行业资讯栏目
行业新闻 | 企业新闻 | 协会动态 | 展会报道 | 最新报价 | 市场分析 | 行业标准 | 展馆介绍 | 产业链 | 关注我们 | 价格行情 | 政策
当前位置 您当前的位置:首页 下层栏目 行业资讯 下层栏目 技术应用 当前位置 正文

CBN砂轮简介及实际生产应用

http://www.momo35.com   来源:金属加工  日期:2018/07/26

  磨削工艺是一个高成本的工艺,一方面是磨削机床的成本,另一方面是这个工艺相对其他工艺来说有点慢。然而,在不同对手之间的竞争下,磨削工艺的成本逐渐下降,速度更快,并且其精度和表面粗糙度都变的很好。
  
  砂轮是由磨料和结合剂在一起制成的,有圆形、圆环等形状,通过旋转对被加工物进行磨削,这种砂轮被称作传统砂轮,传统砂轮是由氧化铝磨料与结合剂在一起制成的圆饼等形状的砂轮。
  
  CBN是一种合成的磨削材料,硬度仅次于金刚石,这种材料可以粘合在轮子的表面,成为一种磨削的工具。与金刚石相比,它是一种低成本的磨削方式;与传统的磨削材料性能相比,它的表现非常优异,特别是在磨削硬质合金的时候。CBN很难磨损,所以磨削的精度也非常好,其几何形状也保持得很好,需要的修整频率低,其转速也远远高于传统砂轮,所以磨削速度也很快、效率更高。
  
  1.砂轮的类型
  
  (1)单镀层砂轮(见图1)。这种砂轮是在钢铁的基体上电镀一层CBN材料而做成的,钢铁因其特性比较易于电镀,故而成为合适的基体材料,主要应用在几何公差不是很严格的粗加工上。


  
  图 1
  
  这种砂轮通常在卖出时就属于“就绪可用”的状态,并一直使用至寿命结束。但它也可以进行一次“修刮”。随着砂轮的磨损,磨削的颗粒逐渐变平,会使得磨削的表面粗糙度质量下降,而磨削所需的力会增加。在砂轮寿命的末期,所需的磨削力可能比初期增加50%。
  
  它的优点有以下几个方面:①初始成本比多层CBN砂轮低(虽然最终是多层砂轮的平均成本要低)。②机床可以设计的简单一些,不需要修整器、平衡器,也不需要提供不同砂轮转速的驱动。③有些上道工序的粗加工可以省略不做,直接可以砂轮磨削。④因其砂轮转速很高,故其磨削速度要比传统砂轮效率高。⑤砂轮的基体可以重复使用多次,从而降低了成本。
  
  但其也有一些不足的地方:①寿命比多次CBN砂轮短很多,不能进行修整,其理想的磨削条件是使用油来冷却,这点很多客户不太愿意接受,因为存在健康的风险。②单块砂轮的投入成本很高,如果损坏的话得不偿失。③机床一开始使用的时候可能需要客户更小心调整以获得好的磨削效果。
  
  (2)多层砂轮(见图2)。由铁和铝合金做成基体,上面镶有多层CBN材料,通常CBN层有5mm厚,主要应用在高精度的磨削工艺上。
  
  它的优点有以下几个方面:①不需要提供不同砂轮转速的驱动。②更长的使用寿命,可以进行修整,故能保持磨削质量的稳定。③能提高几何精度、表面粗糙度质量和表面轮廓度。④虽然单个砂轮的初始成本很高,但因其磨削的工件数量多,所以平均成本比单层砂轮和传统砂轮低。⑤磨削效率高。
  
  缺点也有以下几个方面:①砂轮选型比较困难,故机床前期调试耗费的时间很长。②机床更复杂,特别坚固,需要修整器和平衡仪。③其理想的磨削条件是使用油来冷却,因为存在健康的风险,故而客户不太容易被接受。④在单块砂轮上的高投入意味着高的损坏风险。⑤机床一开始使用的时候可能需要客户更小心地调整,以便获得好的磨削效果。


