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陶瓷结合剂金刚石和CBN砂轮的开槽磨削加工新工艺 |
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作者：圣戈班磨料磨具 裴斌 来源：雅式工业专网 |
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1. 概述
切削工具的原材料不断演化，从高速钢、钨、金属陶瓷，氧化陶瓷直至微颗粒钨。与此同时，新材料工具的几何形状、结构，乃至外形方面的变化也日新月异，带动了磨削技术的发展，涌现出新的磨削工具与修整技术、以及新的结合剂的方式。这对磨削设备也相应提出了要求，高功率、高材料去除率成为大势所趋，而在此基础之上的更高要求便是在加工的同时亦能实现机内修整。
对磨削工艺进行经济性评估，会涉及到机器成本、人工成本、管理费用及工具成本。其中，人工工时和机器成本占到80%之多，这就决定了要提高经济性，需从以下两方面入手：1）高材料去除率，即提高磨削效率；2）降低非磨削时间。提升材料的去除率可通过提高进给速率和每次进给量来实现，而为了降低非磨削时间，则可考虑减少砂轮更换时间频率，以及借助磨床在机修整来达到目的。
近期，已出现了可取代惯常使用的树脂结合剂金刚石和CBN砂轮的理想替代品—陶瓷结合剂的金刚石和CBN砂轮，其在磨削方面的优越性正是建立在上述提高经济性的两方面之上，尤其是在对开槽的加工方面，更能充分体现出其优势。
2. 陶瓷结合剂金刚石或CBN砂轮开槽加工的状态
不可否认的是，因其较强的磨削力和很高的材料去除率，较软的树脂结合剂金刚石或CBN砂轮在目前的硬质合金或高速钢的切削工具加工中仍然得以广泛运用。但是，越来越多的刀具生产厂家认识到，树脂结合剂砂轮存在着磨削比低和形状保持性不佳的缺点，这使得槽型的加工成本居高不下，尤其是使用14F1形状来加工圆弧槽型时，这一现象更为严重（图1）。
图1 树脂结合剂砂轮磨削后状态
而陶瓷结合剂金刚石或CBN砂轮则能克服这一缺点，其不仅易于修整、保持性好，还有利于排屑和散热的可控制气孔的形成，具有较强的磨削力（图2）。 
图2 陶瓷结合剂砂轮磨削后状态
通常在每次砂轮的安装中，都会出现径向和轴向跳动、以及动不平衡等在使用陶瓷结合剂时都会碰到的问题，所以不用装卸而直接在机床内部予以修整将有助于大幅改良砂轮的精度。
3. 陶瓷结合剂金刚石或CBN砂轮开槽加工使用实例
磨削参数：
余量ae=3,5mm；进给速度vf最高150mm/min；切削速度vc= 12-44m/s。
修整参数：
砂轮的进给速度vcd =18m/s；滚轮和砂轮在修整时的速度比qd = 0.7；进给量aed= 3μm。
以下介绍运用圣戈班（SAINT-GOBAIN）公司旗下的WINTER品牌陶瓷结合剂金刚石砂轮，加工硬质合金工具的一项实例。测试结果证明被磨刀具切削刃面的粗糙度非常低，并有效减少了裂纹的发生（图3）。 
图3 陶瓷结合剂金刚石或CBN砂轮开槽磨削的状况及结果
基本数据如下：
机床 Walter Helitronic Power Production
工件 硬质合金钻头d HM K10Φ10mm
冷却液 Sintogrind Synth.
陶瓷结合剂金刚石：Φ125 x 10mm D76 C100 V+ 3438
WINTER CNC 修整滚轮，DDS型号
4. 修整系统
单件成本很高的陶瓷结合剂的金刚石或CBN砂轮，其有效磨削层仅有区区几个毫米，若不加计算地进行修整，很快就使用完了，真正使用在工件磨削上的量只有磨削层的5-10%，其余的实际上是被修掉的。所以，正确的修整方式相当重要。
图4 SAINT-GOBAIN公司推荐的接触式修整工艺
SAINT-GOBAIN公司推荐的接触式修整工艺（图4）以在机修整的方式充分解决了上述问题，最大可能地减低磨削层的修整量，从而延长砂轮寿命，达到减少非磨削时间的目的。值得一提的是，针对大多数有这种需求的客户，SAINT-GOBAIN公司还可提供简便的移动式修整系统（图5）。 
图5 简便的移动式修整系统
(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(1/29/2007) |
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