CBN砂輪在磨削加工中的應(yīng)用

    CBN材料除用來制作刀具外，其最大的應(yīng)用領(lǐng)域還是制成CBN磨具，用于高速高效磨削和珩磨加工，可使磨削效率大大提高，其磨削精度和質(zhì)量提高一個(gè)等級。 

    1.磨削汽車零件--凸輪軸和曲軸 

    汽車發(fā)動機(jī)上的凸輪軸具有多個(gè)凸輪，淬火后的凸輪粗磨及精磨是影響凸輪質(zhì)量的關(guān)鍵工序。一般都是采用靠模仿形磨削，工件速度的提高受到限制，工件易產(chǎn)生磨削燒傷裂紋，采用靠模仿形磨削，其凸輪表面的輪廊曲線要受砂輪直徑大小的影響，所以很難保證凸輪輪廊曲線的正確。生產(chǎn)實(shí)踐證明，當(dāng)砂輪直徑大時(shí)，磨出的凸輪瘦，當(dāng)砂輪直徑小時(shí)，磨出的凸輪胖，只有當(dāng)砂輪直徑接近或等于磨削靠模凸輪的滾輪直徑時(shí)(一般為φ570mm)，其仿形誤差接近于零，即磨出的凸輪表面輪廊曲線接近于靠模凸輪。在實(shí)際生產(chǎn)中，所用的砂輪直徑一般都是從D600(或610)用到D500，與理想的砂輪直徑(570)相差甚多，所以生產(chǎn)中總有大部分凸輪軸的凸輪曲線超標(biāo)。為解決這個(gè)問題，我們在靠模仿形凸輪磨床上采用CBN砂輪磨削，可把CBN砂輪直徑制成D575，CBN磨料層厚為4～5mm，其磨輪的磨削最小直徑是D565，磨削直徑范圍雖然只有10mm，但磨削零件數(shù)卻相當(dāng)于幾十片普通砂輪，不僅可保證凸輪曲線正確，而且也不會產(chǎn)生磨削燒傷現(xiàn)象。 

    如Liton工業(yè)自動化公司用CBN砂輪磨削凸輪軸，其成本降低了50%，凸輪表面的疲勞強(qiáng)度提高了30%；東風(fēng)汽車公司襄樊柴油發(fā)動機(jī)廠用陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪粗磨冷激鑄鐵凸輪軸，其凸輪磨削余量t=4～5mm，υ砂=60m/s，工件轉(zhuǎn)速n=100r/min,υf=0.1mm/s，采用高速磨削液，CBN砂輪的壽命基本相當(dāng)于20片剛玉磨料砂輪。 

    2.CBN砂輪在內(nèi)孔磨削中的應(yīng)用 

    內(nèi)圓磨削的效率一直很低，其主要原因就是磨削速度、砂輪材質(zhì)及磨桿的剛性問題。生產(chǎn)過程中用在修整砂輪、更換砂輪的時(shí)間幾乎占了單件工時(shí)的1/3～1/5。如果內(nèi)圓或溝槽磨削采用CBN電鍍砂輪，并把砂輪速度提高，增大磨桿直徑，便可適當(dāng)提高工件轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度，不僅可保證孔(弧)徑、槽寬尺寸與形位精度，表面粗糙度和避免燒傷，而且還可以成倍地提高加工效率，降低加工成本。 

    如國內(nèi)某廠加工一個(gè)年產(chǎn)60萬件的紡機(jī)滾動軸承套，磨φ15.5+0.04的孔及相鄰的弧槽，過去用鉻剛玉(GG)砂輪，需用兩道工序分別在兩臺M224內(nèi)圓磨床上加工，其槽(弧)徑差及尺寸與孔的同軸度很難保證，且效率低，采用CBN砂輪后，加粗了磨桿，提高了進(jìn)給量，節(jié)約了修整和更換砂輪的時(shí)間，徹底解決了原有問題。后又改為孔、溝同時(shí)磨，即在磨桿上裝兩個(gè)砂輪，使磨削效率提高1倍，節(jié)省了一臺磨床。所加工的工件表面粗糙度為Ra0.63μm采用的磨削工藝參數(shù)：υ砂=36m/s，υ2=19m/min，f粗切=1μm/r,f精切=0.5μm/r，光磨時(shí)間t=bs，采用10%濃度的乳化值。 

