砂轮线速度对CBN砂轮磨损影响的磨削试验研究
陶瓷结合剂CBN砂轮磨削力的研究
ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ ｖｔｅ ｕ ｏ ｄ；ＣＢＮ ｗｈ ｅ ；ｇｉ ｄ ｎ ｏｃ ｉ ｏ ｓｂ ｎ ｒ ｅ ｌ ｒｎ ｉ ｇ ｆｒ ｅ
１ 引 言
砂轮 ： 陶瓷 结合 剂 Ｃ Ｎ砂 轮 ， 度 ８／０ Ｂ 粒 ０１０＃， 度 浓
１ ５％ ． ０ × １ × １ ７ ２ ４０ ０ ２
属切 除量 和 理论 金 属 切 除 量 的 不 一 致 ， 工 件 产 生 残 使 留误 差 ， 响 加 工精 度 ， 影 而且 对整 个 磨 削过 程 的各种 物
Ｏ． Ｏｌ ０． ５ ０１ Ｏ． ２ ０ Ｏ． Ｏｌ ０． １ ０５
５ ７ ２ ４． ８ ５ ． ８ ３ｌ ２ ｏ ３． ３ ２１ １ ８ ．６ ３ ７８ ９． ８ １ ４ ４ ９． ０ ２ ４ ２ ０． ８ ４ ６ ０． ７
良好 的 磨 削稳 定性 ， 而 越 来 越 多 地 应 用 于 磨 削加 工 因
修整 用 量 ： 整速 度 ＝３０ ｍ ｍｉ； 整 进 给 量 修 ０ｍ ／ ｎ 修
ｔ ＝５～１ 双程 ０
行 业 ， 成 为 自动 加 工 线 高 精 度 成 形 加 工 中 的半 永 久 并
性 磨 具 一 。采用 Ｃ Ｎ砂 轮 进 行 零 件 加 工 ， 提 高 生 Ｂ 在 产 率 和产 品 质 量 方 面 ， 获 得 惊 人 的 效 益 。 因此 ， 已 对
瑚
磨 削用 量 ： 轮 速 度 ＝３ ，０ ６ ｍ ｓ进 给 量 砂 ５ ５ ，０ ／；
＝
０． ０， Ｏ１ ０． ２ ０１ ０． ５。 ０ ０ｍｍ／ ： ｓ
Ｃ Ｎ砂 轮 的需 求 越 来 越 多 。 为 了 使 Ｃ Ｎ砂 轮 得 到 普 Ｂ Ｂ
遍 的接 受 和广 泛 的应 用 ， 当务 之 急 是 必 须 对 Ｃ Ｎ砂 轮 Ｂ
CBN砂轮磨削锭杆的试验研究
CBN 砂轮磨削锭杆的试验研究T he Experi m en tal Study on Grinding the H ead of Ingo t Rod by CBN W heel中原工学院(450007) 彭竹琴 张瑞杰 陈剑飞 张照军【摘要】分别用CBN 砂轮和棕刚玉砂轮对锭杆锭尖进行磨削加工试验,并对2种砂轮磨削后的尺寸形状精度、表面粗糙度、表层金相组织及显微硬度进行了测试、分析和对比。
试验结果和生产实践均表明,锭杆锭尖经CBN 砂轮磨削后,表面尺寸形状精度和表面粗糙度均得到了明显改善,而且不产生烧伤,生产效率也大大提高。
关键词 CBN 砂轮 磨削 锭杆加工Keywords CBN w heel ,grinding ,ingo t rod m ach ine 锭子是环锭细纱机的重要部件,而锭杆是锭子的关键零件。
因锭杆高速回转,锭杆尖部与锭底的球半径相互配合而形成一对摩擦副,使锭杆尖部受到长久的、强烈的摩擦与磨损,这就要求锭杆尖部有足够的硬度、高的制造精度及低的粗糙度。
随着高速锭子的发展,对锭尖表面的精度和粗糙度要求越来越高,目前大多数生产厂家仍采用普通棕刚玉砂轮对锭杆锭尖进行磨削加工,但磨削过程中存在着表面粗糙度低、易烧伤、生产效率低等缺点,制约着锭杆的加工精度、生产效率及使用寿命。
