砂轮

XX大学2014学年秋季学期研究生课程考试

课程名称：制造工艺及刀具课程编号：

论文题目: 砂轮的修整及其应用的研究综述

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砂轮的修整方法及其应用的研究综述

概要：本文介绍了CBN砂轮的性质、特点，以及在磨削中的修整和使用条件，从理论和实践上，向读者介绍CBN砂轮的磨削参数和应注意的事项，并对可能遇到的问题进行了分析。

关键词：CBN砂轮；修整（修型和修锐）。

Review on the research of wheel dressing process and its

application

(School of Communication and Information Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China) Abstract:Content summary: describes the nature, characteristics of CBN grinding wheel in grinding, and the dressing and the conditions of use, from the theory and the practice, introduces the reader to the CBN wheel grinding parameters and the matters needing attention, and the possible problems are analyzed.

Keywords：CBN, grinding wheel, dressing(repair and dressing) .

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。

2.1.1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[1,2]。

2.1.2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。用金刚石片状修整器修整CBN砂轮的优点是费用较低,且片状修整器磨损后性能变化不大,整形时可以采用较大的修整进给量而不会增大修整后砂轮的表面粗糙度。

2.2 滚压整形法

滚压整形法是利用旋转的砂轮和滚压轮之间的相对滚动压裂结合剂桥,使磨粒表面崩碎出现微刃。滚压轮可用硬质合金或淬硬钢制成。滚压整形法的特点是修整压力大、修整效率及修整精度较低、修整后砂轮表面损伤层较深、切削刃密度较低、磨粒较尖锐、易磨损但不易堵塞。为降低滚压力,增加滚压稳定性,可在滚压轮表面开出斜槽或螺旋槽。为避免砂轮表面产生周期性波纹,必须控制砂轮轴与滚轮轴的同轴度。

2.3 磨削整形法

磨削整形法是用普通磨料砂轮、金刚石砂轮、金刚石滚轮等与CBN砂轮对磨整形,或用CBN砂轮磨削低碳钢进行整形。

2.3.1普通砂轮磨削整形

用绿色碳化硅或白刚玉陶瓷结合剂砂轮作为整形砂轮,用外圆磨削法对CBN砂轮进行整形。在整形砂轮轴上安装制动器,使整形砂轮与CBN砂轮之间产生相对速度,可提高整形效率[3],相对速度越大,整形效率越高。该方法也可用于修锐,但应采用细粒度(150#～220#)修整砂轮。制动整形法的特点是整形压力较大、对磨床刚性要求高,对树脂结合剂砂轮容易产生过整形。

2.3.2低碳钢磨削整形

低碳钢磨削整形是利用CBN砂轮磨削低碳钢时形成的流状切屑来刮除结合剂,达到整形目的。该方法又可分为单滚筒法和双滚筒法。双滚筒法是利用两个滚筒的速度差实现平稳整形,可提高整形质量[3]。低碳钢磨削整形的特点是修整效率及修整精度较低、磨粒脱落较多、整形质量不稳定。

2.3.3杯形砂轮整形

日本东京大学的庄司克雄研制的杯形砂轮修整器将修整进给变为切入进给,提高了修整精度。采用杯形砂轮对CBN陶瓷砂轮整形后,CBN砂轮的表面磨粒产生微小破碎,具有良好的容屑槽和尖锐的切刃[4]。杯形砂轮对CBN砂轮的整形效果优于采用金刚石砂轮的整形效果[5]。

2.3.4金刚石滚轮整形

金刚石滚轮是采用电镀法或粉末冶金法将金刚石颗粒固结在金属基体的圆周表面上制成的高效成型修整工具,其修整机理是通过金刚石滚轮与CBN砂轮的旋转运动之间产生的相对运动来实现砂轮整形。修整进给量ar和修整速比q(q=vr/vs,vr为金刚石滚轮线速度,vs为CBN 砂轮线速度)对修整后CBN砂轮的磨削性能有重要影响。采用较大修整速比q修整后的CBN 砂轮磨削力较小,但工件表面粗糙度较大。采用较大修整进给量ar修整后的砂轮较锋利。S.Malkin等人[6,7]认为,金刚石滚轮整形法的修整机理和修整后砂轮的磨削性能主要由CBN砂轮磨粒轨迹与金刚石磨粒运动轨迹之间的夹角(干涉角δ)控制,δ越大,修整力越小,但修整后的砂轮表面较粗糙。中速比的选择范围为q=014～017,精密磨削时应选取速比q<-110,具体数值应根据磨削粗糙度要求和砂轮特性确定,例如磨削精密氧化锆零件时可采用速比q<-110修整CBN陶瓷砂轮,这样可获得较低的粗糙度(Ra=0106μm)和较高的圆度(016μm)[8]。

金刚石滚轮整形法的主要优点是结构简单、滚轮耐用度高、能同时在砂轮全宽度上进行修整、修整时间短、修整力小、能复制特定的砂轮轮廓(尤其对复杂型面砂轮具有准确的复形能力)、适用于自动化生产。该方法在有载或无载情况下均可使用,可使修整时间与其它加工辅助时间交叉重合。

2.4 电加工整形法