砂轮线速度对CBN砂轮磨损影响的磨削试验研究

１８
２０
１７８ ４４１
２４
２５
２９９ ５５９
２４
５０
３０
４２０ ４９４
３４
３５
５６１ ８６７
４２
４０
７０２ ３９６
８１
砂轮已产生较大磨损，终止Ｖ；＝５０ｍ／ｓ的磨削试验
ｌＯ
５２ １５７
１７．６
２０
１７７ ０８１
２０
２５
２９６ ９２３
２２
６０
３０
４２０ ７３７
２５．６
３５
５６２ ０３７
２７
４０
７０３ ３６７
［４］蔡光起．磨削技术现状与新进展［Ｊ］．制造技术与机床，２０００（５）：
１０～１１．
［５］李伯民，赵波．现代磨削技术［Ｍ］．北京，机械工业出版社，２００３．
（上接第１６页）
其中仅。是最小惯性主轴与坐标轴之间的夹角， Ｌ、．，，、六，是工件图像的二阶距：
Ｌ＝盯，（Ｙ—Ｙ。）２ｋ（戈，Ｙ）ｄｘｄｙ
Ｊｙ＝－ｆ．『，（戈一戈。）２ｋ（戈，Ｙ）ｄｘｄｙ ＪｘＹ＝．ｒ，，（ｚ一石。）（Ｙ—Ｙ。）ｋ（ｚ，Ｙ）ｄｘｄｙ 将门板ＣＡＤ模型向戈一Ｙ平面作投影，取出投影 的最外轮廓，求出投影图的质心和最小惯性主轴；以 图像的质心和最小惯性主轴为基准，将ＣＡＤ的投影 图的质心平移，与图像质心重合，绕质心旋转投影 图，直至两个最小惯性主轴完全重合，如图４所示。
区的磨粒数，导致单颗磨粒的切深减小，切屑变薄， 切屑截面积减小，因此，有效磨粒的磨削力随之降 低，磨料磨损速度下降，提高了砂轮的耐用度”ｏ。
（４）由图１观察到，当砂轮在Ｖ；＝６０ｍ／ｓ条件下， 以Ｖ，＝４０斗ｍ／ｓ的进给速度磨削，在磨除２９６ ９２３ｍｍ３ 的金属量时，其径向磨损仅为２２斗ｍ；而砂轮在Ｖ。＝ ３５ｍ／ｓ条件下，仅以Ｖ，＝ｌＯ斗ｍ／ｓ的进给速度磨削，只 磨除５２ ００９ｍｍ３的金属量，其径向磨损已达２１斗ｍ。 由此可知，在砂轮径向磨损量△ｋ基本相同的条件下， 提高砂轮速度Ｖ；可大幅度提高磨削效率。
３０
砂轮仍可正常工作，为减小砂轮损耗，终止Ｖ。＝６０ｍ／ｓ
，４５
８４３ ６７１
３６
的磨削试验
２．２试验分析 试验获得的砂轮线速度与砂轮径向磨损的关系
如图１所示。由图可见：
图１ 砂轮速度与砂轮径向磨损的关系 （１）ＣＢＮ砂轮的径向磨损△ｒ。随着砂轮线速度 Ｖ。的提高而明显减小，当砂轮的进给速度Ｖ，＝ ２５ｉｘｍ／ｓ时，砂轮在Ｖ。＝５０ｍ／ｓ，６０ｍ／ｓ条件下的径向
０．３
工作台每单程 进给量ｄｔ（ｍｍ）
０．００５～０．０１０
２ 陶瓷ＣＢＮ砂轮的径向磨损与砂轮线速度单因素 关系的磨削试验
２．１试验过程与试验结果 （１）陶瓷ＣＢＮ砂轮经预磨削开刃后，先进行砂
轮线速度Ｖ。＝３５ｍ／ｓ的磨削试验。首先以Ｖ，＝ １０斗ｍ／ｓ的进给速度进行磨削，磨除一定体积的金属 后，停机测量ＣＢＮ砂轮的径向磨损△ｒ。（随机抽取砂
４５淬硬硬钢（ＨＲＣ５０—５５）
工件
外径（ｍｍ） 厚度（ｍｍ）
内径（ｍｍ）
西１２０
８
日附０
陶瓷ＣＢＮ 磨料粒度 砂轮
砂轮 浓度
砂轮 硬度
尺寸规格（ｍｍ） （砂轮外径Ｘ宽度
×内径）
８０／１００
１２５％
Ｐ ｑｒＭ＿００×Biblioteka Baidu０×中１２７
砂轮修 整用量
砂轮修整线 速度（ｍ／ｓ）
３５，５０
工作台速度 ｄｓ（ｍ／ｍｉｎ）
．１７．
！焦宣型堂皇皂垫丝！
轮工作表面上的１０个测量点进行测量，取这１０个
①减少了陶瓷ＣＢＮ砂轮的修整次数，从而减少
测量点的平均值作为△ｒｓ），并观察磨削过程中的各 了砂轮的修整损耗。价格昂贵的超硬磨料砂轮的应
