高速、超高速磨削、难加工材料的高性能磨削、高效成型磨削等加工领域获得了广泛应用。
在磨削过程中,由于磨削力和磨削区域高温、粘附等作用,砂轮工作表面的磨粒会逐渐钝化;同时,砂轮工作表面的磨粒会因不均匀磨损而失去正确的原始几何形状;此外,由于高速磨削的磨屑非常细小,很容易堵塞砂轮工作表面空隙。
为使CBN砂轮始终保持良好的磨削状态,在磨削过程中必须对砂轮进行修整。
CBN砂轮的整形、修锐技术是CBN砂轮应用领域一个相当重要的研究课题。
CBN砂轮的修整可分为整形和修锐两个步骤。
整形是通过改变砂轮的宏观形状,使砂轮达到要求的几何形状和尺寸精度,并使磨粒尖端微细破碎形成锋利的磨刃;修锐则是通过去除砂轮磨粒间的结合剂,使磨粒凸出结合剂表面,形成必要的容屑空间,使砂轮具有最佳磨削能力。
根据具体情况,整形和修锐可统一进行或同时完成,也可分步进行。
2 CBN砂轮的整形方法CBN砂轮的整形方法较多,常用的有车削整形法、滚压整形法、磨削整形法、电加工整形法等,近年来又出现了激光整形法。
2.1 车削整形法车削法是采用单颗粒金刚石笔、粉末冶金金刚石笔或金刚石修整片等整形工具车削砂轮,以达到整形目的。
1) 单颗粒金刚石笔整形单颗粒金刚石笔具有极高硬度和良好的耐磨性,因此常用于陶瓷结合剂或树脂结合剂CBN砂轮的修整。
金刚石笔的尖端由于受到热和力的集中连续作用,磨损剧烈,因此修整时应通过合理供给冷却液进行充分冷却。
采用单颗粒金刚石笔修整陶瓷结合剂CBN砂轮后,砂轮表面状态不易达到磨削加工要求,容屑空间较小,切削刃较宽,磨削刃不锋利,若直接用于磨削,初期磨削力和磨削温度均较大,容易出现磨削烧伤和振纹,因此必须用油石对修整后的砂轮表面进行合理修锐。
2) 金刚石片状修整器整形采用粉末冶金方法将小粒度金刚石颗粒固结在硬质合金基体上,制成片状修整器。
CBN砂轮的修整方法及其应用
C BN砂轮的修整方法及其应用东北大学机械工程与自动化学院(沈阳110004) 冯宝富 蔡光起山东齐鲁石油化工公司催化剂厂(周村255300) 盖全文 摘 要:综合评述了C BN砂轮的整形和修锐方法,分析了各种方法的特点和应用。
关键词:C BN砂轮, 整形, 修锐Dressing Methods of CBN Wheels and Their ApplicationsFeng Baofu et alAbstract:The truing and sharpening methods of C BN wheels are summarized.The characters of the truing and sharpening methods as well as their applications are analyzed.K eyw ords:C BN wheel, truing, sharpening 1 引言C BN砂轮以其优良的磨削性能和磨削表面质量在高速、超高速磨削、难加工材料的高性能磨削、高效成型磨削等加工领域获得了广泛应用。
在磨削过程中,由于磨削力和磨削区域高温、粘附等作用,砂轮工作表面的磨粒会逐渐钝化;同时,砂轮工作表面的磨粒会因不均匀磨损而失去正确的原始几何形状;此外,由于高速磨削的磨屑非常细小,很容易堵塞砂轮工作表面空隙。
为使C BN砂轮始终保持良好的磨削状态,在磨削过程中必须对砂轮进行修整。
C BN砂轮的整形、修锐技术是C BN砂轮应用领域一个相当重要的研究课题。
C BN砂轮的修整可分为整形和修锐两个步骤。