为此,本文对CBN 砂轮代替棕刚玉砂轮磨削锭杆锭尖进行了试验研究,试验结果及生产实践均表明,锭杆锭尖经CBN 砂轮磨削后,表面质量得到明显改善,生产效率有较大提高。
锭杆及其磨削 锭杆属于大批量生产零件,使用GC r 15钢来制造,其形状尺寸如图1所示。
要求锭尖硬度在HRC 62以上,粗糙度为R a 0.4Λm ,尺寸精度为IT 8,图1 细纱机锭杆零件图传统的锭杆最后加工工序是在锭杆专用磨床上,分别用粒度100#、170#,宽40mm 的棕刚玉砂轮随锭杆夹具的回转运动进行成型磨削的粗加工和精加工。
但用棕刚玉砂轮磨削时存在以下缺点:1.由于棕刚玉砂轮锋利保持性差,磨耗大,故批量生产时工件尺寸分散度大,使进一步提高锭杆锭尖外形精度变得非常困难;同时因锭杆锭尖尺寸小,磨削温度高,磨削表面极易产生较大的残余拉应力而降低工件的疲劳强度,甚至产生变质层和造成表面烧伤。
影响cbn砂轮磨削振纹的主要原因及对策
影响cbn砂轮磨削振纹的主要原因及对策
CBN砂轮磨削要求机床有足够的刚性、砂轮保持足够的稳定状态，否则容易产生磨削振纹。
1. 振纹产生机理
凸轮轴磨削中振纹的产生源于机床的振动。
进一步分析，振动可以分为由砂轮高速旋转引起的机床共振，包括砂轮轴的动不平衡、零件轴的偏心等;也有可能是砂轮磨削时磨削力的变化产生的颤振，主要由砂轮与工件的相互作用造成。
CBN的硬度高于普通磨料，高硬度使得它切削能力更强、更锋利;同时CBN具有很高的耐磨性，它比普通磨料更难磨损。
由于CBN砂轮能够长期保持磨粒微刃的锋利性，会使被加工工件的加工精度和表面粗糙度都达到较为理想的效果，砂轮磨削能获得较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度。
CBN砂轮修整周期长、修整量较少、更换时间长且无需经常更换和修整砂轮，故可节约工时，工作效率高、综合经济效益好。
但另一方面CBN砂轮线速度很快，砂轮—工件（凸轮轴）—机床整个系统若产生振动，工件磨削表面容易产生振纹。
2. CBN磨削振纹的分析与解决
在上述中，为解决CBN砂轮磨削振纹问题，我们从机床刚性、砂
轮选用、安装精度的控制、砂轮动不平衡量的检查等几个方面进行了分析。
爱磨仕产品为匹配不同磨削条件提供了多种CBN砂轮方案，能够帮助客户有效解决磨削振纹问题。
CBN砂轮在磨削加工中的应用
CBN砂轮在磨削加工中的应用CBN材料除用来制作刀具外，其最大的应用领域还是制成CBN磨具，用于高速高效磨削和珩磨加工，可使磨削效率大大提高，其磨削精度和质量提高一个等级。
1.磨削汽车零件--凸轮轴和曲轴汽车发动机上的凸轮轴具有多个凸轮，淬火后的凸轮粗磨及精磨是影响凸轮质量的关键工序。
一般都是采用靠模仿形磨削，工件速度的提高受到限制，工件易产生磨削烧伤裂纹，采用靠模仿形磨削，其凸轮表面的轮廊曲线要受砂轮直径大小的影响，所以很难保证凸轮轮廊曲线的正确。
生产实践证明，当砂轮直径大时，磨出的凸轮瘦，当砂轮直径小时，磨出的凸轮胖，只有当砂轮直径接近或等于磨削靠模凸轮的滚轮直径时(一般为φ570mm)，其仿形误差接近于零，即磨出的凸轮表面轮廊曲线接近于靠模凸轮。
在实际生产中，所用的砂轮直径一般都是从D600(或610)用到D500，与理想的砂轮直径(570)相差甚多，所以生产中总有大部分凸轮轴的凸轮曲线超标。