种现象、砂轮工作表面的变化情况、工件磨削表面的 用，要求有尽可能小的消耗和非常仔细的修整，还要
（３）当砂轮的进给速度Ｖ，＝４０Ｉｘｍ／ｓ时，砂轮在 Ｖ。＝６０ｍ／ｓ条件下的径向磨损量仅为３０１ｘｍ，是砂轮 在Ｖ。＝５０ｍ／ｓ条件下的径向磨损量８１¨ｍ的３７． ０４％。原因分析如下：在定进给量切人外圆磨削的 条件下，当砂轮进给速度Ｖ，和工作转速ｎ。一定时， 砂轮速度Ｖ。提高意味着增加单位时间内通过磨削
（５）综合考虑砂轮的损耗和磨削效率可知，在本 文的试验条件下，砂轮在Ｖ。＝３５ｍ／ｓ进的合理进给速 度区间为Ｖ，＝１０—１５斗ｒｎ／ｓ；砂轮在Ｖ。＝５０ｍ／ｓ时的 合理进给速度区间为Ｖ，＝２０—３０斗ｍ／ｓ；砂轮在Ｖ。＝ ６０ｍ／ｓ时的合理进给速度区间为Ｖ，＝３０－４０斗ｍ／ｓ。
３ 结论 （１）在定进给量切人外圆磨削过程中，随着砂轮
１磨削试验条件 本文试验所用陶瓷ＣＢＮ砂轮为郑州磨料磨具
磨削研究所提供，ＣＢＮ砂轮磨削试验前经过严格的 动平衡，然后用片状金刚石修整器在表１给出的修 整用量下进行修整。此外，磨削试验前，在与磨削试
万方数据
验相同的条件下以Ｖ。＝４斗ｒｎ／ｓ的砂轮进给速度进行
一次预磨削，磨除约６５００ｍｍ３金属进行开刃砂轮的
万方数据
·１９·
同的操作过程和步骤分别进行Ｖ。＝５０ｍ／ｓ和Ｖ。＝ 给速度区间，从而可以判断出国产陶瓷ＣＢＮ砂轮磨
６０ｍ／ｓ的磨削试验。
削的生产效率。但采用这种方法所得到的曲线不能
采用这种循序渐进、逐步增大砂轮进给速度Ｖ， 用来作为不同砂轮进给速度下磨削效果的比较。
的磨削试验方法的优点有：
磨削试验所得数据列于表２。
４５淬硬钢是汽车发动机凸轮轴的制造材料，现 在国内大部分工厂仍采用刚玉砂轮进行磨削，存在 着砂轮磨损快、修整频繁、难以提高生产效率等一系 列弊端。在日本，砂轮圆周速度Ｖ。一般还是４５— ６０ｍ／ｓ，未能超过８０ｍ／ｓ－２ｑＪ。很显然，我国在ＣＢＮ 磨具的制备技术，应用技术和ＣＢＮ磨削相关技术等 方面与工业化国家之间存在较大的阶段性差距。因 此，立足于我国国情和工厂生产实际，大力加强ＣＢＮ 砂轮磨削技术的研究，是加快ＣＢＮ砂轮在生产中推 广应用的必然举措。由于ＣＢＮ砂轮具有极高的抗 磨损能力，同时，相对于普通磨料砂轮又显得很昂 贵，所以，关于国产陶瓷结合剂ＣＢＮ砂轮（以下简称 陶瓷ＣＢＮ砂轮）磨削淬硬钢过程中砂轮磨损规律的 详细试验数据分析尚未见有报道。本文通过磨削试 验来研究国产陶瓷ＣＢＮ砂轮磨削４５淬硬钢工件过 程中砂轮线速度Ｖ。对砂轮径向磨损影响的规律，试 验和讨论结果将为国产陶瓷ＣＢＮ砂轮逐步推广应 用于磨削工艺密集、生产批量大的汽车、轴承等制造 业中提供详实的、具有指导意义的基础数据。
２００６年第３期（总第１６７期）
砂轮线速度对ＣＢＮ砂轮磨损影响的磨削试验研究
广西大学 （５３０００４）
罗伟文
＼
摘要通过用陶瓷结合剂ＣＢＮ砂轮对４５淬硬钢工件进行磨削试验，深入分析了砂轮线速度对砂轮磨损的影响，获得能够进 行高速高效磨削的合理砂轮线速度。 关健词 陶瓷结合剂 ＣＢＮ砂轮砂轮线速度磨损
ＣＢＮ磨削作为一种先进的加工技术，在现代机 械加工领域中发挥着日益重要的作用。ＣＢＮ磨具的 应用在日本、美国、德国等工业化国家中已进入普及 阶段，而我国机械加工中很少见到先进的ＣＢＮ磨削 加工…。
参考文献 ［１］李剑，王文，陈子辰．自由曲面零件的寻位自适应检测方法研究
［Ｊ］．仪器仪表学报，２００２，１０：５３０～５３３． ［２］方勇．逆向工程中集成的ＣＭＭ与立体视觉智能检测系统关键