整形是通过改变砂轮的宏观形状,使砂轮达到要求的几何形状和尺寸精度,并使磨粒尖端微细破碎形成锋利的磨刃;修锐则是通过去除砂轮磨粒间的结合剂,使磨粒凸出结合剂表面,形成必要的容屑空间,使砂轮具有最佳磨削能力。
根据具体情况,整形和修锐可统一进行或同时完成,也可分步进行。
2 CBN砂轮的整形方法C BN砂轮的整形方法较多,常用的有车削整形法、滚压整形法、磨削整形法、电加工整形法等,近年来又出现了激光整形法。
CBN砂轮
CBN砂轮(立方氮化硼砂轮)CBNgrindingwheel最理想的高速、高效和高精度的磨削工具一、立方氮化硼(CBN)砂轮的特点:CBN作研磨材料使用时,我们主要研究CBN 的硬度、热稳定性、化学惰性、耐磨性和导热性等。
CBN的硬度远高于其它普通磨料。
高硬度意味着切削能力更强、更锋利;CBN有高的耐磨性,意味着它比普通磨料更难磨损;保持磨粒形状的能力是CBN作为高性能磨料的主要特性之一;CBN的抗压强度很高,这意味着在恶劣的条件下使用时它能保持颗粒完整而不易破碎;CBN有很好的导热性,在磨削时可实现冷切削。
1、高硬度、高韧性立方氮化硼(CBN)是人类合成的硬度仅次于金刚石的超硬材料远远高于普通刚玉与碳化硅磨料,因而具有更佳的切削能力、更锋利2、耐高温、热稳定性好。
立方氮化硼可以承受1250-1350摄氏度的高温,比金刚石的耐热性800摄氏度还要高;在研磨和切削铁质材料时,不会出现粘屑现象,在磨削淬火钢、高钒高速钢、铝高速钢等对磨削温度较为敏感的金属材料是最理想的砂轮。
3、化学惰性强。
立方氮化硼不易和铁族元素产生化学反应,所以对于各种高速钢、工具钢、模具钢、高合金淬硬钢、铬钢、镍合金、粉末冶金钢和高温合金等温度高、硬度高、热传导率低的材料的磨削非常适宜。
4、导热性好。
CBN热导率可达刚玉砂轮的几十倍到百倍,因而能将磨削热迅速导出,减少工件热变形。
对热传导率低的材料磨削非常适宜。
各种喷涂(焊)材料:镍基、铁基等;耐磨铸铁类材料:钒—钛铸铁、高磷铸铁、冷硬铸铁等;钛合金类:如TC45、磨削性能好、加工表面质量好。
由于立方氮化硼磨具能够长期保持磨粒微刃的锋利性,会使被加工工件加工精度和表面粗糙度值都达到较为理想的效果,因此可使工件的耐用度提高10%-30%。
所以即使批量加工的工件,也会始终获得较高的形状、精度及一致性。
CBN砂轮磨削能获得高的尺寸精度和低的表面粗糙度,加工表面不易产生裂纹和烧伤,残余应力小。
CBN砂轮在磨削加工中的应用
CBN砂轮在磨削加工中的应用CBN材料除用来制作刀具外,其最大的应用领域还是制成CBN磨具,用于高速高效磨削和珩磨加工,可使磨削效率大大提高,其磨削精度和质量提高一个等级。
1.磨削汽车零件——凸轮轴和曲轴汽车发动机上的凸轮轴具有多个凸轮,淬火后的凸轮粗磨及精磨是影响凸轮质量的关键工序。
一般都是采纳靠仿照形磨削,工件速度的提高受到限制,工件易产生磨削烧伤裂纹,采纳靠仿照形磨削,其凸轮表面的轮廊曲线要受砂轮直径大小的影响,所以很难保证凸轮轮廊曲线的正确。
生产实践证明,当砂轮直径大时,磨出的凸轮瘦,当砂轮直径小时,磨出的凸轮胖,只有当砂轮直径接近或等于磨削靠模凸轮的滚轮直径时(一般为570mm),其仿形误差接近于零,即磨出的凸轮表面轮廊曲线接近于靠模凸轮。
在实际生产中,所用的砂轮直径一般都是从D600(或610)用到D500,与理想的砂轮直径(570)相差甚多,所以生产中总有大凸轮轴的凸轮曲线超标。
为解决这个问题,我们在靠仿照形凸轮磨床上采纳CBN砂轮磨削,可把CBN砂轮直径制成D575,CBN磨料层厚为4~5mm,其磨轮的磨削最小直径是D565,磨削直径范围虽然只有10mm,但磨削零件数却相当于几十片一般砂轮,不仅可保证凸轮曲线正确,而且也不会产生磨削烧伤现象。
