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CBN砂輪在軸承磨加工中的應(yīng)用

  高速磨削的砂輪應(yīng)具有高強(qiáng)度、高抗沖擊強(qiáng)度、耐熱性好,微破碎性,雜質(zhì)含量低等性能,1957年美國通用汽車公司合成出具有以上性能的CBN超硬磨料。這之后CBN砂輪成為高速磨削磨具的研究方向。使用這種磨具使磨削效率大大提高。20世紀(jì)80年代后期,德國成功地將陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪應(yīng)用于軸承內(nèi)表面磨削,開創(chuàng)了軸承磨加工領(lǐng)域的新局面。

  l.CBN砂輪的磨削特點(diǎn):

  CBN砂輪磨削刃鋒利,磨削拉力小,溫升低,工件表面無燒傷、裂紋。由于磨削表面有殘余壓應(yīng)力,因而使得磨削工件的尺寸精度、幾何精度較普通砂輪磨削大大提高,使軸承壽命大幅增長。

  2.CBN砂輪在內(nèi)表面磨削中的應(yīng)用:

  軸承內(nèi)圈內(nèi)徑、外圈滾道等內(nèi)表面磨削一直是軸承生產(chǎn)中的制約工序。由于受內(nèi)孔尺寸的約束,磨削砂輪的尺寸、接桿、冷卻條件都受到了限制,特別是小型球軸承內(nèi)圈內(nèi)孔的磨削,更是軸承磨削的一個(gè)難點(diǎn),現(xiàn)有的生產(chǎn)手段不能很好地滿足生產(chǎn)的需要。采用CBN砂輪配以大功率、高剛性電主軸,大大地提高了切削性能,降低了砂輪磨損性,使得磨削工件表面質(zhì)量、工件尺寸、砂輪精度大大提高,同時(shí)也減少了修整砂輪、更換砂輪等輔助時(shí)間,提高了磨削效率。但使用CBN砂輪磨削軸承內(nèi)孔時(shí),對(duì)軸承內(nèi)圓磨床及相關(guān)設(shè)施提出了新的要求。

  (1)磨床CBN軸承內(nèi)圓磨床整體結(jié)構(gòu)有更強(qiáng)的工藝剛性,自床身到各部件的剛性都較普通磨床要求高,以滿足CBN砂輪緩進(jìn)給大切深的要求。承擔(dān)磨削主運(yùn)動(dòng)的砂輪電主軸要求超大功率、高剛性和長壽命,這樣能高速可靠地切除金屬余量,并達(dá)到精度要求。由于CBN砂輪磨削的磨損率很低,所需修整量很小,軸承磨削的一般修整量僅為3—4微米,因而要求機(jī)床的進(jìn)給及修整系統(tǒng)有極小的進(jìn)給補(bǔ)償分辨率,通常為0.5~1微米進(jìn)給、補(bǔ)償導(dǎo)軌低速進(jìn)給時(shí),不得有爬行現(xiàn)象,受力時(shí)不得變形。CBN砂輪修整若采用杯式金剛石修整器,還要求砂輪線速與修整器線速有一定比值,這就要求電主軸驅(qū)動(dòng)變頻電源能夠適應(yīng)控制。

 。2)磨削冷卻CBN砂輪磨削使用油冷卻的效果明顯優(yōu)于水冷,因?yàn)樗cCBN磨料發(fā)生親和反應(yīng)不利磨削。使用高壓大流量油冷卻,還需配套的吸霧裝置。

 。3)電氣控制在電氣控制方面,臺(tái)理調(diào)整適用于磨削的磨削參數(shù)也極為重要。CBN砂輪初修后,存在一個(gè)不穩(wěn)定期,這時(shí)機(jī)床應(yīng)適當(dāng)調(diào)整降低進(jìn)給速度,要求控制系統(tǒng)采用CNC控制,并能夠隨機(jī)適應(yīng)控制。

 。4)砂輪的修整CBN砂輪的磨損率較剛玉類砂輪小得多。通常認(rèn)為CBN砂輪的磨損形式主要是化學(xué)磨損,相變磨損和堵塞引起的磨料脫落等。陶瓷結(jié)合荊的CBN砂輪常用的修整器有金剛石石滾輪修整器(常用于修整成型面)、中頻驅(qū)動(dòng)盒剛石圓盤修整器等。其中單點(diǎn)金剛石修整器結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格低廉,但金剛石易磨損,修銳效果欠佳,嚴(yán)重時(shí)會(huì)擠碎砂輪;氣動(dòng)金剛石杯形修整器,修形、修銳效果好,金剛石磨損均勻,但修整器的轉(zhuǎn)速不易調(diào)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)也稍復(fù)雜;中頻驅(qū)動(dòng)金剛石圓盤修整器的修整轉(zhuǎn)速元級(jí)可調(diào),可以選擇修整器和砂輪的速度比。修整效果相當(dāng)理想,金剛石磨損均勻,是較修整器,但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,修整器需由變頻電源驅(qū)動(dòng)。其他修整方法還有彈性彎板修整裝置、鋼絲刷與金剛石砂輪組合修銳法、游離磨料輔助磨塊修銳法和電解在線修銳技術(shù)等。

  (5)應(yīng)用效果CBN砂輪在軸承內(nèi)圓高速磨削時(shí),其磨削比、尺寸精度以及表面粗糙度等比氧化鋁砂輪有較大提高。減少了輔助時(shí)間,提高生產(chǎn)率,可實(shí)現(xiàn)無人化生產(chǎn)管理。普通軸承是一種低附加值的產(chǎn)品,在推廣使用CBN砂輪時(shí),認(rèn)真研究使用合理的磨削比,這樣才能扎扎實(shí)實(shí)地推廣和使用這一先進(jìn)的磨削方法。

  雖然目前CBN砂輪的性能價(jià)格比尚未被眾多的軸承生產(chǎn)廠家所接受,再加上國內(nèi)尚元適合CBN砂輪磨削的性能優(yōu)異的機(jī)床,但隨著國內(nèi)CBN砂輪的進(jìn)一步研究,成本的進(jìn)一步下降和專用機(jī)床的研制開發(fā)及其他相關(guān)技術(shù)的掌握,CBN砂輪必將在軸承磨削加工中獲得廣泛應(yīng)用。


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