  
  图  2
  
  2.砂轮的成分
  
  CBN砂轮由三种基本成分组成:颗粒、粘合剂和基体。
  
  (1)颗粒。磨削颗粒是由立方氮化硼组成的,并由颗粒的大小分类。类似于传统砂轮,磨削的速度和表面粗糙度是决定颗粒大小的关键因素。
  
  (2)粘合剂。类似于传统砂轮,粘合剂通过其硬度来分级,目前有4种等级类型:合成树脂、金属粘合剂、玻璃化及电镀型。
  
  (3)基体。基体是砂轮的身体部分,是影响砂轮的静态和动态强度的重要部位。在高速旋转的情况下,基体应该以匀速的方式拉伸,因为高速的情况下离心力很大容易产生破坏,下面是4种类型基体的介绍:①铝基体抗震效果差,具有非常好的散热性能和机械强度。②铝合金基体具有中等的抗振性能,散热性能较好,机械强度较好。③合成树脂基体抗振性能好,散热性能差,机械强度较好。④钢基体抗振效果差,具有非常好的散热性能和机械强度。
  
  3.砂轮的修整
  
  (1)单层砂轮。这类砂轮在购买时就已经是可正常使用的状态了,其颗粒大约会露30%或50%在粘合剂在外。因为只有单层的CBN材料,所以是不能进行修整的,但是我们还是能对它进行刮磨,把高的颗粒磨低一些,以获得更好的表面粗糙度质量。但这并没有使颗粒变得更锋利,反而增加了磨削所需的力,做完一次后砂轮就再也不能进行任何措施了,直到用完为止。
  
  (2)多层砂轮。在砂轮制造出来后,磨削颗粒并没有凸出来,所以我们所需对其进行一次特别的修整,然后才能使用它。在修整后,颗粒应该露出20%或30%。
  
  随后的修整就是使用安装固定了的金刚滚轮来进行,并使用噪声检测传感器来控制修整的进行,以确保修整量为最小,首选的方法是将金刚滚轮以相对于砂轮0.9的倍率转动,这样金刚滚轮就会折断CBN颗粒而不是将其切断。如果是切断CBN颗粒,会使砂轮变钝,进而影响磨削的质量。因为多层砂轮可以通过修整来改善其表面状况,故其磨削质量可以维持在好的状态。
  
  4.粘合剂磨损和“自我锋利”效果
  
  如果选择了正确特性的砂轮,那么磨削切屑将会以线性的速率磨损掉粘合剂。这些粘合剂不仅起着固定那些锋利颗粒的作用,还能确保钝化了的颗粒脱落,露出新的颗粒以保持砂轮的磨削能力,这就被称为自我锋利的区域。不正确的砂轮配方会使得砂轮远离自我锋利区域,而导致出现以下磨削问题:①粘合剂磨损速率过慢或者颗粒磨损过快,都会使得突出的磨削颗粒不够,从而会出现振纹、烧伤或机床过载的问题,导致砂轮被损坏。②粘合剂磨损速率过快又会使得表面粗糙度不好,表面轮廓不易保持;因砂轮很贵,过快的砂轮磨损会使成本上升,不利于生产需求。
  
  5.实例说明
  
  以我厂英国LANDIS磨床(见图3)加工曲轴为例,简要说一下曲轴的加工过程以及CBN砂轮的加工优势。

  
  图 3
  
  在加工曲轴之前,先将曲轴放置到磨床V形架上用来支撑工件(见图4),防护门关闭,尾架向前顶紧工件中心孔,这时卡盘将工件夹紧,测量仪测量曲轴的角向位置,一切就位以后,砂轮头架切削液开启并且砂轮开始旋转加工工件,在加工过程中两片砂轮同时对曲轴的主轴颈和连杆颈进行磨削。我们采用的是失量磨削方法(见图5),在磨削过程中一定要确保切削液的流量控制,如果切削液不足,会造成零件加工尺寸的不合格。

  
  图  4


  
  图  5
  
  与传统普通砂轮相比,磨削保证的轴向尺寸、径向尺寸以及表面粗糙度精度更高、效率更高,出现的废品率更低,单从一片砂轮的价格来说,CBN会比普通砂轮贵7~8倍,但是考虑到它的加工效率、加工精度以及使用寿命等因素,成本反而比普通砂轮降低了不少。
  
  6.结语
  
  CBN砂轮磨削能获得高的尺寸精度和好的表面粗糙度,加工表面不易产生裂纹和烧伤,残余应力小,加工表面质量高,还能提高工件疲劳强度,改善劳动条件,工作效率高,兼具综合经济效益好等优势。随着制造业的快速发展和激烈的市场竞争,对零部件的要求也越来越高,CBN砂轮应用会越来越广,市场前景非常值得期待。
 
磨商网公众号
磨商网版权及免责申明:(点击查看)
相关资讯
相关资讯
最新资讯
行业新闻