如Liton工业自动化公司用CBN砂轮磨削凸轮轴,其成本降低了50%,凸轮表面的疲乏强度提高了30%;东风汽车公司襄樊柴油发动机厂用陶瓷结合剂CBN砂轮粗磨冷激铸铁凸轮轴,其凸轮磨削余量t=4~5mm,砂=60m/s,工件转速n=100r/min,f=0.1mm/s,采纳高速磨削液,CBN砂轮的寿命基本相当于20片刚玉磨料砂轮。
2.CBN砂轮在内孔磨削中的应用内圆磨削的效率一直很低,其重要原因就是磨削速度、砂轮材质及磨杆的刚性问题。
生产过程中用在修整砂轮、更换砂轮的时间几乎占了单件工时的1/3~1/5。
假如内圆或沟槽磨削采纳CBN电镀砂轮,并把砂轮速度提高,增大磨杆直径,便可适当提高工件转速与进给速度,不仅可保证孔(弧)径、槽宽尺寸与形位精度,表面粗糙度和避开烧伤,而且还可以成倍地提高加工效率,降低加工成本。
发动机凸轮轴的磨削技术
汽车凸轮轴的磨削技术简介:CBN砂轮磨削具有高效、高精度、低成本等显著优点,是凸轮轴磨削加工技术发展的必然趋势。
依据多年实验研究的结果和相关技术文献,文章指出了国内在将凸轮轴的CBN磨削技术推向市场的过程中主要的制约因素,并提出了积极的建议,以期在凸轮轴加工中广泛采用CBN磨削技术,提高发动机整体的加工技术水平。
凸轮轴作为发动机的关键零件之一,其加工质量的好坏直接影响发动机的动力特性;同时,凸轮轴又是一种非圆磨削的工关键字:刀具夹具切削铣削车削机床测量CBN砂轮磨削具有高效、高精度、低成本等显著优点,是凸轮轴磨削加工技术发展的必然趋势。
依据多年实验研究的结果和相关技术文献,文章指出了国内在将凸轮轴的CBN磨削技术推向市场的过程中主要的制约因素,并提出了积极的建议,以期在凸轮轴加工中广泛采用CBN磨削技术,提高发动机整体的加工技术水平。
凸轮轴作为发动机的关键零件之一,其加工质量的好坏直接影响发动机的动力特性;同时,凸轮轴又是一种非圆磨削的工件,其加工余量大且材料难磨,对磨削精度和生产效率要求都很高,加工难度比较大。
因而,凸轮轴的磨削技术一直是业内人士关注的重点。
如何提高磨削效率和加工质量是凸轮轴磨削急需解决的问题,主要应考虑如下几个■影响因素:■机床的特性;■凸轮轮廓磨削成形的方式;■砂轮性能和冷却液;■磨削工艺,包括修整工具及修整工艺。
■国内外凸轮轴磨削技术发展现状目前,国内多数轿车主机厂的凸轮轴生产线和专业生产凸轮轴的厂家均引进了CBN磨削技术,但仍有很多的载重汽车、柴油机和摩托车发动机的凸轮依然采用传统的刚玉砂轮、靠模仿形的磨削工艺。
粗磨工序使用的是国产中低速磨床(35m/s以下),精磨工序部分厂家使用进口磨床,但使用速度均在60m/s以下,修整工具以单点金刚石笔居多,进口磨床和少数国产磨床采用金刚石滚轮修整。
这种传统技术给凸轮轴的磨削带来的问题主要体现在如下几个方面:凸轮轮廓精度低且难以提高采用靠模样板磨削,凸轮轮廓形状误差最小只能控制在±0.03mm范围内,而全数控无靠模磨削则可控制在±0.01mm内。
CBN砂轮高速磨削磨削力分力比实验研究
[ 关键词 ] 高速磨 削;磨 削参数 ;磨 削力分 力比
[ 中图分类号]T 5 0 6 4 [ G 8 . 1 文献标识码]A [ 文章编号 ]10 3 0 ( 07 3— 0 2— 5 0 8— 84 2 0 )0 02 0
0 引言
高速超高速磨削 由于能够实现降低磨削力 ,提高磨削表面质量 ,成 为磨削发展 的一个趋势 .
