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金刚石滚轮-修整CBN砂轮的高效工具

发布日期:2020-06-28 13:48:07

导读:本文重点介绍CBN砂轮和CVD金刚石砂轮的分类,及CVD金刚石砂轮是如何对CBN砂轮进行修整的。
        随着新材料、新技术的不断涌现,随着加工工业的技术进步,对于大批量、高精度的磨削加工,其加工件硬度大于HRC45,基本上都选择CBN砂轮进行磨削。但CBN砂轮经过一段时间的使用需要进行修整,由于CBN是目前仅次于金刚石的超硬材料,一般工具无法对其进行修整,此时CVD金刚石滚轮的出现,使CBN砂轮得到很好的修整,并使其广泛应用于各行业,下面就简单介绍一下CBN砂轮和CVD金刚石砂轮的分类,及CVD金刚石砂轮是如何对CBN砂轮进行修整的。

1CBN砂轮的分类

  CBN砂轮是以CBN(立方氮化硼)磨料为原料,分别用金属粉、树脂粉、陶瓷和电镀金属作结合剂,制成各种形状的制品,用于磨削、研磨的工具,称之为CBN砂轮。CBN砂轮分为四类,分别是电镀CBN砂轮,烧结CBN砂轮,树脂CBN砂轮和陶瓷结合剂CBN砂轮。

  电镀CBN砂轮:砂轮的成型工艺简单,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整滚轮用。

烧结CBN砂轮硬度大和密度高,加工成高精度的修整滚轮,成本高。主要用作于砂轮的修整滚轮和大批量的超硬材料的加工。

树脂CBN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形。用于多形状小批量的加工。

陶瓷结合剂CBN砂轮:陶瓷结合剂的CBN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。

金刚石滚轮1.jpg

2CBN砂轮的应用

随着新材料、新技术的不断涌现,随着加工工业的技术进步,CBN砂轮的应用范围不断扩大,用量不断增长。在发达的工业国家,对于大批量、高精度的磨削加工,其加工件硬度大于HRC45,基本上都用陶瓷CBN砂轮磨削。它被广泛应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。同时对于一些难加工材料和一些韧性材料(不锈钢、钛合金等),CBN砂轮是磨削工序的理想之选,CBN砂轮同时还用于轧辊、航空、航天和军工等领域。

金刚石滚轮2.jpg

3、金刚石修整滚轮的分类

金刚石修整滚轮分为HNT电镀金刚石滚轮(如图1),HNT烧结金刚石滚轮(如图2)和CVD金刚石滚轮,其中HNT电镀金刚石滚轮和HNT烧结金刚石滚轮主要用于树脂、陶瓷砂轮的修整,CVD金刚石滚轮主要针对高硬度的CBN砂轮进行修整。国内市场主要以HNT烧结金刚石滚轮为主,寿命更长,磨削更稳定,而国外主要以电镀金刚石滚轮为主。

HNT烧结金刚石滚轮的制造工艺为:按图纸要求加工一模具,之后采用人工植入方式,将大颗粒金刚石按一定的密度有序的镶在模具内,之后采用烧结炉及粉末冶金技术烧结,之后去掉模具,以金刚石型面为基准,加工孔和端面基准,之后再磨床上修整砂轮,计算出合适的修整余量,在专业的磨床上经过多次反复的修磨和检测,直至符合成品图纸要求。

HNT电镀法的制作工艺为:按生产的零件截面的技术要求,制作一个模具,电镀人造金刚石,用粘结剂(低熔点合金)与钢芯粘结,金切加工(基准转换)去除磨具胎体,使金刚石均匀暴露,在磨床上修整砂轮,复型一个工件,在检测中心计量该工件型面所有技术要求,合格即为成品。

金刚石滚轮3.jpg

4CVD金刚石修整滚轮的应用

CVD金刚石滚轮主要用于CBN砂轮的修整,CBN砂轮是目前硬度最高的一种砂轮,要想修整只能选择比CBN还要硬的材料,早期主要采用金刚石笔对其进行修整,属于原始修整工艺,随着CVD金刚石滚轮的出现,铸件代替金刚石笔对CBN砂轮进行修整。

CVDChemical Vapor Deposition化学气相沉淀)金刚石,是含碳气体和氢气的混合物在高温和低于标准大气压的压力下被激发分解,形成活性金刚石碳原子,并在基体上沉积交互生长的多晶金刚石。由于CVD金刚石中不含任何金属催化剂,因此它的热稳定性接近天然金刚石,是修整CBN砂轮的理想工具。

金刚石滚轮4.jpg

5CVD金刚石滚轮修整CBN砂轮的机理

修整机理是通过金刚石滚轮与CBN砂轮的旋转运动之间产生的相对运动来实现砂轮整形。修整进给量ar和修整速比qq=vr/vsvr为金刚石滚轮线速度,vsCBN砂轮线速度对修整后CBN砂轮的磨削性能有重要影响。采用较大修整速比q=修整后的CBN砂轮磨削力较小,但工件表面粗糙度较大。采用较大修整进给量ar修整后的砂轮较锋利。S.Malkin 等人认为,金刚石滚轮整形法的修整机理和修整后砂轮的磨削性能主要由CBN砂轮磨粒轨迹与金刚石磨粒运动轨迹之间的夹角(干涉角d)控制,d 越大,修整力越小,但修整后的砂轮表面较粗糙。中速比的选择范围为q=0.40.7,精密磨削时应选取速比q<-1.0,具体数值应根据磨削粗糙度要求和砂轮特性确定,例如磨削精密氧化锆零件时可采用速比q<-1.0 修整CBN陶瓷砂轮,这样可获得较低的粗糙度(Ra=0.06µm)和较高的圆度(0.6µm)

金刚石滚轮5.jpg

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