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CBN砂輪的優點

文章作者:ownpowerkefu

發表時間:2013-08-26 09:34:53

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[導讀:]單層電鍍砂輪是將一層磨料通過電鍍或電沉積獲得的鎳基結合劑層固定在鋼制基體上,砂輪的形狀保持性好,成本低,作為半永久性砂輪是自動化磨削的較佳選擇。但電鍍砂輪的制造周期較長,效率較低,對電鍍工藝規范要求嚴格。電鍍砂輪制造工藝分外鍍法和內鍍法。內鍍法砂輪切..

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在正確的使用條件下,高性能磨削時砂輪的磨損非常小,即使在高效深磨的條件下,磨削比也可達到20000甚至更高,而且這種現象隨砂輪速度的提高表現得愈加明顯,而速度的提高對砂輪強度提出了極高要求。高強度和半永久性是高性能磨削砂輪兩個基本特征。高性能砂輪設計應遵循三個原則:(1)安全性好;(2)加工精度高;(3)良好的磨削性能。其中安全性是較主要的。高性能砂輪的安全性很大程度上依賴于基體強度,對磨料層強度、基體與磨料層結合強度也有很高要求。由于磨料層厚度相對很小,砂輪的安全設計主要是基體綜合設計,這也是與普通砂輪設計的重要區別。根據有關原則(較大切向應力、疲勞強度、砂輪全塑性變形)可以確定砂輪的臨界失效轉速。另外還要考慮砂輪直徑與主軸轉速的合理匹配,對基體截型應考慮多種因素進行優化設計。 

在高性能磨削或高效深磨中,由于采用極高的砂輪線速度(100m/s~250m/s左右)進行深磨(切深5mm~20mm),工件進給速度也相當高,因而無論對機床和砂輪都提出了很高的要求。對于砂輪來說,必須具有很高的抗破碎強度、很好的形狀精度保持性以及盡可能高的耐用度,以減少轉動時離心力的影響和縮短更換砂輪所需的時間。傳統的陶瓷和樹脂結合劑砂輪已不能滿足高性能磨削的需要,必須采用新型的砂輪以適應高速和大切深。目前國內外在金屬材料的高性能磨削中主要采用單層電鍍CBN砂輪,另外為了解決單層電鍍砂輪容屑空間比較小的問題,還開發出了一種金屬單層CBN砂輪。以下簡要討論一下高性能磨削砂輪的基本特征和兩種不同結合劑形式砂輪的性能特點。

高性能磨削中極高的砂輪線速度和很高的工件進給速度相結合,有可能導致磨削系統振動,因而要求砂輪應具有一定的阻尼減振特性,一般可通過在砂輪和主軸之間加入阻尼墊或采用阻尼特性好的高分子或復合材料制作砂輪盤。由于砂輪切除率很大,故砂輪盤應具有足夠的剛性以承受較大的法向和切向磨削力,另外砂輪盤還應具有較好的導熱性。鋼和鋁基砂輪盤具有高強度和很好的導熱性,但阻尼特性較差。在實際的系統中,鋼和鋁基砂輪盤較為常見,其它復合材料制作的砂輪盤也有報道。 

單層電鍍和金屬單層CBN砂輪的特點

單層電鍍CBN或金剛石磨料砂輪一般多用于難磨材料的成型磨削,在近年來發展起來的高性能磨削或高效磨削中也得到了廣泛的應用。而金屬單層CBN砂輪則是為適應高性能磨削的需要,在較近才發展起來的新型砂輪。這兩類砂輪的共同特點是砂輪形狀精度保持性好,基體一般采用鋼或鋁合金制作,因而強度很高,適于砂輪線速度極高的場合。 

電鍍砂輪在使用是,一般不必像樹脂或陶瓷結合基砂輪那樣進行修整,可直接投入使用。另外,由于單層電鍍CBN砂輪的基結合基與磨粒和基體之間沒有化學結合做用,單個磨砂大部分體積(60%)被電鍍基合基包裹,因而磨粒間的容屑空間受到限制,影響了磨除率的竟一步提高。 

 

金屬單層CBN砂論則是同過一種熔焊工藝將一層磨料固定在鋼制基體上,結合劑與基體和磨料之間主要靠化學結合力結合在一起,在某些方面比單層電鍍砂輪顯示出優越性。金屬單層砂輪結合劑是活性很高的金屬合金,因而磨粒被包裹體積較小,磨粒尺寸的80%露出結合劑界面,而不會發生脫落。由于其相應的容屑空間較大,可獲得較高的磨除率,磨削力相對而言也比較小。下圖為兩種砂輪磨粒結合形式對比。

單層電鍍砂輪是將一層磨料通過電鍍或電沉積獲得的鎳基結合劑層固定在鋼制基體上,砂輪的形狀保持性好,成本低,作為半永久性砂輪是自動化磨削的較佳選擇。但電鍍砂輪的制造周期較長,效率較低,對電鍍工藝規范要求嚴格。電鍍砂輪制造工藝分外鍍法和內鍍法。內鍍法砂輪切刃等高性好、型面精度高、有效磨粒數多,因而磨削效率高,特別適用于大切深高性能磨削。但其制造工藝復雜、成本高、制造效率特別低,因而一般傾向于采用外鍍法制造電鍍砂輪。外鍍法制造工藝簡單、成本低,但外露切刃參差不齊,初始有效磨粒數僅為5%~10%;磨削效率低,初始型面精度不易提高,而且砂輪耐用度低,磨料損失嚴重。改進外鍍砂輪制造工藝,提高砂輪制造精度和改善磨粒等高性,是目前電鍍砂輪制造中主要研究的問題。 




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