本文在实验的基础上对 C N砂轮高速磨削工艺实验中的 C 进行研究 ,分析 、 、 、C N砂 B , B 轮磨粒尺寸等磨削参数对高速磨削 c 的影响规律. ,
1 实验条件和方法
1 1 磨削条 件 .
( )磨削设备 :湖南大学研发 的 10 / 超 高速平 面磨削试验 台,加工范 围 ( X X 1 5m s 长 高 宽,50 0
在磨 削研究 中 ,磨 削力反 映磨 削过 程的基 本特征 ,是研 究磨 削过 程的重 要参数 ,它反 映 了磨 削 区内砂
轮与工件的相互作用 ,直接关系着磨削过程 中材料 的去除机理 、工件的磨削质量以及砂轮的磨损情
况 】 .
为便 于分 析问题 ,磨削 力可分 为相互 垂 直 的 3个 分 力 ,即 沿砂 轮 切 向 的切 向磨 削力 ,沿 砂 轮 径 向的法 向磨 削力 F 以及沿 砂轮轴轴 向的轴 向磨 削力 .如图 1 示 . 所
有 较大 的负前 角 ,所 以 F 大于 F ,通 常 F/ 3—1 围内 ,需 要指 出的一 点是 , 不 仅与 砂轮 F 在 4范
[ 收稿 日期 ]20 0 1 0 7— 6— 1 [ 回 日期 ]2 0 0 修 07— 7—1 2 [ 基金项 目]厦 门市科技计划指导性项 目 (5 2 2 00 9 30 Z 0 6 0 )
cBN砂轮磨削技术
cBN砂轮磨削技术高科技通常意味着使用最新的科学技术,同时也意味着与工业增长潜力直接相关;而磨削通常指加工出表面质量好、外形精度高的工件。
而高科技磨削即指磨削技术领域的所有最新工业发展成果和趋势。
这是2008年于奥格斯保由VDS(Verband Deutscher Schleifm ittelw erke e.V.)组织召开的磨削技术论坛上设定的研讨主题,会议同时获得了ISF(Dortmund大学加工技术研究院)的支持,与会专家们在这次会议上就最新的磨削技术研究成果做了学术报告,以下是列举的一些应用实例。
压缩机螺杆磨削cBN和金刚石工具磨损的降低与砂轮形状关系密切,这在成形磨削中尤为重要。
在磨削压缩机螺杆的过程中,有一个很重要的要求即螺杆与砂轮接触区需要有效散热,否则易导致磨削烧伤。
当指定接触长度约为l g≈60mm时,磨削区的散热由砂轮的高气孔率来保证。
本应用实例中使用的陶瓷结合剂cBN砂轮只有通过使用高强度玻璃料和大气孔才能进行上述磨削。
运用环形砂轮进行NC成型磨削这是一个陶瓷结合剂cBN环形砂轮成形磨削的过程。
在这一要求极高的过程中,需要保持很好的柔韧性,以便于对材料表面进行机械加工,这也意味着即使工具的磨损较低,其使用寿命较长,但在其后仍需对砂轮进行再次修整操作。
通过工件与砂轮接触面的不断变化,材料的去除成一直线。
为了顺利进行成形磨削,利用模拟实验,确保材料的去除既符合几何运动学要求,又符合动力学要求,并且可以得出砂轮在进出区域的可靠结果。
滚压螺纹模具的磨削在最初的磨削方案中,使用SiC砂轮需要中间修整,而采用大气孔陶瓷结合剂砂轮则不再需要这种操作。
但使用陶瓷结合剂砂轮时面临的最大问题是要对带有一个金刚石仿形滚轮的80mm宽的cBN砂轮进行修整,这一过程将产生很高的磨削力并且在现有的磨削设备和修整装置上才能实现。
与之前使用SiC砂轮的方法相比,cBN砂轮可节约40%的磨削时间。
多区切削砂轮和复合磨削工具的发展目前,砂轮的开发主要表现在工具的功能结构上,以适应特殊的加工需要。
cbn砂轮磨削原理
cbn砂轮磨削原理CBN grinding wheel grinding principle refers to the use of cubic boron nitride (CBN) abrasive to grind materials. CBN is the second hardest material after diamond, making it an ideal material for grinding wheels.CBN砂轮磨削原理是指利用立方氮化硼(CBN)磨料对材料进行研磨。