为解决这个问题，我们在靠模仿形凸轮磨床上采用CBN砂轮磨削，可把CBN砂轮直径制成D575，CBN磨料层厚为4～5mm，其磨轮的磨削最小直径是D565，磨削直径范围虽然只有10mm，但磨削零件数却相当于几十片普通砂轮，不仅可保证凸轮曲线正确，而且也不会产生磨削烧伤现象。
如Liton工业自动化公司用CBN砂轮磨削凸轮轴，其成本降低了50%，凸轮表面的疲劳强度提高了30%；东风汽车公司襄樊柴油发动机厂用陶瓷结合剂CBN砂轮粗磨冷激铸铁凸轮轴，其凸轮磨削余量t=4～5mm，υ砂=60m/s，工件转速n=100r/min,υf=0.1mm/s，采用高速磨削液，CBN砂轮的寿命基本相当于20片刚玉磨料砂轮。
2.CBN砂轮在内孔磨削中的应用内圆磨削的效率一直很低，其主要原因就是磨削速度、砂轮材质及磨杆的刚性问题。
生产过程中用在修整砂轮、更换砂轮的时间几乎占了单件工时的1/3～1/5。
如果内圆或沟槽磨削采用CBN电镀砂轮，并把砂轮速度提高，增大磨杆直径，便可适当提高工件转速与进给速度，不仅可保证孔(弧)径、槽宽尺寸与形位精度，表面粗糙度和避免烧伤，而且还可以成倍地提高加工效率，降低加工成本。
cBN砂轮高速磨削镍基高温合金磨削力与比磨削能研究
图1
磨削示意图
1． 2
试验方案 在选用磨削用量时， 保持砂轮线速度、 磨削深度不
变， 通过改变工作台进给速度来研究单颗磨粒最大未 变形切屑厚度 （ 简称单颗磨粒最大未变形切厚 ） 与磨 削力的关系， 虽然单颗磨粒最大未变形切厚与很多因 素有关， 但采用这样的方式， 既可以保证在相同高速条 也可以保证磨削弧长不变， 这样的单因 件下进行磨削， 素实验的结果可靠。磨削工艺见表 2 。
0
引言
镍基高温合金是一种典型的难加工材料， 由于具 有优良的高温强度、 热稳定性及抗热疲劳性， 被广泛应
*
基金项目： 国家 973 计划（ 2009CB724403 ） 资助
34
金刚石与磨料磨具工程
总第 186 期
效率和磨削质量的工艺方法。高速磨削可大幅度提高 延长砂轮使用寿命， 降低磨削表面粗糙 磨削生产效率， 度值， 减小磨削力和工件受力变形， 提高工件加工精 降低磨削温度， 实现对难磨材料的高性能加工。 对 度， 磨削速度达 100 m / s 以上即被称为高 普通材料而言， ［2 ］ 速磨削 。在磨削难加工材料时， 磨削速度达 80 m / s 即被认为是高速磨削。 虽然存在烧伤和裂纹的问题， 但实践表明， 如果选用合适的磨削用量和冷却条件 ， 高 速磨削的优势将会非常明显。 为了能够更好地发挥高速磨削在难加工材料加工 方面的优势， 有必要深入分析磨削力与比磨削能及其 影响因素。上世纪九十年代， 德国的 H． K． Tonshoff 等 ［3 ］ 人就提出了磨削力与比磨削能模型的基本形式 ， 其 中考虑了砂轮线速度、 工作台进给速度、 磨削深度和砂 。 ， 轮直径几个最直接的因素 不过 该文献只针对模型 的基本形式进行了分析， 并没有提出特定磨削条件下， 尤其是针对不同形式砂轮的磨削力和比磨削能模型进 行分析。 我们采用陶瓷 cBN 砂轮、 电镀 cBN 砂轮、 钎 焊 cBN 砂轮进行了高速磨削难加工材料试验， 并针对 磨削力和比磨削能进行了重点研究 。
