• 立方氮化硼(CBN)磨具的应用技术及领域

    作者:河南恒远超硬材料有限公司 日期:2020-06-15 人气:1238

    高速{极速飞艇计划主词}、高效{极速飞艇计划主词}、高精度{极速飞艇计划主词}、低成本的磨削技术CBN(Cubic Boron Nitride)是继人造金刚石问世之后{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},于1957年{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},由美国GE公司首先合成出的又一种超硬材料{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}。我国在1966年试制成功CBN{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},至今已有近四十年的历史了{极速飞艇计划主词}。CBN的硬度仅低于金刚石{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},但具有比金刚石优越的耐热性和对铁族金属材料的化学惰性{极速飞艇计划主词}。利用它这些优异的性能作研磨材料所制成的CBN磨具{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},特别适合于各类铁族金属材料的磨加工{极速飞艇计划主词}。它和金刚石主要用于加工硬而脆的材料相互补充,使超硬材料的应用范围大大拓宽{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}。和普通磨料的磨具相比{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},CBN磨具具有高速{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}、高效{极速飞艇计划主词}、高加工质量、长寿命{极速飞艇计划主词}、低成本的特点{极速飞艇计划主词},可作为高速数控磨床高效、高精度磨削的首选工具。在汽车{极速飞艇计划主词}、机床、工具{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}、轴承等工业领域有着广泛的应用{极速飞艇计划主词}。

    1{极速飞艇计划主词}、CBN的性质在把CBN作研磨材料使用时,我们主要研究它的硬度{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}、耐磨性{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}、强度和导热性等性质{极速飞艇计划主词}。

    ◆CBN的硬度远高于其它普通磨料。高的硬度意味着切削能力更强{极速飞艇计划主词}、更锋利{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词};  

    ◆CBN有高的耐磨性{极速飞艇计划主词},意味着它比普通磨料更难磨损{极速飞艇计划主词}。保持磨粒形状的能力是CBN作为高性能磨料的主要特性之一{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}; 

    ◆CBN的抗压强度很高{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},这意味着在恶劣的条件下使用时它能保持颗粒完整而不易破碎;  

    ◆CBN有很好的导热性,在磨削时可实现冷切削。由于CBN和金刚石某些性质的不同{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},它们加工材料的范围也不同{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}。CBN适合加工的材料为工具钢{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}、轴承钢{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}、合金钢{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}、超级合金{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}、铸铁{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}。金刚石适合加工的材料为硬质合金{极速飞艇计划主词}、玻璃{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}、陶瓷{极速飞艇计划主词}、金属陶瓷{极速飞艇计划主词}、铸铁{极速飞艇计划主词}。

    2{极速飞艇计划主词}、CBN磨削系统CBN磨具是用不同类型的结合剂将CBN磨料粘接在一起并制成一定形状的一种工具。它只有通过合理的磨削工艺{极速飞艇计划主词},依靠磨床的优越性能,才能最大限度地发挥它的作用{极速飞艇计划主词}。在研究和应用CBN磨削技术时{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},必须把CBN磨具{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}、磨床、工件{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}、修整、冷却{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}、磨削工艺等因素纳入一个系统里来进行优化{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},才能获得最佳的技术和经济效果。CBN磨削技术中要考虑的几个重要因素如下{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}。

    CBN磨具在制造和选择磨具时主要考虑其形状{极速飞艇计划主词}、尺寸{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}、CBN磨料粒度{极速飞艇计划主词}、浓度{极速飞艇计划主词}、结合剂类型和使用速度等参数{极速飞艇计划主词}。

    ◆CBN磨具的形状{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}、尺寸和标记按GB/T6409.2-1996和GB/T6409.1-1994的标准规定{极速飞艇计划主词};  

    ◆在CBN磨具的四种结合剂(树脂{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}、金属{极速飞艇计划主词}、陶瓷、电镀)中{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},以陶瓷结合剂发展最快。这是由于陶瓷CBN磨具磨削效率高,形状保持性好{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},耐用度高{极速飞艇计划主词},易于修整{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},砂轮使用寿命长{极速飞艇计划主词},因而成为高效{极速飞艇计划主词}、高精度磨削的首选磨具{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}。   