CBN是继金刚石之后第二硬的材料,使其成为砂轮的理想材料。
The main advantage of CBN grinding wheel grinding principle is its ability to grind very hard materials such as hardened steels, superalloys, and cast iron. The hardness and thermal stability of CBN make it suitable for high-speed grinding and finishing of hardened ferrous and superalloy materials.CBN砂轮磨削原理的主要优势是它能够研磨硬化钢、高温合金和铸铁等极硬材料。
CBN的硬度和热稳定性使其适用于高速研磨和加工硬化铁素体和高温合金材料。
From a technical perspective, the use of CBN grinding wheel grinding principle allows for improved efficiency and precision in the grinding process. The high thermal conductivity of CBN helps to reduce theheat generated during grinding, resulting in less thermal damage to the workpiece.从技术角度来看,使用CBN砂轮磨削原理可以提高研磨过程的效率和精度。
CBN砂轮
CBN砂轮(立方氮化硼砂轮)CBN grinding wheel最理想的高速、高效和高精度的磨削工具一、立方氮化硼(CBN)砂轮的特点:CBN作研磨材料使用时,我们主要研究CBN 的硬度、热稳定性、化学惰性、耐磨性和导热性等。
CBN的硬度远高于其它普通磨料。
高硬度意味着切削能力更强、更锋利;CBN有高的耐磨性,意味着它比普通磨料更难磨损;保持磨粒形状的能力是CBN作为高性能磨料的主要特性之一;CBN的抗压强度很高,这意味着在恶劣的条件下使用时它能保持颗粒完整而不易破碎;CBN有很好的导热性,在磨削时可实现冷切削。
1、高硬度、高韧性立方氮化硼(CBN)是人类合成的硬度仅次于金刚石的超硬材料远远高于普通刚玉与碳化硅磨料,因而具有更佳的切削能力、更锋利2、耐高温、热稳定性好。
立方氮化硼可以承受1250-1350摄氏度的高温,比金刚石的耐热性800摄氏度还要高;在研磨和切削铁质材料时,不会出现粘屑现象,在磨削淬火钢、高钒高速钢、铝高速钢等对磨削温度较为敏感的金属材料是最理想的砂轮。
3、化学惰性强。
立方氮化硼不易和铁族元素产生化学反应,所以对于各种高速钢、工具钢、模具钢、高合金淬硬钢、铬钢、镍合金、粉末冶金钢和高温合金等温度高、硬度高、热传导率低的材料的磨削非常适宜。
4、导热性好。
CBN热导率可达刚玉砂轮的几十倍到百倍,因而能将磨削热迅速导出,减少工件热变形。
对热传导率低的材料磨削非常适宜。
各种喷涂(焊)材料:镍基、铁基等;耐磨铸铁类材料:钒—钛铸铁、高磷铸铁、冷硬铸铁等;钛合金类:如TC45、磨削性能好、加工表面质量好。
由于立方氮化硼磨具能够长期保持磨粒微刃的锋利性,会使被加工工件加工精度和表面粗糙度值都达到较为理想的效果,因此可使工件的耐用度提高10%-30%。
所以即使批量加工的工件,也会始终获得较高的形状、精度及一致性。
CBN砂轮磨削能获得高的尺寸精度和低的表面粗糙度,加工表面不易产生裂纹和烧伤,残余应力小。
CBN及CBN砂轮磨削技术参数优化
CBN及CBN砂轮磨削技术参数优化CBN(Cubic Boron Nitride)是继人造金刚石问世之后,于1957年,由美国GE公司首先合成出的又一种超硬材料。
我国在1966年试制成功CBN,至今已有四十余年的历史了。