探讨CBN砂轮在轴承磨加工中的应用
探讨CBN砂轮在轴承磨加工中的应用[摘要]CBN砂轮可以解决高硬度材料的切削加工，CBN砂轮在加工作业中的应用，不仅能减少能源消耗，还能极大提高工作效率，在当前的加工作业中被广泛采用。
随着加工作业的发展以及科学技术的进步，陶瓷结合剂CBN砂轮在轴承磨削加工中的应用情况较好。
本文主要从CBN砂轮在加工作业中的优点进行分析，探讨CBN砂轮在轴承加工中的应用，进而探讨CBN砂轮在未来的应用前景及发展趋势。
【关键词】CBN砂轮；轴承；应用1、CBN砂轮概述目前，CBN材料是仅次于金刚石硬度的一种强硬度材料，不仅具有金刚石的优良性能，还具有更高的稳定性，因而被加工制造业广泛采用。
早在上个世纪中期，CBN磨料就已经研制成功，CBN砂轮在轴承磨削加工中被广泛使用，极大提高了轴承加工作业的效率。
随着陶瓷结合剂CBN砂轮成功运用于轴承磨削加工作业中，促进了CBN砂轮在轴承加工中的应用。
基于CBN材料的耐热性和惰性较强的特点，CBN砂轮在轴承加工中，其热稳定性和导热性较好，能够在1300～1560℃高温中正常工作，适用于高强度的合金钢和高速钢等磨削热敏性较高的工艺，并且能够保持材料的平整，不会留下磨削的裂纹。
陶瓷结合剂CBN砂轮是在CBN砂轮工艺的基础上经过技术改进而来，其稳定性、抗热性和抗酸碱较强，在工作过程中，其热膨胀的系数较小，不容易发生堵塞，因而能够保持材料的表面平整。
目前，高速CBN砂轮的产量在发达国家呈现出15%的年增产速度，以陶瓷结合剂CBN砂轮和电镀结合剂CBN砂轮为主要的研制目标，由于磨料的利用率高、工艺方便以及材料加工中的平整度较好等优点，在轴承加工中被广泛使用。
2、CBN砂轮在轴承磨削加工中的应用在轴承加工作业中，轴承的外圈滚道和内圈内径的磨削加工是轴承磨加工中的重要工序，砂轮的性能和冷却条件受到砂轮的内孔尺寸的影响。
CBN砂轮的高刚性和大功率的电主轴，能够降低对砂轮表面的磨损性，提高加工作业的效率，磨削工件的尺寸、质量和精度有了很大提高。
CBN砂轮的修整方法及其应用
CBN砂轮的修整方法及其应用1 引言CBN砂轮以其优良的磨削性能和磨削表面质量在高速、超高速磨削、难加工材料的高性能磨削、高效成型磨削等加工领域获得了广泛应用。
在磨削过程中，由于磨削力和磨削区域高温、粘附等作用，砂轮工作表面的磨粒会逐渐钝化；同时，砂轮工作表面的磨粒会因不均匀磨损而失去正确的原始几何形状；此外，由于高速磨削的磨屑非常细小，很容易堵塞砂轮工作表面空隙。
为使CBN砂轮始终保持良好的磨削状态，在磨削过程中必须对砂轮进行修整。
CBN砂轮的整形、修锐技术是CBN砂轮应用领域一个相当重要的研究课题。
CBN砂轮的修整可分为整形和修锐两个步骤。
整形是通过改变砂轮的宏观形状，使砂轮达到要求的几何形状和尺寸精度，并使磨粒尖端微细破碎形成锋利的磨刃；修锐则是通过去除砂轮磨粒间的结合剂，使磨粒凸出结合剂表面，形成必要的容屑空间，使砂轮具有最佳磨削能力。
根据具体情况，整形和修锐可统一进行或同时完成，也可分步进行。
2 CBN砂轮的整形方法CBN砂轮的整形方法较多，常用的有车削整形法、滚压整形法、磨削整形法、电加工整形法等，近年来又出现了激光整形法。