    3.采用CBN砂輪磨削齒輪 

    齒輪磨削以往是采用單齒面與多齒面磨削，單齒面磨削雖然可獲得較高的加工精度，但效率低，成本高，多齒面磨削雖生產(chǎn)效率高，但其加工質(zhì)量比單齒磨削差。若采用CBN砂輪磨削，無論采用單齒面磨削還是采用多齒面磨削，采用電鍍CBN砂輪或陶瓷結(jié)合劑砂輪進(jìn)行磨削，其效果極為顯著： 

    (1)CBN砂輪可以制成精度較高的齒形，由于耐用度高，不頻繁修整，不需經(jīng)常調(diào)整機(jī)床，可獲得穩(wěn)定的齒廊、導(dǎo)程和節(jié)距精度。 

    (2)可實(shí)現(xiàn)高速磨削與高進(jìn)給率磨削齒面，粗糙度低且不會燒傷，可在提高磨削效率的條件下獲得較高的齒輪精度(6～7級)。 

    (3)CBN砂輪壽命長，磨削性能好，節(jié)約了砂輪更換修整、機(jī)床調(diào)整和工件檢測等許多輔助時(shí)間。 

    4.應(yīng)用CBN磨具加工難加工材料及難加工面 

    對淬硬鋼件或冷硬鑄鐵件孔的珩磨，可采用CBN珩磨油石，對高強(qiáng)度、高硬度和高熱敏性的合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼與合金，宜采用高硬度、高強(qiáng)度的CBN砂輪，采用極壓乳化液或高速磨削液進(jìn)行冷卻。對較長的導(dǎo)軌面或復(fù)雜型面、凸輪磨床的靠模軸等均宜采用CBN砂輪。

大力推廣CBN材料在機(jī)械加工關(guān)鍵工序中的應(yīng)用 

    CBN材料無論制作刀具或制作磨具，應(yīng)用于高速切削或磨削，都可收到提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高加工效率、縮短加工周期和降低加工成本等顯著效果。因此，在加工中，大力推廣CBN刀(磨)具是提高制造技術(shù)的有力措施。但若普遍推廣使用，尚有許多問題。 

    為了在生產(chǎn)中更好地推廣使用CBN刀(磨)具，應(yīng)做以下幾方面的工作： 

    1.發(fā)揮CBN刀(磨)具研究院(所)的主導(dǎo)作用 

    目前國內(nèi)CBN材料生產(chǎn)廠家很多，產(chǎn)量也不少，但高質(zhì)量的不多，CBN刀(磨)具的穩(wěn)定用戶更少。究其原因主要是機(jī)械加工部門對價(jià)格昂貴的CBN刀(磨)具缺乏選擇與使用的知識，采購來的CBN工具實(shí)效不多，在其經(jīng)濟(jì)緊縮的條件下，不敢輕易投資進(jìn)行工藝試驗(yàn)。要想解決這個(gè)問題，只有CBN刀(磨)具研究院(所)主動深入機(jī)械制造的生產(chǎn)單位，選擇生產(chǎn)效率與質(zhì)量的薄弱環(huán)節(jié)，且已具有或易于創(chuàng)造CBN加工條件的點(diǎn)，與用戶協(xié)商簽訂共同開發(fā)CBN應(yīng)用合同。由工具研制單位負(fù)責(zé)免費(fèi)提供試驗(yàn)用的CBN刀(磨)具，用戶負(fù)責(zé)提供試驗(yàn)所需條件下組織生產(chǎn)試驗(yàn)。這就發(fā)揮了多方積極性，從CBN質(zhì)量選擇到工具制造，都會以最優(yōu)、最快的速度進(jìn)行，用戶從準(zhǔn)備試驗(yàn)條件到使用，見到了達(dá)到合同目標(biāo)值的成果，不花試驗(yàn)費(fèi)便解決了生產(chǎn)難題，很容易推廣。而工具院(所)亦可在以后的供貨中逐步回收利潤，只要雙方保持互惠、互利，協(xié)作關(guān)系便會更加鞏固。我廠就是利用這種方式與多家研究院(校)開發(fā)了很多新技術(shù)。 