CBN的硬度仅低于金刚石,除了高硬度、高耐磨性、低摩擦系数等性质外,还具有比金刚石优越的耐热性和对铁族金属材料的化学惰性。
利用它这些优异的性能作研磨材料所制成的CBN磨具,特别适合于各类铁族金属材料的磨加工。
它和金刚石用于加工硬而脆的非铁系材料相互补充,使超硬材料的应用范围大大拓宽。
和普通磨料的磨具相比,CBN磨具具有高速、高效、高加工质量、长寿命、低成本的特点,可作为高速数控磨床高效、高精度磨削的首选工具。
在汽车、压缩机、机床、工具、轴承等工业领域有着广泛的应用。
1 CBN的性质1-1 CBN的晶体结构六方氮化硼(hBN)经高温高压合成,晶体结构由层状转变为立方结构,密度由2.25g/cm3增加到3.48g/cm3,各种性质都发生了突变。
1-2 CBN的主要特性在将CBN作研磨材料使用时,我们主要关注CBN的硬度、耐磨性、强度和导热性等性质。
1-2-1 硬度CBN的硬度仅次于金刚石,而远高于其它普通磨料。
高的硬度意味着切削能力更强、更锋利。
1-2-2 耐磨性CBN有高的耐磨性,意味着它比普通磨料更难磨损,保持磨粒形状的能力是CBN作为高性能磨料的主要特性之一。
1-2-3 抗压强度CBN的抗压强度很高,这意味着在高强度、大去除量磨削等恶劣条件下使用时,它能保持颗粒完整而不易破碎,因而使CBN磨具寿命更长。
1-2-4 导热性CBN有良好的导热性,在磨削时可实现冷切削。
从而大大减少被磨工件烧伤的可能性。
另外,CBN还有高的热稳定性和较低的热膨胀系数。
特别是CBN与铁、碳没有明显的化学亲和力,决定着它在磨削铁族金属时的价值。
而金刚石在一定温度下与铁发生化学反应而使其结构破坏,这就是金刚石不能加工铁族金属材料的原因。
超高速陶瓷cBN砂轮的关键技术
引言
超 高速 磨削 通常 指砂 轮线 速度 大于 1 0 s 磨 5 m/ 的
少 砂轮 的 修正 及更 换 次 数 ; 证 磨 削 工件 不 被 烧 伤 。 保 陶 瓷 结 合 剂 c N 砂 轮 已 经 被 广 泛 应 用 在 实 际 生 产 B
( ul ee rh I s tt o e l y f rMie a eo re , u l , u n x 4 0 4 C i a G i nR s c n t ue f G oo o n r l su c sG i n G a g i5 1 0 , hn ) i a i g R i Ab t a t S p r h g — p e irf d b n rn i g t c n l g a le d e n a f c s i s r c : u e — i h s e d v t i e o d g i d n e h o o y h s a r a y b e o u n i mo e n d v l p n f g i d n e h o o y Grn i g wh e t i h l e r s e d i d r e e o me t o rn i g t c n l g . i d n e l wi h g i a p e s h n v r s e t lf rt er a ia i n o u e i h s e d g i d n r c s i g e y e s n i o h e l to fs p rh g p e r i g p o e sn .Co sd rn i a z n n iei g vt — rf d b n BN rn i g wh e t n rt p l d wi e y f r h g — p e rn i g ie o d c l g i d n e lwih ma y me is a p i d l o i h s e d g i d n e p o e s,i h s b i f n r d c d t e k y t c n l g s d f r r a ii g s p r h g — p e r cs t a re l i t o u e h e e h o o y u e o e l n u e — i h s e d y z