1.车削整形法车削法是采用单颗粒金刚石笔、粉末冶金金刚石笔或金刚石修整片等整形工具车削砂轮，以达到整形目的。
1.单颗粒金刚石笔整形单颗粒金刚石笔具有极高硬度和良好的耐磨性，因此常用于陶瓷结合剂或树脂结合剂CBN砂轮的修整。
金刚石笔的尖端由于受到热和力的集中连续作用，磨损剧烈，因此修整时应通过合理供给冷却液进行充分冷却。
采用单颗粒金刚石笔修整陶瓷结合剂CBN砂轮后，砂轮表面状态不易达到磨削加工要求，容屑空间较小，切削刃较宽，磨削刃不锋利，若直接用于磨削，初期磨削力和磨削温度均较大，容易出现磨削烧伤和振纹，因此必须用油石对修整后的砂轮表面进行合理修锐。
2.金刚石片状修整器整形采用粉末冶金方法将小粒度金刚石颗粒固结在硬质合金基体上，制成片状修整器。
用金刚石片状修整器修整CBN砂轮的优点是费用较低，且片状修整器磨损后性能变化不大，整形时可以采用较大的修整进给量而不会增大修整后砂轮的表面粗糙度。
陶瓷结合剂CBN砂轮高速磨削凸轮轴的表面粗糙度研究
对Ｃ ＢＮ高 速 磨削 条 件 下 大 量试 验 数 据 的三 元 线 性
回 归处理 ，得 出４ 淬 硬 钢 工件 在 陶 瓷ＣＢ ５ Ｎ砂 轮 高 速 磨削 条件下 的 已加工 表面粗 糙度 经验 公式 ：
有 仅 次 于金 刚石 的硬 度 ，优 于 金 刚 石 的 耐热 性 和
对 铁族 金 属 的化 学 惰 性 ，是 代 替 刚玉 磨料 磨 削 淬
由于 磨 削 过程 是 一 个 十分 复 杂 的过 程 ，影 响
因素 很 多 ， 在实 际工 程 计 算 中 ， 目前 仍 以采 用 经 验 公 式 为 主 ，这 些 公 式 都 是 以 磨 削 条件 的 幂 指数 函数 形 式 表 示 的 。本 试 验 采 用 正 交试 验 法 ，通 过
凸 轮轴的Ｃ Ｎ Ｂ 高速磨削提供了一系列实用的工艺参数 。 关键词 ：陶瓷结合剂 ；Ｃ Ｎ Ｂ 砂轮 ；凸轮轴 ；表 面粗 糙度
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ １ Ｐ９ 文 献 标识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１ ０—０ ３ （ ０ １４ － 一 ０ ９ ３ ９ １４ ２１ ） （Ｉ） ０ ４ ０ ０
Ｒａ ２ ．Ｖｓ ＝ １８ ｎ 躬Ｖｆ ．９ ｍ （ ｍ） ３ 。 。 ０３ｎ ｕ （） １
是考 察 零 件 是 否 合 格 的 一项 重 要 指 标 ， 因此 ，本
文进 行 了陶 瓷ＣＢ Ｎ砂 轮 高 速 磨 ￣ ４ 淬硬 钢 工 件 的 １５ Ｊ
表面粗 糙 度试验 研 究 。
式 中 ：Ｒａ 表 面 粗 糙 度 值 ，ｕ 为 ｍ； Ｖｓ 砂 轮 线 为
砂轮线速度对CBN砂轮磨损影响的磨削试验研究
2006 年第 3 期 (总第 167期 )
3 结论 1 ) 为了解决测量精度和效率的矛盾, 提出在满
足测量精度要求的前提下, 测点的数目应尽可能的 少, 并用实例验证了曲面零件的测点自适应生成算 法的可行性。
2) 利用图形的质心和最小惯性主轴作为定位 基准, 可实现被测自由曲面与标准 CAD模型的自动 对齐。
参考文献 [ 1]李剑, 王文, 陈子辰. 自 由曲面零 件的寻 位自适 应检测 方法 研究
! 18!