    ◆砂轮浓度的高低表示了在磨削时砂轮工作面上参与磨削的磨粒数的多少{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}。高浓度可带来高的磨削比和低的工件表面粗糙度{极速飞艇计划主词}。如200%浓度比100%浓度砂轮寿命延长4-5倍{极速飞艇计划主词}。

    ◆磨具的硬度等级表示了结合剂对磨料把持力的大小。砂轮硬度的均匀和稳定及硬度高低的合理选择是保证磨削质量的重要前提{极速飞艇计划主词}。2-2磨床磨床是磨削体系的中心{极速飞艇计划主词},磨床的性能对磨削效果有最重要的影响{极速飞艇计划主词},对CBN磨削来说尤其如此{极速飞艇计划主词}?!?/p>

    ◆提高砂轮工作线速度{极速飞艇计划主词},可明显提高磨削效率{极速飞艇计划主词}、磨削比和工件表面质量。80~125m/s的使用速度已成为目前国内进口的CBN专用凸轮轴磨床基本特征之一。尽可能使用高的速度是提高CBN磨削的技术性和经济性的重要前提{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}极速飞艇计划主词}! ?/p>

    ◆高速磨削和CBN砂轮磨削的特点{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},要求机床主轴和整体要具有高的刚性和良好的抗振性,这是CBN高速磨削技术中对磨床的基本要求。不具备这样的条件{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},在使用CBN砂轮时{极速飞艇计划主词},要想获得更高的金属去除量{极速飞艇计划主词},工件的几何精度和表面质量就会变差{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}。波纹是常见的表面质量缺陷{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},它是由振动产生的{极速飞艇计划主词}??梢鹫穸脑蚴腔哺招缘?、抗振性差或砂轮参数设计不合理造成磨削力过大{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}。

    修整使用金刚石滚轮修整,不仅可提高修整效率,更重要的是可获得较好的砂轮形貌。修整装置的进精度要高{极速飞艇计划主词},每次进给量应能达到微米级。过量的修整既影响磨削质量又会大大减少砂轮使用寿命{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}。

    冷却正确选择冷却液种类和冷却工艺参数,往往会收到事半功倍的效果{极速飞艇计划主词}。

    磨削工艺参数优化充分优化磨削工艺参数可使磨削效率{极速飞艇计划主词}、磨削质量和磨削成本等技术经济指标在更高的水平上达到平衡{极速飞艇计划主词}。

    3{极速飞艇计划主词}、CBN磨具的应用3-1国内外技术发展概况随着工业技术的进步{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},高速{极速飞艇计划主词}、高效{极速飞艇计划主词}、高精度磨削已成为当今磨加工技术发展的主流{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}。CBN磨削作为一种先进的加工技术在此大显身手。

    CBN磨具制造和应用技术发展有以下几个特点:

    ①应用领域不断扩大{极速飞艇计划主词},已从工具行业对难磨金属材料的加工,推广到轴承{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}、汽车{极速飞艇计划主词}、机床、压缩机等行业中普通黑色金属材料的加工{极速飞艇计划主词},磨削方式也从一般的工具磨{极速飞艇计划主词}、内圆磨{极速飞艇计划主词},发展到缓进给磨削{极速飞艇计划主词}、高精度磨削{极速飞艇计划主词}、高速度磨、凸轮磨、曲轴磨、大有取代刚玉磨具之势{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}。

    ②高速度{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}、高效率{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}、高质量、低成本是其主要特点{极速飞艇计划主词}。使用速度普遍达到80~125m/s{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词};大余量粗精磨一次完成{极速飞艇计划主词};由于被磨削工件表面呈压应力状态可使工件使用寿命提高20~30%{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词};综合磨削成本可降低10%以上{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}。

    ③国内进口成套CBN磨削技术呈快速增长之势。

    ④国产CBN磨具的制造和应用技术进入高水平和快速发展的新阶段{极速飞艇计划主词},并已进入汽车制造业这个主流市场。部分CBN磨具性能接近国外同类产品水平,可替代进口。

