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電鍍CBN砂輪可使轉子槽磨削效率大幅提高

更新時間:2016-08-29 16:52:27點擊次數:1209次 字號:T|T
1概述
  CBN具有極高的硬度,僅次於金剛石。但它在耐熱性和對鐵元素呈化學惰性方麵又優於金剛石,二者互補大大拓展了超硬磨料的應用領域。
  由於CBN磨料具有耐磨性好、非親鐵性和高熱穩定性強等優點,所以CBN砂輪在難加工材料的磨削中能夠長期保持鋒利狀態、因而磨削力小,發熱量小,磨削溫度低,磨削零件精度高,生產效率高。電鍍CBN砂輪製作方便,砂輪的跳動完全由砂輪基體決定。電鍍CBN砂輪不需修整即可使用,而且在鍍層磨粒得到最大限度地利用之後,砂輪基體經修複可重新利用,因而既方便又經濟。
 
  工藝方案的提出
  加工等分槽的一般方法是采用分度裝置在機床上進行分度加工。用這種方法加工時,對稱度除與機床主軸精度有關外,還與分度裝置的精度、定位方法、找正方法等有關。如果機床主軸精度不高,又需經常修整砂輪,進刀時又要找正中心,則加工高對稱度的槽是無法實現的。
  我們曾在普通工具磨床上選用普通綠色碳化矽砂輪,采用雙麵進刀磨削法加工此轉子槽,結果無法控製進給速度,砂輪修整後,不易對中工件中心,加之無法在線測量對稱度,磨削質量很不穩定。
  為了解決上述問題,必須選擇具有高精度主軸的機床。同時,要便於控製進給速度和進給量,又要選擇便於在線測量的工藝方法。
  CBN磨料具有高耐磨性、高硬度和高化學惰性,所以CBN在窄槽磨削中,能夠長期保持鋒利狀態並控製發熱量,磨削溫度低,而且砂輪保持性好。由於電鍍CBN磨料砂輪製作方便,砂輪跳動量完全由鋼製砂輪基體決定,故電鍍CBN砂輪在磨削前和磨削過程中不需要修整。
  基於上述原因,提出采用電鍍CBN砂輪,在數控加工中心上,單麵切削磨削轉子槽的工藝方案。
  電鍍CBN砂輪的製作
  電鍍CBN砂輪的製作流程如下:45#鋼→下料→調質處理→車削(粗車+細車+精車)→砂輪基體→表麵防護處理並電鍍CBN磨料→電鍍CBN砂輪(磨料DL1,粒度150#、濃度200%、電鍍金屬結合劑)。
  鍍層經試驗優選後,采用先進的Ni-Co-CBN的CECD複合鍍方法,結合強度高。
  轉子槽磨削工藝
  1)機床選擇
  磨削轉子槽的機床必須具有高的主軸精度,並滿足以下要便於工件兩頂尖對頂定位裝夾及裝分度裝置,便於工件在線測量,使用數控機床較為理想。
  a.要求機床主軸有較高轉速,且轉速範圍可以改變。b.機床工作必須平穩。c.通過工藝試驗選用ENSHU數控加工中心較為適宜。
  2)夾具選擇
  為了保證轉子槽的形位公差,便於夾具安裝及控製尺寸公差,減輕工人的勞動強度,提高生產效率,選用高精度萬能分度頭較為理想。
  3)砂輪選擇
  轉子材料為38CrMoAlA,槽表麵進行氮化,因轉子槽窄而深,所以選擇砂輪既要考慮具有化學惰性又具有高硬度,使用過程中不需要修整,故選用電鍍CBN較為適宜。
  4)磨削用量
  粗磨砂輪:CBN120#φ110mm片狀砂輪;砂輪速度:Vc=15m/s;磨削深度:ap=0.02mm;進給速度:Vs=0.6mm/min。
  精磨砂輪:CBN150#φ110mm片狀砂輪;砂輪速度:Vc=17.5m.s;磨削深度:ap=0.01mm;進給速度:Vs=0.5mm/min。
  5)冷卻液
  在磨削高溫下,CBN磨粒遇堿性水溶液會發生化學反應,反應結果將使磨粒晶形破壞。所以,CBN砂輪磨削時,隻能選用油性冷卻液,而不能用水基冷卻液,本試驗選用冷卻油。
  實施效果
  通過生產實踐證明,采用電鍍CBN砂輪在數控加工中心上磨削轉子槽是可行的。砂輪剛性大大提高,砂輪壽命比普通碳化矽砂輪提高10~20倍。CBN砂輪的磨削比是常規砂輪的100倍以上,磨削表麵無燒傷、裂紋,表麵完整性符合要求。加工精度完全滿足工藝要求。並且,CBN砂輪不需要修整,從而節省了修整工具及停機時間,使生產率大大提高,取得了明顯的技術經濟效益。具有廣泛的應用前景。
(編輯:etalin)
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