CBN砂轮的选择和实际范例

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1  引言
磨削加工是人类最古老加工手段之一，随着工业的发展，特别是硬金属的加工，它是不可缺少的加工手段。在上世纪八十年代，发达的西方国家CN机床和机床加工中心高速发展，高速主轴和硬质刀具的应用，磨床加工与其相比也就显得加工成本昂贵了。但是随着磨削技术的发展，磨具也进一步得到改进。通过创新可供使用的磨料质量、改进组织结构以及采用新结合剂系统使磨具从根本上提高生产效率。超硬材料CBN发明，作为磨料用于砂轮的制造，不但能有效率的加工较硬的钢材(HRc 45-65)，并使砂轮的耐用度成倍的提高。特别是以德国Krebs & Riedel公司（珂萡石•雷德乐）为代表的，在上世纪八十年代中期，研发出的陶瓷结合剂的CBN砂轮，尤其是在修正修锐上的技术突破，可以说它是磨削模具的一次革命。陶瓷结合剂的CBN砂轮的研发成功，反过来对生产磨床的厂家提出了技术参数，生产适应CBN砂轮性质的磨床。这样磨床生产厂商和砂轮生产厂商共同开发的数控多轴磨床，大大的提高了加工生产效率和降低了生产成本，使这古老加工工艺又发挥了新的光彩。
2  CBN砂轮的分类
! ~+ ^9 l- L4 CCBN磨料制作的砂轮，根据不同的加工工艺和所用不同成分的结合剂可分以下四种。它们的性质和用途（指的机械加工用途）也有所不同。
（1） 电镀CBN/金刚石砂轮
砂轮的生产工艺简单，生产成本低。成型简单但是只有一层镀层，不能修正，在加工过程中，较难知道，何时磨层受损。适用于小批量的机械加工和几何图形复杂成型磨加工用和作为修正滚轮用。
+ _8 A% K9 K9 L, @2 V' ~* e（2）烧结式CBN/金刚石砂轮
6 g" F: j$ g+ x$ ]9 F. m硬度大和密度高，加工成高精度的修正滚轮，成本高。主要用于作砂轮的修正滚轮和大批量的超硬材料的加工。
（3）树脂CBN/金刚石砂轮
砂轮的生产工艺简单，生产成本低。成型简单但是不好修正整型。用于多型状小批量的加工。如工具磨和刀具的加工，和玻璃的加工。
(4）陶瓷结合剂的CBN/金刚石砂轮
加工工艺和结合剂的配方被少数外国厂家掌握，如刚进入中国市场的德国Krebs & Riedel公司，世界最大的磨料模具集团圣戈班手下的WINTER公司，奥地利的TYROLIT公司，德国的Wendt公司和瑞士的WINTERTHUR。国产的陶瓷结合剂的CBN/金刚石砂轮近期也有所突破。陶瓷结合剂的CBN/金刚石砂轮具有磨削力强，高速加工不烧伤工件，可修正和并且耐用等优点，是目前最理想的高速，高效和高精度的磨削工具。用以下工作的实例作为范例，与同行同事共同讨论砂轮的应用。
% s1 k& B/ j3 j3 l* Q0 ^采用CBN砂轮磨削轿车凸轮轴
在Hauser磨床上进行坐标磨削
" _! v8 `. [& J" Q, z/ b采用CBN砂轮进行强力切槽磨削
% D4 O3 v* Z, _0 x( U任务：给定的调节参数下提高
# G& M" c( Q1 @2 J! |& g任务：提高每单位时间切削加工量
任务：给定的调节参数下优化砂轮
& d, ~6 a, W9 y3 m' p9 Q描述：用户在使用比较中指出
& G7 u; X  K5 s9 S- kCBN砂轮耐用时间太短。
描述： 在较小的切削压力下，来提高金属磨削量。
3 z* N2 Z- f: m5 @$ O* b2 u描述：  目前与所有竞争产品进行比较试验。耐用度为每套砂轮组加工约17000个零件。
工件： R4柴油发动机轿车凸轮轴，材质为灰铸铁，加工余量约0.25mm
3 ]$ {  v! w6 S; ^* n工件： 切削罩128x100x49mm
工件： HSS1.3343, 64Hrc开槽 削，圆形零件加工4个槽每个90º槽：b=8.75mm；t=6.5mm；l=28mm以分度头夹紧。