技术研究［Ｃ］．西安：西安交通大学，１９９９． ［３］任玉波，孙惠学，史艳国，等．中国机械工［Ｊ］．２００３，１６：１３昕一１３９９．
径向磨损采用外径千分表进行测量，其余的试验条 件列于表ｌ。
表１磨削试验条件
磨削方法
定进给量切入外圆磨削
砂轮线速 机床（ＭＳ 度Ｖ。 １３２０高速 （ｍ／ｓ）
工件转速 ｍ。（ｒ／ｍｉｎ）
砂轮进给速度 Ｖｆ（斗Ｉｎ／ｓ）
外圆磨床）
３５，５０，６０
１００
１０，２０，２５， ３０，３５，４０，４５
磨削液
１００％煤油 供液流量：ｌＯＯＬ／ｍｉｎ
·１８·
万方数据
磨损量分别为２４１ｘｍ和２２１ｘｍ，分别是砂轮在Ｖ；＝ ３５ｍ／ｓ条件下的径向磨损量１１６１ｘｍ的２０．６９０／，和
１８．９７％。
（２）在Ｖ。＝６０ｍ／ｓ的条件下，随着砂轮进给速度 Ｖ，的增大，砂轮磨损缓慢且均匀地增大；而当Ｖ。＝ ３５ｍ／ｓ时，随着Ｖ，的增大，砂轮磨损呈跳跃式地增大。 所以，陶瓷结合剂ＣＢＮ砂轮必须在高速下工作。
的夹角；（￡。，￡，）为ＣＡＤ投影图的平移距离在石，Ｙ方 向上的分量；（菇“Ｄ，ＹｃＡＤ）为ＣＡＤ模型上的检测点。
３ 结论 １）为了解决测量精度和效率的矛盾，提出在满
足测量精度要求的前提下，测点的数目应尽可能的 少，并用实例验证了曲面零件的测点自适应生成算 法的可行性。
２）利用图形的质心和最小惯性主轴作为定位 基准，可实现被测自由曲面与标准ＣＡＤ模型的自动 对齐。
ｅＡＤ投影图
、 ／ 厂、＜ ＼
爹■
氐／■彳
＼
图４旋转ＣＡＤ投影图与图像重合 将平移距离和旋转角度代人工件ＣＡＤ模型，生 成检测路径，如下式：
ｆ＿戈☆］ＦＣＯＳ仅一８１ｎ仅Ｌｚ］『－戈翻。］
｜Ｙｔ Ｌｙ｜ｌ ２ ｓｉｎｄ ｅｏｓａ
ｙ“Ｄ
Ｌ １－Ｊ Ｌ ０
０
１儿１＿Ｊ
其中（石。，Ｙ。）为生成的检测路径的坐标；为图像 最小惯性主轴与相应的ＣＡＤ投影图的最小惯性主轴
表２ 陶瓷ＣＢＮ砂轮磨削性能的试验数据
砂轮线 速度Ｖ。（ｍ／ｓ）
３５
进萎篓度
ｖ。（斗ｍ／ｓ）
１０ ２０ ２５
詈黧纂曩 砂譬鸳向霉损 △。ｓ【Ｉｘｍ） ＡＷ。（ｍｍ３）
５２ ００９ １７７ ３９７ ２９７ ５５１
２１ ４９ １１６
其它 砂轮已产生较大磨损，终止Ｖ。＝３５ｍ／ｓ的磨削试验
１０
５２ １０８
２００６年第３期（总第１６７期）
线速度Ｖ。的提高，磨削条件得以改善，从而使陶瓷 结合剂ＣＢＮ砂轮的进给速度和磨削能力均得到提 高，而砂轮的径向磨损随之减小。
（２）随着砂轮线速度Ｖ。提高到一定程度时（在 本文试验条件下为Ｖ。＝６０ｍ／ｓ），陶瓷结合剂ＣＢＮ砂 轮在磨削过程中的磨损极其缓慢且均匀，充分显示 了陶瓷结合剂ＣＢＮ砂轮优异的磨削性能。
参考文献 ［１］张济洲，史光远，穆云超，樊平．陶瓷结合剂ＣＢＮ砂轮对ＧＣｒｌ５轴承
钢锭子的磨削研究［Ｊ］．金刚石与磨料磨具工程，２００４（３）：５７～５９． ［２］杉山和久．线速度达２００ｍ／ｓ的高速磨床［Ｊ］．制造技术与机床，
２００５ｆ２）：２５～２６．
［３］毛淑芳，龚智伟．ＣＢＮ砂轮的高速超高速磨削技术［Ｊ］．精蜜制造 与自动化，２００５（１）：３２～３３．
质量等。
（２）继而ＣＢＮ砂轮分别以Ｖ，＝２０、２５ｔ删＇ｓ的进给
尽可能发挥超硬磨料砂轮的优越性Ｍｊ。 ②在缺少国产陶瓷ＣＢＮ砂轮磨削的试验数据
速度进行磨削，重复Ｖ，＝１０ｌｘｍ／ｓ时的所有操作步骤。
和应用实例的条件下，采用这种方法可以探索出国
（３）ＣＢＮ砂轮经重新修整和开刃后，以完全相 产陶瓷ＣＢＮ砂轮的磨削承受能力和合理的砂轮进