磨损量分别为 24 m 和 22 m, 分别 是砂轮在 V s = 35m / s条件下 的径 向磨 损量 116 m 的 20. 69% 和 18. 97% 。
( 2)在 V s = 60m / s的条件下, 随着砂轮进给速度 Vf 的增大, 砂轮磨损缓慢且均匀地增大; 而当 Vs = 35m / s时, 随着 V f 的增大, 砂轮磨损呈跳跃式地增大。 所以, 陶瓷结合剂 CBN砂轮必须在高速下工作。
表 1 磨削试验 条件
磨削方法
定进给量切入外圆磨 削
砂轮线速 机床 (M S 度 V S 1320高速 ( m / s) 外圆磨床 )
35, 50, 60
工件转速 mw ( r/m in)
1 00
砂轮进给速度 Vf ( m /s)
10, 20, 25, 30, 35, 40, 45
磨 削液
100% 煤油 供液流量: 100L /m in
CBN砂轮120m_s高速磨削表面粗糙度实验研究
《精密制造与自动化》ＣＢＮ砂轮１２０ｍ／ｓ高速磨削表面粗糙度实验研究湖南大学机械与汽车工程学院，国家高效磨削工程技术研究中心罗宁黄红武宓海青吴耀摘要本文针对不同的磨削参数对４５钢、２Ｃｒｌ３、Ｔ１０三种材料的影响程度进行研究，通过实验分析了ＣＢＮ砂轮高速磨削三种材料时工件表面粗糙度的变化情况，提出了降低不同材料工件的表面粗糙度的高速磨削工艺参数的优化控制原则。
关键词高速磨削ＣＢＮ砂轮工艺参数表面粗糙度高速超高速磨削的一个很重要的优点就是能得到低粗糙度的加工表面。
ＣＢＮ砂轮是高速磨削中磨削金属材料的最佳工具。
使用ＣＢＮ砂轮对工件进行高速磨削与普通磨削的磨削机理有很大的不同。
在低速域进行磨削时，随着进给量的增加，磨屑增厚，磨削力亦相应增大，表面粗糙度随之增高。
在高的磨削速度下，磨屑厚度相对较小，单一磨粒承载较低，磨削力较小，磨削后工件表面粗糙度值也比较低。
另外，工作台速度、砂轮的参数和状态对加工工件的表面粗糙度值也都有不同程度的影响。
国内对ＣＢＮ砂轮的磨削性能的实验研究较少。
为研究ＣＢＮ砂轮的磨削性能，比较ＣＢＮ砂轮对４５钢、２Ｃｒｌ３、ＴＩＯ钢三种材料的磨削效果，本文在实验的基础上分析了不同加工参数对三种材料工件表面粗糙度的影响程度，观察了ＣＢＮ砂轮加工不同材料的磨削效果，进而对不同材料实际加工时工艺参数的优化控制提出了具体的改进原则。
１实验条件及方法１．１磨削条件（１）磨削设备：湖南大学自主研发的１５０ｍ／ｓ超高速平面磨削试验台，加工范围（长×宽×高）５００×２５０×２００，机床总功率２６．３７ＫＷ；（２）砂轮型号：陶瓷结合剂ＣＢＮ砂轮３００×１６×１２７×５结合剂：碳化硼浓度：２００％砂轮粒度８０一１００，最高速度１２５ｍ／ｓ；（３）工件材料：４５钢：淬火ＨＲＣ３４—３７；２Ｃｒｌ３：淬火ＨＲＣ４５～４７；ＴＩＯ：淬火ＨＲＣ５５—５７；（４）测量装置：表面粗糙度：Ｈｏｍｍｅｗｅｒｋｅ・２２．ＴＳ０００；大连理工大学磨削力在线测量装置。
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CBN 磨削作为一种先进的加工技术, 在现代机 械加工领域中发挥着日益重要的作用。 CBN 磨具的 应用在日本、美国、德国等工业化国家中已进入普及 阶段, 而我国机械加工中很少见到先进的 CBN 磨削 加工 [ 1] 。
45淬硬钢是汽车发动机凸轮轴的制造材料, 现 在国内大部分工厂仍采用刚玉砂轮进行磨削, 存在 着砂轮磨损快、修整频繁、难以提高生产效率等一系 列弊端。在日本, 砂轮圆 周速度 VS 一 般还是 45 ~ 60m / s, 未能超 过 80m / s[ 2~ 3] 。很显 然, 我 国在 CBN 磨具的制备技术, 应用技术和 CBN 磨削相关技术等 方面与工业化国家之间存在较大的阶段性差距。因 此, 立足于我国国情和工厂生产实际, 大力加强 CBN 砂轮磨削技术的研究, 是加快 CBN 砂轮在生产中推 广应用的必然举措。由于 CBN 砂轮具有 极高的抗 磨损能力, 同时, 相对于普通磨料砂轮又显得很昂 贵, 所以, 关于国产陶瓷结合剂 CBN 砂轮 ( 以下简称 陶瓷 CBN 砂轮 )磨削淬硬钢过程中砂轮磨损规律的 详细试验数据分析尚未见有报道。本文通过磨削试 验来研究国产陶瓷 CBN 砂轮磨削 45淬硬钢工件过 程中砂轮线速度 V s 对砂轮径向磨损影响的规律, 试 验和讨论结果将为国产陶瓷 CBN 砂轮逐步推广应 用于磨削工艺密集、生产批量大的汽车、轴承等制造 业中提供详实的、具有指导意义的基础数据。