: z' F- Y; e' [) F磨床：Fortuna FNH2 D350
磨床：Hauser S35 CNC
. j! I) B0 Z) [3 ?, \磨床：Blohm Profimat
CNC-专用磨床
/ B, `. D+ Z: i, m+ d冷却液： 矿物油组分乳浊液
, p( k+ d5 ], _( b4 K. M% ]: f冷却液： 喷枪切割油
冷却液： 矿物油组分浓缩乳浊液；通过优化的冷却液喷嘴供给（pe 10bar，Q200 l/min）
砂轮：KREBS&RIEDEL
CBN砂轮两件一组，
* R1 F$ Z6 o7 d9 |* ^* N" ?7 |250×19×127mm
砂轮：KREBS&RIEDEL
5 y9 `) |4 E' L( ]形式1A8W 硬质合金把柄10x10x6mm
4 B% f& V8 n5 R0 j& T$ F" j$ ^砂轮：KREBS&RIEDEL
CBN砂轮两件一组，
形式14A1 400x15x127mm
X=5mm，U=8.75mm
特性：4B 126/9 X13VP6340-150
修整器：金刚石辊
5 m  G' `2 l! ~( ?( c+ M7 Q8 A/ x特性：4B 151X26V8118-150
2 H3 O7 z8 ?- _- {/ n+ e$ n3 B修整器：旋转叶片式修整器MK0
9 d+ K; k0 W* N3 s6 z; o; T4 `特性：4B 126/3X22VP7336-125
: f6 \+ g9 F) O5 f* k修整器：电镀涂层金刚石型辊，半径5mm
砂轮速度Vc：60m/s
1 h* ]( [% @. x$ a7 i+ D  [% X最大横向进给ae：0.05mm
最大相应单位时间切削量Qw’：10mm3/mm*s
0 k$ U, G1 r4 |; j9 _( X' F8 r循环次数ia：13＋1周期
接触时间/凸轮tkn：15s
砂轮速度vc：30m/s
进给速度 Vw：120mm/min
横向进给ae：0.1mm
2 H$ c- K9 W( |! Z( g9 A) t砂轮速度vc：80m/s
进给速度 Vw：200mm/min
4 F+ p+ Y1 i/ b2 [横向进给ae：6.5mm
& R3 p  F  t! O7 @/ [3 y1 a" X+ K最大相应单位时间切削量Qw’：22mm3/mm*s
修整间隔为加工300个轴
8 f+ [; l! A" l( m0 E% i/ K3 r表面粗糙度均衡的保持在3.5－4.5µm之间
耐用度比竞争产品高3倍
( A9 B$ K3 y2 b; u! ]$ f接到长期订购合同单
节省时间20％, 工件质量保持不变，
& b  b6 V7 t0 k提高耐用度>100％
用户评价最好的砂轮
( q8 z: \  X" g5 K# }& z! K6 d$ |6 Q接到长期订购合同单
由此看见，对于耗材产品一定要用性价比而不能只看价格。作为大批量，质量稳定的生产，不可忽略的参数――时间：即效率的提高和废品率降低，所带来的经济效益。由此说明其磨削生产的成本低。
5 M! m) `, O; e0 f4  结论
1 B- V( c- Y  A, d/ h" B0 ~在发达的工业国家，对于大批量，高精度的磨削加工，其加工件硬度HRc大于45，基本上都用陶瓷CBN砂轮磨削。它被广泛的用在汽车的主要零件上如凸轮轴，曲轴，变速箱的齿轮轴和齿轮，轴承和刹车片。用在机床的精密加工件如导轨，丝杠和电机轴的磨削。印刷机零件的磨削，使其精度达到尺寸的0,3-0,5微米。CBN陶瓷砂轮用于轧钢辊轮的磨削加工和在航空，航天和军工等领域的应用就不一一点说了。
% B  D: p! e/ O" S  @8 ~6 h! E文章关键词： 砂轮

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