电镀CBN砂轮可使转子槽磨削效率大幅提高

1概述
  CBN具有极高的硬度,仅次于金刚石。但它在耐热性和对铁元素呈化学惰性方面又优于金刚石,二者互补大大拓展了超硬磨料的应用领域。
  由于CBN磨料具有耐磨性好、非亲铁性和高热稳定性强等优点,所以CBN砂轮在难加工材料的磨削中能够长期保持锋利状态、因而磨削力小,发热量小,磨削温度低,磨削零件精度高,生产效率高。电镀CBN砂轮制作方便,砂轮的跳动完全由砂轮基体决定。电镀CBN砂轮不需修整即可使用,而且在镀层磨粒得到最大限度地利用之后,砂轮基体经修复可重新利用,因而既方便又经济。
 
  工艺方案的提出
  加工等分槽的一般方法是采用分度装置在机床上进行分度加工。用这种方法加工时,对称度除与机床主轴精度有关外,还与分度装置的精度、定位方法、找正方法等有关。如果机床主轴精度不高,又需经常修整砂轮,进刀时又要找正中心,则加工高对称度的槽是无法实现的。
  我们曾在普通工具磨床上选用普通绿色碳化硅砂轮,采用双面进刀磨削法加工此转子槽,结果无法控制进给速度,砂轮修整后,不易对中工件中心,加之无法在线测量对称度,磨削质量很不稳定。
  为了解决上述问题,必须选择具有高精度主轴的机床。同时,要便于控制进给速度和进给量,又要选择便于在线测量的工艺方法。
  CBN磨料具有高耐磨性、高硬度和高化学惰性,所以CBN在窄槽磨削中,能够长期保持锋利状态并控制发热量,磨削温度低,而且砂轮保持性好。由于电镀CBN磨料砂轮制作方便,砂轮跳动量完全由钢制砂轮基体决定,故电镀CBN砂轮在磨削前和磨削过程中不需要修整。
  基于上述原因,提出采用电镀CBN砂轮,在数控加工中心上,单面切削磨削转子槽的工艺方案。
  电镀CBN砂轮的制作
  电镀CBN砂轮的制作流程如下:45#钢→下料→调质处理→车削(粗车+细车+精车)→砂轮基体→表面防护处理并电镀CBN磨料→电镀CBN砂轮(磨料DL1,粒度150#、浓度200%、电镀金属结合剂)。
  镀层经试验优选后,采用先进的Ni-Co-CBN的CECD复合镀方法,结合强度高。
  转子槽磨削工艺
  1)机床选择
  磨削转子槽的机床必须具有高的主轴精度,并满足以下要便于工件两顶尖对顶定位装夹及装分度装置,便于工件在线测量,使用数控机床较为理想。
  a.要求机床主轴有较高转速,且转速范围可以改变。b.机床工作必须平稳。c.通过工艺试验选用ENSHU数控加工中心较为适宜。
  2)夹具选择
  为了保证转子槽的形位公差,便于夹具安装及控制尺寸公差,减轻工人的劳动强度,提高生产效率,选用高精度万能分度头较为理想。
  3)砂轮选择
  转子材料为38CrMoAlA,槽表面进行氮化,因转子槽窄而深,所以选择砂轮既要考虑具有化学惰性又具有高硬度,使用过程中不需要修整,故选用电镀CBN较为适宜。
  4)磨削用量
  粗磨砂轮:CBN120#φ110mm片状砂轮;砂轮速度:Vc=15m/s;磨削深度:ap=0.02mm;进给速度:Vs=0.6mm/min。
  精磨砂轮:CBN150#φ110mm片状砂轮;砂轮速度:Vc=17.5m.s;磨削深度:ap=0.01mm;进给速度:Vs=0.5mm/min。
  5)冷却液
  在磨削高温下,CBN磨粒遇碱性水溶液会发生化学反应,反应结果将使磨粒晶形破坏。所以,CBN砂轮磨削时,只能选用油性冷却液,而不能用水基冷却液,本试验选用冷却油。
  实施效果
  通过生产实践证明,采用电镀CBN砂轮在数控加工中心上磨削转子槽是可行的。砂轮刚性大大提高,砂轮寿命比普通碳化硅砂轮提高10~20倍。CBN砂轮的磨削比是常规砂轮的100倍以上,磨削表面无烧伤、裂纹,表面完整性符合要求。加工精度完全满足工艺要求。并且,CBN砂轮不需要修整,从而节省了修整工具及停机时间,使生产率大大提高,取得了明显的技术经济效益。具有广泛的应用前景。


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