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CBN磨具-高速、高效、高精度、低成本的磨削技術(shù)

  CBN (Cubic Boron Nitride)是繼人造金剛石問(wèn)世之后,于1957年,由美國(guó)GE公司首先合成出的又一種超硬材料。我國(guó)在1966年試制成功CBN,至今已有近四十年的歷史了! BN的硬度僅低于金剛石,但具有比金剛石優(yōu)越的耐熱性和對(duì)鐵族金屬材料的化學(xué)惰性。利用它這些優(yōu)異的性能作研磨材料所制成的CBN磨具,特別適合于各類(lèi)鐵族金屬材料的磨加工。它和金剛石主要用于加工硬而脆的材料相互補(bǔ)充,使超硬材料的應(yīng)用范圍大大拓寬。和普通磨料的磨具相比,CBN磨具具有高速、高加工質(zhì)量、長(zhǎng)壽命、低成本的特點(diǎn),可作為高速數(shù)控磨床高精度磨削的工具。在汽車(chē)、機(jī)床、工具、軸承等工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

  1、CBN的性質(zhì)   在把CBN作研磨材料使用時(shí),我們主要研究它的硬度、耐磨性、強(qiáng)度和導(dǎo)熱性等性質(zhì)。

  ◆ CBN 的硬度遠(yuǎn)高于其它普通磨料。高的硬度意味著切削能力更強(qiáng)、更鋒利;

  ◆ CBN 有高的耐磨性,意味著它比普通磨料更難磨損。保持磨粒形狀的能力是CBN作為高性能磨料的主要特性之一;

  ◆ CBN 的抗壓強(qiáng)度很高,這意味著在惡劣的條件下使用時(shí)它能保持顆粒完整而不易破碎;

  ◆ CBN 有很好的導(dǎo)熱性,在磨削時(shí)可實(shí)現(xiàn)冷切削!  由于CBN和金剛石某些性質(zhì)的不同,它們加工材料的范圍也不同。CBN適合加工的材料為工具鋼、軸承鋼、合金鋼、合金、鑄鐵。金剛石適合加工的材料為硬質(zhì)合金、玻璃、陶瓷、金屬陶瓷、鑄鐵。

  2、CBN磨削系統(tǒng)

  CBN磨具是用不同類(lèi)型的結(jié)合劑將CBN磨料粘接在一起并制成一定形狀的一種工具。它只有通過(guò)合理的磨削工藝,依靠磨床的優(yōu)越性能,才能大限度地發(fā)揮它的作用。在研究和應(yīng)用CBN磨削技術(shù)時(shí),須把CBN磨具、磨床、工件、修整、冷卻、磨削工藝等因素納入一個(gè)系統(tǒng)里來(lái)進(jìn)行優(yōu)化,才能獲得佳的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果!  CBN磨削技術(shù)中要考慮的幾個(gè)重要因素如下。

  2-1 CBN磨具   在制造和選擇磨具時(shí)主要考慮其形狀、尺寸、CBN磨料粒度、濃度、結(jié)合劑類(lèi)型和使用速度等參數(shù)。

  ◆ CBN磨具的形狀、尺寸和標(biāo)記按GB/T6409.2-1996和GB/T6409.1-1994的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定;

  ◆ 在CBN磨具的四種結(jié)合劑(樹(shù)脂、金屬、陶瓷、電鍍)中,以陶瓷結(jié)合劑發(fā)展快。這是由于陶瓷CBN磨具磨削效率高,形狀保持性好,耐用度高,易于修整,砂輪使用壽命長(zhǎng),因而成為高精度磨削的磨具。

  ◆ 砂輪濃度的高低表示了在磨削時(shí)砂輪工作面上參與磨削的磨粒數(shù)的多少。高濃度可帶來(lái)高的磨削比和低的工件表面粗糙度。如200濃度比100濃度砂輪壽命延長(zhǎng)4-5倍。

