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            砂輪應用技術

            來源:本站 作者:admin 點擊 :1787

            砂輪選擇在磨削中的重要性   磨削加工一般作爲工件加工的終工序, 其任務就是要保證産品零件能達到圖紙上所要求的精度和表面質量。磨削表面粗糙度與零件精度有密切關系 ,一定的精度應有相應的表面粗糙度。一般情況下 ,對尺寸要進行有效的控制,則粗糙度Ra值應不超過尺寸公差的八分之一,磨削表面粗糙度對零件使用性能的影響是:表面粗糙度值越小,則零件的耐磨性,耐蝕性,耐疲勞性越好。反之則相反 。因此,在磨削加工中,必須注意降低表面粗糙度。影響磨削加工表面粗糙度的主要工藝因素中砂輪粒度對其有顯著影響,砂輪粒度越細,同時參與磨削的磨粒就越多,則磨削表面粗糙度就越低。一般磨削時取46~80号粒度的砂輪,精磨時應選用150~240号粒度的砂輪 ,鏡面磨削時應選用W10~W7粒度的樹脂石墨砂輪,可獲得較好的工件表面粗糙度。
              近年來随着新技術的開發應用 ,高精度磨削技術的發展,使磨削尺寸達到0.1~0.3μm,表面粗糙度達到0.2~0.05μm,磨削表面變質層和殘留應力均甚小,明顯提高的加工質量。成形磨削,特别是高精度的成形磨削,經常是生活中的關鍵問題。成形磨削有兩個難題:一是砂輪質量,主要是砂輪必須同時具有良好的自砺性和形廓保持性,而這二者往往是有矛盾的。二是砂輪修整技術,即高效、經濟的獲得所要求的砂輪形廓和銳度 。因而爲了提高磨削的效率和精度,特别是對于難加工材料的高效精加工,高效和強力磨削采用了CBN砂輪,使得強力磨突破傳統磨削的限制,生産率成倍提高,有些零件的毛坯不需要經過粗加工,可直接磨削成爲成品,這不僅提高了加工效率 ,同時還提高了加工質量。如SG磨料 。它是一種新穎的陶瓷氧化鋁磨料,以純剛玉爲原料,将其在水中與氧化鎂之類媒介結合,産生塊狀膠凝物,幹燥之後形成脆性物體  。再将其碾碎至所需粒度,在1300℃到1400℃到溫度下燒結而成。其硬度大大高于普通氧化鋁,且韌性好 ,因此可以在較高速度和較大載荷條件下運轉,金屬磨除率比普通氧化鋁高三倍以上。它最大的優點是磨削區溫度低,砂輪始終具有鋒利的磨削刃,砂輪形狀保持性好、時間長。立方氮化硼磨削。它是一種堅硬而耐磨的磨料,并具有高的導熱性和耐化學侵蝕等優異的性質。最新一代的磨料是以尖銳、高強和可用于無支撐切削爲特征的,這些特征可降低磨削加工過程中的磨削力,從而減少對工件的損傷。
              實際上,對磨料合成條件控制得嚴格與否将會直接影響到磨粒的最終晶型和包括強度、熱穩定性和斷裂特征在内的物理性質 ,從而影響到它的使用性能。如De Beers公司生産的四種ABN産品,這四種産品每種都具有自己不同的特性。ABN200是脆性的黑色磨料,主要用于陶瓷粘結磨削工具和金屬包敷樹脂粘結的磨削工具。ABN300具有與ABN200相似的強度,但顔色爲琥珀色,通常應用于金屬和環氧樹脂粘結的磨削工具。ABN600爲黑色,是一種典型的具有特定晶面的高強立方氧化硼磨料,也是應用于金屬和環氧樹脂粘結的磨具。ABN800則是最新一代的高強單晶立方氧化化硼材料。ABN800具有與ABN600相似的強度 ,但是,可以看到兩者存在着顯著的不同,前者具有尖銳棱角和高熱穩定性。
            在磨削過程中,塊狀或圓的磨粒可考慮采用與工件呈較大的負前角進行磨削。而對尖銳的多角狀的粒子在多數情況下采用較大的正前角進行磨削 。因此,在磨削碳化物含量較高的鋼(如某些高速鋼)時,最好選擇具有負前角的磨料粒子。當加工更硬的強韌材料(如某些高速鋼和表面硬化鋼)時,具有較大的正前角的尖銳多角狀磨粒具有潛在的優勢。
              緩進給磨削中磨料特征的影響。在磨削過程中加在單個磨料粒子上載荷的種類與大小都将影響到磨粒的切削性能,進而影響到最佳磨料的選擇。爲說明這點,進行了台下的試驗 :使用端頭半徑爲0.5mmr90°V型陶瓷粘結砂輪磨削M2高速鋼,對兩種ABN600和ABN800磨料進行測試,并對法向磨削力、功率和砂輪的磨損進行監測。可以看到,ABN800法向磨削力較低。當進給量提高時,切削率增加 ,磨削力也同時提高。但對于ABN800砂輪,磨削力的提高相對較小。而磨削功率随進給量的增加而提高的趨勢與ABN600基本相同。盡管對于ABN800磨料制成的砂輪測出的磨削力和能量較低但曲率爲0.5mm砂輪端面的磨損也同時減小。當進給量從而200mm/min提高到300mm/min時 ,三個參數增中的相對百分比,即切削功率提高50%。随着磨削條件的惡劣程度加劇 ,具有尖角狀特征的磨粒的優點表現得更爲突出。