CBN及CBN砂轮磨削技术参数优化
CBN及CBN砂轮磨削技术参数优化CBN(Cubic Boron Nitride)是继人造金刚石问世之后,于1957年,由美国GE公司首先合成出的又一种超硬材料。
我国在1966年试制成功CBN,至今已有四十余年的历史了。
CBN的硬度仅低于金刚石,除了高硬度、高耐磨性、低摩擦系数等性质外,还具有比金刚石优越的耐热性和对铁族金属材料的化学惰性。
利用它这些优异的性能作研磨材料所制成的CBN磨具,特别适合于各类铁族金属材料的磨加工。
它和金刚石用于加工硬而脆的非铁系材料相互补充,使超硬材料的应用范围大大拓宽。
和普通磨料的磨具相比,CBN磨具具有高速、高效、高加工质量、长寿命、低成本的特点,可作为高速数控磨床高效、高精度磨削的首选工具。
在汽车、压缩机、机床、工具、轴承等工业领域有着广泛的应用。
1 CBN的性质1-1 CBN的晶体结构六方氮化硼(hBN)经高温高压合成,晶体结构由层状转变为立方结构,密度由2.25g/cm3增加到3.48g/cm3,各种性质都发生了突变。
1-2 CBN的主要特性在将CBN作研磨材料使用时,我们主要关注CBN的硬度、耐磨性、强度和导热性等性质。
1-2-1 硬度CBN的硬度仅次于金刚石,而远高于其它普通磨料。
高的硬度意味着切削能力更强、更锋利。
1-2-2 耐磨性CBN有高的耐磨性,意味着它比普通磨料更难磨损,保持磨粒形状的能力是CBN作为高性能磨料的主要特性之一。
1-2-3 抗压强度CBN的抗压强度很高,这意味着在高强度、大去除量磨削等恶劣条件下使用时,它能保持颗粒完整而不易破碎,因而使CBN磨具寿命更长。
1-2-4 导热性CBN有良好的导热性,在磨削时可实现冷切削。
从而大大减少被磨工件烧伤的可能性。
另外,CBN还有高的热稳定性和较低的热膨胀系数。
特别是CBN与铁、碳没有明显的化学亲和力,决定着它在磨削铁族金属时的价值。
而金刚石在一定温度下与铁发生化学反应而使其结构破坏,这就是金刚石不能加工铁族金属材料的原因。
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运 用环 形 砂 轮 进 行 NC 成 型 磨 削
这 是一 个 陶瓷结 合剂 c B N 环形 砂轮 成形 磨削 的过 程 。在这 一 要求极 高 的过程 中 , 需要 保持 很 好 的柔韧 性 , 以便于 对 材料 表面 进 行机 械 加工 , 这 也 意 味着即 使 工具 的 磨损 较 低 , 其 使用寿 命 较长 , 但 在 其 后 仍需 对 砂轮 进
行 再次 修整 操作 。通 过工 件 与砂 轮接 触面 的不 断变 化 , 材料 的去 除 成一 直线 。为 了顺 利进 行成 形 磨削 , 利用 模 拟 实验 , 确 保材 料 的去 除既 符 合几 何 运 动学要 求 , 又 符合 动 力 学要 求 , 并且 可 以得 出砂 轮 在 进 出 区域 的 可靠 结
多 区 切 削 砂 轮 和 复 合 磨 削 工 具 的 发 展
目前 , 砂轮 的 开发 主要 表现 在工 具 的功能 结构 上 , 以适 应 特殊 的 加工需 要 。其优 点是 可 以代 替分 开 的制造 过程 , 并将 各独 立 加工步 骤 结合 成一 个加 工步 骤 , 这 就 意 味着 不仅 可 以避免 夹具误 差 , 还 可 以节 约成 本 , 也因此 得 以提 高 生产效 率 。在工 具 开发 的过 程 中 , 应 区分 差异 化 工具 结 构和 创新工 具结 构 , 即 区分所 谓 的多 区切 削砂 轮和 多种工 具结 合 成一体 的复合 磨 削工具 。
的重要 制约 因素 。 与研 磨相 比 , 该 方法 的其 他优 点是 可选 择冷 却 磨削 , 因此 减少 了工 件表 面 的损 伤 。同时 , 该 方 法 的 自动化 程度 也很 高 。 此外 , 如 果砂轮 有 任何损 坏 , 可通 过 替换 单个 丸 片来修 整砂 轮 。 与 研 磨相 比 , 研 磨过 程 会产生 大量 需要 单 独处理 的研 磨浆 , 而使 用丸 片砂 轮进 行精 磨 时其 相关 费用 较低 。综 上所 述 , 使 用丸 片砂轮 磨 削将 比研磨 节约 3倍 以 上 的时 间和成 本 。