    2.實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)一線聯(lián)合開發(fā)，即CBN--工具制造--用戶或CBN與工具制造--機(jī)床--用戶共同開發(fā)CBN的應(yīng)用 

    在機(jī)械加工中的許多加工難點(diǎn)，雖然可用CBN工具來解決，但就目前條件，不是國內(nèi)哪家所能單獨(dú)做到的，因?yàn)椴⒎欠彩荂BN工具都有奇特的和萬能的加工能力。我們也曾用過CBN刀片精鏜硼缸套，其效果并不比新型陶瓷刀片好。其原因是多方面的，如CBN質(zhì)量、含量、品牌規(guī)格及結(jié)合劑等是否適合硼鑄鐵的加工。至于CBN磨具影響的磨削效果的因素就更多了，除自身原材料的質(zhì)量、配比和磨具制造技術(shù)外，還有使用條件與技術(shù)。如磨削速度(應(yīng)用高速磨削速度)、磨床剛性好、無振動、有自動精細(xì)進(jìn)給及修整補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、適當(dāng)?shù)哪ハ鲄��?shù)和冷卻液等，這些都是相輔相成的重要因素，靠有關(guān)方面共同努力，各自提高自家產(chǎn)品的質(zhì)量，相互促進(jìn)，才能使CBN工具與專用設(shè)備成功地用于生產(chǎn)。 

    3.積極開展CBN刀(磨)具制造與使用技術(shù)的研究 

    用戶希望使用具有實(shí)效的CBN工具，為此，要求工具制造單位，除了盡快提高CBN工具的制造技術(shù)外，還應(yīng)對產(chǎn)品的質(zhì)量建立明確的鑒定標(biāo)準(zhǔn)與方法，分布某些性能參數(shù)，如刀具的CBN含量與品牌、磨具的硬度與CBN精度、濃度等，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行生產(chǎn)使用試驗(yàn)，以便充分發(fā)揮用戶的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對不同的切削參數(shù)與冷卻液所取得的加工結(jié)果進(jìn)行對比分析，使CBN工具得到質(zhì)的提高。CBN工具的適用范圍、使用條件和應(yīng)用的技術(shù)配套(如設(shè)備和冷卻液等)，用戶可正確選用和使用CBN工具。 

    4.用戶需要提高產(chǎn)品質(zhì)量意識，勇于提高制造技術(shù) 

    21世紀(jì)是高科技時(shí)代，產(chǎn)品必須是有高性能、高質(zhì)量才有市場，企業(yè)才有生命力。為此，應(yīng)盡快提高制造技術(shù)水平，而推廣使用CBN工具提高制造技術(shù)是一種有力措施，這不僅需要有關(guān)主管部門的有力資助和支持，有組織、有計(jì)劃地逐步推廣CBN工具的技術(shù)配套與使用，同時(shí)也要求用戶勇于接受新材料、新技術(shù)，改變過去陳舊的生產(chǎn)觀念與管理方法，即刀(磨)具均消耗費(fèi)用指標(biāo)很低，只許占產(chǎn)品成本的1/100左右，而不是以提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量為準(zhǔn)，這樣會限制優(yōu)質(zhì)高效的刀(磨)具應(yīng)用與先進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)能力的發(fā)揮。實(shí)踐證明，CBN刀(磨)具的成效不僅可提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量，而且也可提高經(jīng)濟(jì)效益。