              鎳鉻鋼是一種較難磨削的材料。針對有尖銳棱角的磨料去屑率高的特點,用陶瓷粘結的砂輪對牌号爲718的鎳鉻鋼進行磨削試驗。對兩種高強磨料,ABN600和ABN800進行了如前的試驗。可以看到,與ABN600相比 ,在工作台速度爲150mm/min和200mm/min時,ABN800仍保持它的優點。當工作台速度進一步提高到300mm/min時,兩種砂輪都表現出高的砂輪磨損速率。然而,試驗結果表明,當使用尖銳磨料制成的砂輪磨削同樣的材料時,在150mm/min和200mm/min的兩種速度下,都可以得到合理的砂輪壽命。
              使用樹脂粘結的砂輪進行M2高速鋼平面磨削試驗 。實驗中,用ABN600和ABN800兩種磨料制成的小砂輪的尺寸爲125mm×6mm。實驗結果表明,使用尖銳的磨料的砂輪壽命長,而磨削功率低。
              衆所周知,磨削過程中,在磨料和工件磨削面之間會産生瞬間界面高溫。試驗證明 ,與常用磨料相比,立方氧化硼産生的界面磨削溫度更低。其中關鍵原因是立方氧化硼砂輪的比磨削能要比常用磨料的砂輪低 。通過試驗,可以看到,随着切削深度的提高 ,立方氧化硼砂輪之所以具有低的磨削能,主要得益于立方氧化硼具有高的熱導率。
              綜上所述,在不同材料和工藝條件的磨削中,合理選用砂輪,可降低磨削加工表面精度,提高磨削加工表面質量,能使磨削效率有成倍的提高,取得低成本加工的效果,并且砂輪壽命長 ,修整頻率低,金屬磨除率高,磨削力小冷卻效果佳。
            諾頓砂輪介紹
            一、磨具磨料 :
              人類從新石器時代開始,就采用天然磨石打磨用具。伴随着蒸汽機的發明,磨具磨料開始進入機械制造領域,并成爲不可替代的工藝方法越來越大量使用,是獲得高精度産品的重要手段 。締屬于聖戈班集團的NORTON(諾頓)品牌,創建于一八八五年 ,是世界最早從事磨具磨料研究、生産的專業工廠,一百多年來傾心爲用戶提供保證磨削質量 ,提高磨削效率、降低制造成本的優質産品,是全球最大的磨具磨料制造商。在中國五十年代出版的工具書中都可以見到該品牌的介紹,從聖戈班NORTON在國内設廠生産後,是目前在中國大陸能買到的最佳性價比的國外品牌。
            NORTON陶瓷結合劑産品介紹:
            1、磨料種類
             (1)剛玉類磨料:
              A棕剛玉砂輪 :适用于硬度較低的碳素鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵工件的普通磨削,如外圓磨、平面磨和無心磨,也可用于切斷、打磨等場合。
              WA(38A)―白剛玉砂輪: 用于硬度較高的合金鋼 、高速鋼 、淬火工件的普通磨削,也多用于齒輪磨、螺紋磨、成型磨場合。
              AWA(19A)―棕、白剛玉混合磨料:适用于硬度中等的碳素鋼、合金鋼工件的普通磨削。既可保證工件的表面粗糙度,又具有一定有磨削效率。
              SA(32A)―單晶剛玉:适用于高速鋼、奧氏體不鏽鋼、钛合金等高硬度 、高強度金屬材料的磨削。
              ASA(23A)―單晶剛玉和棕剛玉的混合磨料:适用于球墨鑄鐵、冷激鑄鐵類材料的高效磨削,也用于軸承鋼的普通磨削。
              PA(25A)―鉻剛玉,用于工具鋼 、不鏽鋼、淬火工件的内圓磨、工具磨、仿型磨及高光潔度磨削。
            (2)碳化矽類磨料 :
              GC(39C)―綠色碳化矽
              C (37C)―黑色碳化矽
              碳化矽适用于鑄鐵、硬質合金 、有色金屬的磨削, 也可用于玻璃、石材等非金屬材料的磨削。
            (3)SG磨料
              SG磨料是聖戈班開發的經特殊引晶凝膠系統燒結而成,帶有革命性的新一代氧化鋁磨料,具有硬度高,韌性好,鋒利度強等優點。與普通剛玉磨料相比,SG具有磨耗比高,保形性強,工件表面加工質量好,砂輪修整量小,磨削效率高等優越性 。SG砂輪特别适用于航空航天用合金、工具鋼 、淬火工件、硬鉻、硬鑄鐵等 的磨削。因SG磨料價格較貴,通常SG可以根據不同場合的磨削要求,以一定比例同白剛玉(或其它剛玉磨料)進行混合制成砂輪,以達到磨削效果和砂輪成本的最佳組合。
            2、磨料粒度
              粒度是用來表示磨料顆粒幾何尺寸的大小。其選擇 依據主要是加工工件所需的表面粗糙度 ,同時也需要考慮其他一些因素(如磨削效率、村料特性等)。以外圓磨爲例,常用粒度與表面粗糙度有下面的大緻關系:
              粒度  36-46  54-60  70-80  90-100