用c B N 丸 片 砂 轮 进 行 精 磨
用e B N 丸 片砂 轮对 发动 机 部件 、 泵 的零 部 件 、 钢 质 轴承 和 密 封装 置 、 高速 钢或 陶瓷等 进 行单 面 或双 面 的表
面磨 削和精 磨 , 在这 一磨 削 实例 中 , 一方 面 , 由于使 用不 同工 具 结构 , 为此, 砂 轮被 逐步 改进 , 将 丸 片组 合成 砂轮
题, 会议 同 时获 得 了 I S F( D o r t mu n d大 学加 工技 术 研 究 院 ) 的 支持 , 与 会 专 家 们在这 次 会 议上 就 最 新 的磨 削技
术研 究成 果做 了学 术报 告 , 以 下是 列举 的一 些应 用实 例 。
压缩机螺杆磨削
c B N 和金 刚石 工 具磨 损 的 降低 与砂 轮 形状关 系密 切 , 这 在 成 形磨 削 中尤 为重 要 。在 磨削 压 缩 机螺 杆 的过 程中, 有 一 个很 重 要 的要 求 即 螺 杆与 砂 轮接 触 区需 要 有 效 散 热 , 否 则 易导 致 磨 削烧 伤 。当 指定 接 触 长 度 约为 l g  ̄6 O mm时 , 磨 削 区的散 热 由砂轮 的 高气孔 率 来保证 。本应 用 实例 中使 用的 陶瓷结 合剂 c B N 砂 轮 只有通 过使 用 高强 度玻 璃料 和 大气孔 才 能进 行上 述 磨削 。
c B N 砂 轮 磨 削 技 术
高科 技通 常意 味着使 用 最新 的科 学技 术 , 同时 也意 味着 与工 业 增长 潜力 直接相 关 ; 而 磨削通 常 指加 工 出表 面质 量好 、 外 形精 度高 的工 件 。 而高 科技磨 削即 指磨 削技 术 领域 的所 有 最新工 业发 展成 果 和趋 势 。 这是 2 0 0 8年 于 奥格 斯 保 由 VDS ( Ve r b a n d D e u t s c h e r S c h l e i f mi t t e l w e r k e e . V. ) 组 织 召开 的 磨 削技 术 论 坛 上 设定 的研 讨 主
果。
滚 压 螺 纹 模 具 的 磨 削
在 最初 的磨 削方 案 中 , 使用 S i C砂轮 需 要 中 间修 整 , 而 采 用大 气 孔 陶瓷 结合 剂 砂 轮则 不 再 需 要这 种 操作 。 但使 用 陶瓷结 合剂 砂轮 时 面 临的 最大 问题 是 要对 带 有一 个 金 刚石 仿 形滚轮 的 8 0 mm 宽 的 e B N 砂 轮进 行 修整 , 这一 过程 将产 生很 高 的磨 削力 并且 在现 有 的磨削 设备 和 修整 装置 上 才能 实现 。与 之 前使 用 S i C砂轮 的方 法相 比, e B N 砂 轮可 节约 4 O 的磨 削时 间 。
以适应 不 同的磨 削速 度和 不 同砂 轮 的耐磨 性 。另一 方 面 , 与研 磨 不 同 , 使用 丸片砂 轮 的这 种磨 削 方法 同样 适合 粗 加工 , 因此 , 加 工过 程变 为 在一 个 磨削过 程 中可 同时 完成 粗磨 和精 磨 。尽 管该方 法 将粗 、 精 加工 糅合 为一 体 , 但 是用 该方 法生 产 出来 的产 品表 面 质量 可与研 磨后 的 产 品表面 质 量相 媲美 。该方 法 加工 出 的工 件表 面光 洁度 很好 , 其粗糙 度 ≤ l b L m。工 件表 面 、 砂轮表 面 及接 触 压力 ( 通常在 I O 0 0 0 N ̄3 0 0 0 0 N之间) 是该 方 法 实行 过程 中
( 刘 燕 编 译 )
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Hale Waihona Puke .