  ◆ 磨具的硬度等級(jí)表示了結(jié)合劑對(duì)磨料把持力的大小。砂輪硬度的均勻和穩(wěn)定及硬度高低的合理選擇是保證磨削質(zhì)量的重要前提。

  2-2磨床   磨床是磨削體系,磨床的性能對(duì)磨削效果有重要的影響,對(duì)CBN磨削來(lái)說(shuō)尤其如此。

  ◆ 提高砂輪工作線(xiàn)速度,可明顯提高磨削效率、磨削比和工件表面質(zhì)量。80~125m/s的使用速度已成為目前國(guó)內(nèi)進(jìn)口的CBN專(zhuān)用凸輪軸磨床基本特征之一。盡可能使用高的速度是提高CBN磨削的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性的重要前提。

  ◆ 高速磨削和CBN砂輪磨削的特點(diǎn),要求機(jī)床主軸和整體要具有高的剛性和良好的抗振性,這是CBN高速磨削技術(shù)中對(duì)磨床的基本要求。不具備這樣的條件,在使用CBN砂輪時(shí),要想獲得更高的金屬去除量,工件的幾何精度和表面質(zhì)量就會(huì)變差。波紋是常見(jiàn)的表面質(zhì)量缺陷,它是由振動(dòng)產(chǎn)生的。可引起振動(dòng)的原因是機(jī)床剛性低、抗振性差或砂輪參數(shù)設(shè)計(jì)不合理造成磨削力過(guò)大。

  2-3修整   使用金剛石滾輪修整,不僅可提高修整效率,更重要的是可獲得較好的砂輪形貌。修整裝置的進(jìn)精度要高,每次進(jìn)給量應(yīng)能達(dá)到微米級(jí)。過(guò)量的修整既影響磨削質(zhì)量又會(huì)大大減少砂輪使用壽命。

  2-4冷卻   正確選擇冷卻液種類(lèi)和冷卻工藝參數(shù),往往會(huì)收到事半功倍的效果。   2-5磨削工藝參數(shù)優(yōu)化   充分優(yōu)化磨削工藝參數(shù)可使磨削效率、磨削質(zhì)量和磨削成本等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在更高的水平上達(dá)到平衡。

  3、CBN磨具的應(yīng)用

  3-1國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展概況   隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步,高速高精度磨削已成為當(dāng)今磨加工技術(shù)發(fā)展的主流。CBN磨削作為一種先進(jìn)的加工技術(shù)在此大顯身手。CBN磨具制造和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展有以下幾個(gè)特點(diǎn):

 、賾(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,已從工具行業(yè)對(duì)難磨金屬材料的加工,推廣到軸承、汽車(chē)、機(jī)床、壓縮機(jī)等行業(yè)中普通黑色金屬材料的加工,磨削方式也從一般的工具磨、內(nèi)圓磨,發(fā)展到緩進(jìn)給磨削、高精度磨削、高速度磨、凸輪磨、曲軸磨、大有取代剛玉磨具之勢(shì)。

  ②高速度、高質(zhì)量、低成本是其主要特點(diǎn)。使用速度普遍達(dá)到80~125m/s;大余量粗精磨一次完成;由于被磨削工件表面呈壓應(yīng)力狀態(tài)可使工件使用壽命提高20~30;綜合磨削成本可降低10以上。

  ③國(guó)內(nèi)進(jìn)口成套CBN磨削技術(shù)呈快速增長(zhǎng)之勢(shì)。

  ④?chē)?guó)產(chǎn)CBN磨具的制造和應(yīng)用技術(shù)進(jìn)入高水平和快速發(fā)展的新階段,并已進(jìn)入汽車(chē)制造業(yè)這個(gè)主流市場(chǎng)。部分CBN磨具性能接近國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品水平,可替代進(jìn)口。

  ⑤國(guó)產(chǎn)高速數(shù)控CBN專(zhuān)用磨床已研發(fā)成功。


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