              粗糙度 Ra1.6   Ra0.8   Ra0.4   Ra0.2
              粗粒度的磨料适用于磨削:
            1)材質較軟,延伸率大以及類似軟鐵和有色金屬等材料 。
            2)進給量大,磨削效率要求高的場合。
            3)表面粗糙度要求不高的場合。

            4)磨削接觸面大的場合。
            細粒度的磨料适用于磨削:
            1)硬度較高以及類似高碳工具鋼,硬質合金一類的金屬材料和玻璃等脆性材料。
            2)表面粗糙度及精度要求高的場合。
            3)磨削接觸面小的場合。
            4)工件半徑或孤度小的場合 。
            3、硬度
              E   F   G   H   I   J   K   L   M   N   O   P   Q   R
              軟……………………………………………硬
              砂輪的硬度是指磨料之間的結合度,砂輪中結合劑量的多少決定了砂輪的硬度高低。用戶需要根據具體的磨削(如進刀量、粗糙度、材質)要求來靈活選擇砂輪的硬度。
            一般砂輪硬度選擇的原則是:
            較軟的硬度
            1)進刀量大的粗磨。
            2)磨削接觸面大的場合。
            3)材質較硬的工件 ,如高硬度工具鋼和硬質合金等。
            4)工件抗熱性能差,嚴防表面燒傷 。
            較硬的硬度
            1)進刀量小的精磨。
            2)延長砂輪壽命。
            3)材質較軟的工件。
            4)磨削接觸面小或窄的場合。
            4、組織号 :
            5 6 7     8 9 10 11 12 13
            密…………………………………疏
            組織号用以表示砂輪内相鄰的磨料顆粒之間的距離  ,也就是間隙的大小 。砂輪中磨料顆粒所占的體積百分比 ,也就是其濃度的大小,決定砂輪的組織号 ,陶瓷砂輪組織号變化範圍一般是從5到13,數字越小表示砂輪組織越密,數字越大表示砂輪組織越疏松 。組織号11,12和13通常是指氣孔砂輪。
            5、結合劑:
              結合劑是砂輪的關鍵組成之一,其功能是将磨料顆粒接固成一體形成砂輪,以幫助其實現磨削功能。陶瓷結合劑一般是呈玻璃态的無機材料。結合劑的選擇主要取決于砂輪的工作速度,工件的加工方式及加工精度的要求。聖戈班公司作爲全球磨料磨具工業的先驅和領導者,積一百多年的砂輪制造、應用的經驗,研制開發了近百種不同性能的結合劑。
            6、可供砂輪直徑尺寸:30―1200mm
            7、可供線速度:35m/s―63m/s
            9、産品訂購要素:
              訂購表述 :磨料;粒度&;硬度;組織号;結合劑;線速度;形狀;外徑;厚度;孔徑;數量
            例:WA 46   K 11 VBE 45m/s P 350  40   127   5片
            常用形狀代号:P(平形)、PDA(單面凹)、PSX(雙斜邊)、PDX(單斜邊)、B(杯形)、PSA(雙面凹)
            美國NORTON 諾頓砂輪規格參數及其使用用途
            砂輪粒度選擇
            20 22 24 30 36 40 46 54 60 70 80 90 100 120 150 180 220 280 320 400
            磨料依次由粗到細
            砂輪粒度的選擇是根據用戶所需的光潔度而定的,一般粒度選擇的原則是:
            粗粒度砂輪适用于:
            1) 材質較軟,延伸率大以及類似軟鐵和有色金屬等韌性材料。
            2) 進刀量大的場合
            3) 表面粗糙度要求不高的場合
            4) 磨削接觸面大的場合
            細粒度砂輪适用于:
            1) 材質較硬,脆性較大的材料,如硬質工具鋼、玻璃等
            2) 表面粗糙度要求高的場合
            3) 磨削接觸面小的場合
            4) 工件半徑或孤度小的場合,如螺紋工具磨削

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