的最外轮廓, 求出投影图的质心和最小惯性主轴; 以 图像的质心和最小惯性主轴为基准, 将 CAD 的投影 图的质心平移, 与图像质心重合, 绕质心旋 转投影 图, 直至两个最小惯性主轴完全重合, 如图 4所示。
图 4 旋转 CAD 投影图与图像重合
将平移距离和旋转角度代入工件 CAD 模型, 生 成检测路径, 如下式:
xk
cos - s in Lx xCAD
yk = s in co s Ly yCAD
1
001 1
其中 ( xk, yk ) 为生成的检测路径的坐标; 为图像 最小惯性主轴与相应的 CAD投影图的最小惯性主轴
的夹角; (Lx, Ly ) 为 CA D投影图的平移距离在 x, y方 向上的分量; (xCAD, yCAD ) 为 CAD 模型上的检测点。
10
52 108
18
20
178 441
24
25
299 559
24
50
30
420 494
34
35
561 867
42
40
702 396
81
砂轮已产生较大磨损, 终止 V s = 50m /s的磨削试验
10
52 157
17. 6
20
177 081
20
25
296 923
22
60
30
420 737
25. 6
35
( 3) 当砂轮的进给速度 V f = 40 m / s时, 砂轮在 Vs = 60m / s条件下的径向磨损量仅为 30 m, 是砂轮 在 V s = 50m / s条件 下的 径向 磨损 量 81 m 的 37. 04% 。原因分析如下: 在定进给量切入外圆磨削的 条件下, 当砂轮进给速度 V f 和工作转速 nw 一定时, 砂轮速度 V s 提高意味着增加单位时间内通过磨削
Jx、Jy、Jxy是工件图像的二阶距: Jx = F (y - yc ) 2 k ( x, y ) dxdy Jy = F (x - xc ) 2 k ( x, y ) dxdy Jx y = F (x - xc ) ( y - yc ) k (x, y )dxdy 将门板 CAD模型向 x - y 平面作投影, 取出投影
1 磨削试验条件 本文试验所 用陶瓷 CBN 砂轮为郑州 磨料磨具
磨削研究所提供, CBN 砂轮磨削试验前经过严格的 动平衡, 然后用片状金刚石修整器在表 1给出的修 整用量下进行修整。此外, 磨削试验前, 在与磨削试
验相同的条件下以 V s = 4 m / s的砂轮进给速度进行 一次预磨削, 磨除约 6500mm3 金属进行开刃砂轮的 径向磨损采用外径千分表进行测量, 其余的试验条 件列于表 1。
! 17!
∃精密制造与自动化 %
轮工作表面上的 10个测量点进行测量, 取这 10个
∀ 减少了陶瓷 CBN 砂轮的修整次数, 从而减少
测量点的平均值作为 rs ) , 并观察磨削过程中的各 种现象、砂轮工作表面的变化情况、工件磨削表面的 质量等。
了砂轮的修整损耗。价格昂贵的超硬磨料砂轮的应
用, 要求有尽可能小的消耗和非常仔细的修整, 还要 尽可能发挥超硬磨料砂轮的优越性 [ 4] 。
表 1 磨削试验 条件
磨削方法
定进给量切入外圆磨 削
砂轮线速 机床 (M S 度 V S 1320高速 ( m / s) 外圆磨床 )
35, 50, 60
工件转速 mw ( r/m in)
1 00
砂轮进给速度 Vf ( m /s)
10, 20, 25, 30, 35, 40, 45
磨 削液
100% 煤油 供液流量: 100L /m in
( 5) 综合考虑砂轮的损耗和磨削效率可知, 在本 文的试验条件下, 砂轮在 V s = 35m / s进的合理进给速 度区间为 V f = 10~ 15 m / s; 砂轮在 V s = 50m / s时的 合理进给速度区间为 V f = 20~ 30 m / s; 砂轮在 V s = 60m / s时的合理进给速度区间为V f = 30~ 40 m / s。
( 2)继而 CBN 砂轮分别以 V f = 20、25 m / s的进给 速度进行磨削, 重复 Vf = 10 m / s时的所有操作步骤。
