cbn砂輪的修整方法及其應(yīng)用

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1、CBN砂輪的修整方法及其應(yīng)用作者：馮寶富蔡光起蓋全文1引言CBN砂輪以其優(yōu)良的磨削性能和磨削表面質(zhì)量在高速、超高速磨削、難加工材料的高性能磨削、高效成型磨削等加工領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。在磨削過(guò)程中，由于磨削力和磨削區(qū)域高溫、粘附等作用，砂輪工作表面的磨粒會(huì)逐漸鈍化；同時(shí)，砂輪工作表面的磨粒會(huì)因不均勻磨損而失去正確的原始幾何形狀；此外，由于高速磨削的磨屑非常細(xì)小，很容易堵塞砂輪工作表面空隙。為使CBN砂輪始終保持良好的磨削狀態(tài)，在磨削過(guò)程中必須對(duì)砂輪進(jìn)行修整。CBN砂輪的整形、修銳技術(shù)是CBN砂輪應(yīng)用領(lǐng)域一個(gè)相當(dāng)重要的研究課題。CBN砂輪的修整可分為整形和修銳兩個(gè)步驟。整形是通過(guò)改變砂輪的宏觀形

2、狀，使砂輪達(dá)到要求的幾何形狀和尺寸精度，并使磨粒尖端微細(xì)破碎形成鋒利的磨刃；修銳則是通過(guò)去除砂輪磨粒間的結(jié)合劑，使磨粒凸出結(jié)合劑表面，形成必要的容屑空間，使砂輪具有最佳磨削能力。根據(jù)具體情況，整形和修銳可統(tǒng)一進(jìn)行或同時(shí)完成，也可分步進(jìn)行。2CBN砂輪的整形方法CBN砂輪的整形方法較多，常用的有車削整形法、滾壓整形法、磨削整形法、電加工整形法等，近年來(lái)又出現(xiàn)了激光整形法。2.1車削整形法車削法是采用單顆粒金剛石筆、粉末冶金金剛石筆或金剛石修整片等整形工具車削砂輪，以達(dá)到整形目的。1)單顆粒金剛石筆整形單顆粒金剛石筆具有極高硬度和良好的耐磨性，因此常用于陶瓷結(jié)合劑或樹(shù)脂結(jié)合劑CBN砂輪的修整。金

3、剛石筆的尖端由于受到熱和力的集中連續(xù)作用，磨損劇烈，因此修整時(shí)應(yīng)通過(guò)合理供給冷卻液進(jìn)行充分冷卻。采用單顆粒金剛石筆修整陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪后，砂輪表面狀態(tài)不易達(dá)到磨削加工要求，容屑空間較小，切削刃較寬，磨削刃不鋒利，若直接用于磨削，初期磨削力和磨削溫度均較大，容易出現(xiàn)磨削燒傷和振紋，因此必須用油石對(duì)修整后的砂輪表面進(jìn)行合理修銳。2)金剛石片狀修整器整形采用粉末冶金方法將小粒度金剛石顆粒固結(jié)在硬質(zhì)合金基體上，制成片狀修整器。用金剛石片狀修整器修整CBN砂輪的優(yōu)點(diǎn)是費(fèi)用較低，且片狀修整器磨損后性能變化不大，整形時(shí)可以采用較大的修整進(jìn)給量而不會(huì)增大修整后砂輪的表面粗糙度。2.2滾壓整形法滾壓整形法

4、是利用旋轉(zhuǎn)的砂輪和滾壓輪之間的相對(duì)滾動(dòng)壓裂結(jié)合劑橋，使磨粒表面崩碎出現(xiàn)微刃。滾壓輪可用硬質(zhì)合金或淬硬鋼制成。滾壓整形法的特點(diǎn)是修整壓力大、修整效率及修整精度較低、修整后砂輪表面損傷層較深、切削刃密度較低、磨粒較尖銳、易磨損但不易堵塞。為降低滾壓力，增加滾壓穩(wěn)定性，可在滾壓輪表面開(kāi)出斜槽或螺旋槽。為避免砂輪表面產(chǎn)生周期性波紋，必須控制砂輪軸與滾輪軸的同軸度。2.3磨削整形法磨削整形法是用普通磨料砂輪、金剛石砂輪、金剛石滾輪等與CBN砂輪對(duì)磨整形，或用CBN砂輪磨削低碳鋼進(jìn)行整形。1)普通砂輪磨削整形用綠色碳化硅或白剛玉陶瓷結(jié)合劑砂輪作為整形砂輪，用外圓磨削法對(duì)CBN砂輪進(jìn)行整形。在整形砂輪軸上

5、安裝制動(dòng)器，使整形砂輪與CBN砂輪之間產(chǎn)生相對(duì)速度，可提高整形效率，相對(duì)速度越大，整形效率越高。該方法也可用于修銳，但應(yīng)采用細(xì)粒度(150#～220#)修整砂輪。制動(dòng)整形法的特點(diǎn)是整形壓力較大、對(duì)磨床剛性要求高，對(duì)樹(shù)脂結(jié)合劑砂輪容易產(chǎn)生過(guò)整形。2)低碳鋼磨削整形低碳鋼磨削整形是利用CBN砂輪磨削低碳鋼時(shí)形成的流狀切屑來(lái)刮除結(jié)合劑，達(dá)到整形目的。該方法又可分為單滾筒法和雙滾筒法。雙滾筒法是利用兩個(gè)滾筒的速度差實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)整形，可提高整形質(zhì)量。低碳鋼磨削整形的特點(diǎn)是修整效率及修整精度較低、磨粒脫落較多、整形質(zhì)量不穩(wěn)定。3)杯形砂輪整形日本東京大學(xué)的莊司克雄研制的杯形砂輪修整器將修整進(jìn)給變?yōu)榍腥脒M(jìn)給，

6、提高了修整精度。采用杯形砂輪對(duì)CBN陶瓷砂輪整形后，CBN砂輪的表面磨粒產(chǎn)生微小破碎，具有良好的容屑槽和尖銳的切刃。杯形砂輪對(duì)CBN砂輪的整形效果優(yōu)于采用金剛石砂輪的整形效果。4)金剛石滾輪整形金剛石滾輪是采用電鍍法或粉末冶金法將金剛石顆粒固結(jié)在金屬基體的圓周表面上制成的高效成型修整工具，其修整機(jī)理是通過(guò)金剛石滾輪與CBN砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之間產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)砂輪整形。修整進(jìn)給量ar和修整速比q(q=vr/vs，vr為金剛石滾輪線速度，vs為CBN砂輪線速度)對(duì)修整后CBN砂輪的磨削性能有重要影響。采用較大修整速比q=修整后的CBN砂輪磨削力較小，但工件表面粗糙度較大。采用較大修整進(jìn)給量ar

7、修整后的砂輪較鋒利。S.Malkin等人認(rèn)為，金剛石滾輪整形法的修整機(jī)理和修整后砂輪的磨削性能主要由CBN砂輪磨粒軌跡與金剛石磨粒運(yùn)動(dòng)軌跡之間的夾角(干涉角d)控制，d越大，修整力越小，但修整后的砂輪表面較粗糙。中速比的選擇范圍為q=0.4～0.7，精密磨削時(shí)應(yīng)選取速比q<-1.0，具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)磨削粗糙度要求和砂輪特性確定，例如磨削精密氧化鋯零件時(shí)可采用速比q<-1.0修整CBN陶瓷砂輪，這樣可獲得較低的粗