    ⑤国产高速数控CBN专用磨床已研发成功{极速飞艇计划主词}。

    CBN磨具应用实例◆发动机凸轮轴磨削

    实例1:精磨汽车凸轮轴砂轮:1A1180mmV125m/s郑州磨料磨具磨削研究所{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词};机床:德国肖特CF41CBN{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词};工件:铸铁,8个凸轮,余量D1.0mm,Rmax3.2{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词};修整:金刚石滚轮{极速飞艇计划主词},D180mm{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},修整间隔200件(800个凸轮){极速飞艇计划主词},修整量直径上5μm×3+3μm2/次;冷却:合成液{极速飞艇计划主词},压力23bar;效果:达到进口砂轮水平{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},综合成本降低30%以上{极速飞艇计划主词}。

    实例2:精磨摩托车凸轮轴砂轮:1A1350mmV80m/s郑州磨料磨具磨削研究所{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词};机床:日本丰田工机凸轮磨床;工件:45#钢{极速飞艇计划主词},2个凸轮,HRc60,余量0.2~0.3mm,Rz3.2,磨削效率30S/根;修整:金刚石滚轮{极速飞艇计划主词},修整间隔240根,修整量0.002mm/次{极速飞艇计划主词};效果:寿命可达进口砂轮的80~90%{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},成本降低30%以上{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}。

    实例3:粗磨汽车凸轮轴砂轮:1A1660mmV60m/s郑州磨料磨具磨削研究所;机床:国产MKS8312凸轮磨床;工件:合金冷激铸铁{极速飞艇计划主词},13个凸轮{极速飞艇计划主词},HRc45,余量φ4mm{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},Ra2.5,磨削效率12分钟/根;修整:金刚石杯形滚轮{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},修整间隔8~10根/次{极速飞艇计划主词},修整量φ0.01x2;冷却:高效磨削液{极速飞艇计划主词},压力4kg,流量120L/min;砂轮更换周期:5000根/片{极速飞艇计划主词};效果:替代白刚玉砂轮,耐用度提高100倍{极速飞艇计划主词},寿命提高50倍,生产效率提高10%{极速飞艇计划主词},直接工具成本降低10%{极速飞艇计划主词}。

    ◆汽车轴承内径磨削实例砂轮:1A810×15×3.5 V郑州磨料磨具磨削研究所机床:国产MZ204全自动内圆磨床24000rpm;工件:6201/02,GCr15,HRc61~65,余量0.3~0.35mm,Ra0.8,磨削效率25S/件{极速飞艇计划主词},进给量0.24mm/min(粗)和0.17mm/min(精){极速飞艇计划主词};修整:金刚石笔,手动,修整间隔200件,修整量0.02mm;冷却:乳化液,集中供给;砂轮寿命:2500件(刚玉砂轮30件/片);效果:与白刚玉砂轮相比{极速飞艇计划主词},耐用度提高200倍{极速飞艇计划主词},单件生产效率提高40%左右{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},砂轮成本消耗降低14%{极速飞艇计划主词}。

    ◆磨冰箱(空调)压缩机芯组件内径实例砂轮:1A8 12×30×6{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},1A125×20×13×3V 50m/s郑州磨料磨具磨削研究所机床:德国Overbeck公司400J-ELC-VA内圆磨床,最高转速60000rpm{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词};工件:机座,缸体(盖){极速飞艇计划主词},HT20~40,FT20,HB170~223{极速飞艇计划主词},HB70~90{极速飞艇计划主词},加工余量0.2mm,Ra0.2~0.25,加工节拍:90~120件/h.修整:金刚石滚轮,修整间隔200~300件{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},修整量0.002mm/次;冷却:含极压添加剂的冷却油;砂轮寿命:20000~2500件/个。另外还有用于螺纹磨,高速钢刀具齿形和内径磨削{极速飞艇计划主词},压缩机芯组件双端面磨{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},珩磨摩托车气缸和连杆{极速飞艇计划主词}{极速飞艇计划主词},钛合金磨削{极速飞艇计划主词},汽车插杆内径磨削,汽车转向器内径磨削等应用实例{极速飞艇计划主词}。在此就不一一列举。

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