( 3) CBN 砂轮经重新修整 和开刃后, 以完全相
# 在缺少国产陶瓷 CBN 砂轮磨 削的试验数据 和应用实例的条件下, 采用这种方法可以探索出国 产陶瓷 CBN 砂轮的磨削承受能力和合理的砂轮进
3 结论 ( 1) 在定进给量切入外圆磨削过程中, 随着砂轮
线速度 V s 的提高, 磨削条件得以改善, 从而使陶瓷 结合剂 CBN 砂轮的进给速度和磨削能力均得到提 高, 而砂轮的径向磨损随之减小。
( 2) 随着砂轮线速度 V s 提高到一定程度时 ( 在 本文试验条件下为 V s = 60m / s), 陶瓷结合剂 CBN 砂 轮在磨削过程中的磨损极其缓慢且均匀, 充分显示 了陶瓷结合剂 CBN砂轮优异的磨削性能。
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3 结论 1 ) 为了解决测量精度和效率的矛盾, 提出在满
足测量精度要求的前提下, 测点的数目应尽可能的 少, 并用实例验证了曲面零件的测点自适应生成算 法的可行性。
2) 利用图形的质心和最小惯性主轴作为定位 基准, 可实现被测自由曲面与标准 CAD模型的自动 对齐。
参考文献 [ 1]李剑, 王文, 陈子辰. 自 由曲面零 件的寻 位自适 应检测 方法 研究
2006 年第 3 期 (总第 167期 )
区的磨粒数, 导致单颗磨粒的切深减小, 切屑变薄, 切屑截面积 减小, 因 此, 有效 磨粒的磨削力 随之降 低, 磨料磨损速度下降, 提高了砂轮的耐用度 [ 5 ] 。
( 4) 由图 1观察到, 当砂轮在 V s = 60m / s条件下, 以 V f = 40 m / s的进给速度磨削, 在磨除 296 923mm3 的金属量时, 其径向磨损仅为 22 m; 而砂轮在 V s = 35m / s条件下, 仅以 V f = 10 m / s的进给速度磨削, 只 磨除 52 009mm3 的金属量, 其径向 磨损已达 21 m。 由此可知, 在砂轮径向磨损量 rs 基本相同的条件下, 提高砂轮速度 V s 可大幅度提高磨削效率。
[ J] . 仪器仪表学报, 2002, 10: 530~ 533. [ 2] 方勇. 逆向工程中集成的 CMM 与立 体视觉智 能检测系 统 关键
技术研究 [ C] . 西安: 西安交通大学, 1999. [ 3] 任玉波, 孙惠学, 史艳国, 等. 中国机械工 [ J] . 2003, 16: 1397~ 1399.
2006 年第 3 期 (总第 167期 )
砂轮线速度对 CBN 砂轮磨损影响的磨削试验研究
广西大学 ( 530004) 罗伟文
摘 要 通过用陶瓷结合剂 CBN 砂轮对 45淬硬钢工件进行磨削试验, 深入分析了砂轮线速度对砂轮磨 损的影响, 获得能 够进 行高速高效磨削的合 理砂轮线速度。 关健词 陶瓷结合剂 CBN 砂轮 砂轮线速度 磨损
562 037
27
40
703 367
30
砂轮 仍可正常 工作, 为减 小 砂轮 损 耗, 终 止 Vs = 60m /s
45
843 671
36
的磨 削试验
2. 2试验分析 试验获得的砂轮线速度与砂轮径向磨损的关系
如图 1所示。由图可见:
图 1 砂轮速度与砂轮径向磨损的关系
( 1) CBN 砂轮的径向磨损 rs 随着砂轮线速度 V s 的提 高 而 明 显 减 小, 当 砂 轮 的 进 给 速 度 V f = 25 m / s时, 砂轮在 Vs = 50m / s, 60m / s条件下的径向
参考文献 [ 1] 张济洲, 史光远, 穆云超, 樊平. 陶瓷结合剂 CBN 砂轮对 G Cr15轴承
钢锭子的磨削研究 [ J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2004( 3) : 57~ 59. [ 2] 杉山和久. 线 速度达 200m / s的 高速磨 床 [ J] . 制造技 术与机 床,
2005( 2) : 25 ~ 26. [ 3] 毛淑芳, 龚智伟. CBN 砂轮的高速 超高速磨削技 术 [ J] . 精蜜 制造
45淬硬硬 钢 (HRC50~ 55)
工件 外径 ( mm ) 厚度 ( mm )