1、新型外球面轴承磨床的设计新型外球面轴承磨床的设计，带座外球面轴承自 20 世纪 70 年代在我国问世以来，由于具有良好的轴线可调性，已被越来越多地应用于各个行业。这种轴承轴线的可调性，既决定于轴承外圈与轴承座之间的尺寸要求，更取决于两者之间球面曲率的配合。一、问题的提出带座外球面轴承自 20 世纪 70 年代在我国问世以来，由于具有良好的轴线可调性，已被越来越多地应用于各个行业。这种轴承轴线的可调性，既决定于轴承外圈与轴承座之间的尺寸要求，更取决于两者之间球面曲率的配合。由于目前的加工方法在磨削机理上没有重大突破，使得在解决外球面轴承外圈球面曲率的加工合格率上，始终成为我国轴承行业一道难以逾越
2、的障碍。 二、不同磨削方法的分析与比较目前，加工这种外球面轴承外圈采用的方法基本有以下两种: 1.摆动磨法 摆动磨削机床具有较强的切削能力，故磨削速度快，加工时间短。用摆动磨加工球面轴承外圈，既要保证摆动工件球心与砂轮轴线处于同一水平连线，又要与砂轮横向中心剖面相重合。实际加工中，由于机床自身摆动平面处的振动及工件的不等宽性，很难保证其球面曲率的一致性(见图 1)。 图 1 摆动磨法示意图2.切入磨法 在这种磨削方法中，轴承外圈的球面曲率取决于砂轮被修整的形状。磨削时，由于轴承外圈本身的余量不等及形状不同，因此固有砂轮的形状随时都可能被破坏。该加工方法效率低，砂轮修整频繁，其球面曲率也难以保证
3、，一般都不采用。 以上两种磨削方式，虽都可加工球面轴承外圈，但受其磨削方式的限制，无法解决与球面轴承座的配合，更无法从根本上保证球面曲率的稳定合格率。笔者利用范成磨削原理，改盘形砂轮为空心柱体状砂轮，使其沿工件横向切入，并采用使砂轮回转轴线与轴承外圈回转轴线相交进行磨削的方法设计了外球面轴承专用磨床，解决了这种轴承球面曲率的合格率问题。所设计的机床传动原理图见图 2。1.床身； 2.手柄； 3.电磁无心夹具； 4.工件；5.电感测头；6.主动测量仪；7.砂轮；8. 纵向滑台；9.磨头装置；10.磨头电动机；11.横向滑台；12. 步进电动机；13.皮带轮；14.主轴箱；15. 主轴电动机图 2
4、 机床传动原理图三、机械部分设计1.主轴及夹具由于外球面轴承外圈为薄壁小型导磁工件，因此工艺上采用无心夹具。无心夹具由壳体、线圈铁心、磁极、磁盘及两可调支承组成。工件通过两支承来定位，其支承位置可根据工件直径的不同而调整。使用电磁吸盘无心夹具磨削的最大好处是:其加工精度不受机床主轴回转精度的影响，因而可以获得很高的加工精度。 主轴旋转由 0.75kW 电动机驱动，通过双速皮带轮和一组减速齿轮使主轴获得 166r/min 和 280r/min两种转速，以满足不同尺寸工件的需求。为克服主轴上的轴向力，提高主轴旋转精度，支承选用 5 级精度双列短圆柱滚子轴承与两对角接触球轴承相配合。 2 纵、横向进
5、给机构磨床的纵、横向进给机构分别由手动和步进电动机驱动，两者均采用滑动导轨。 纵向进给由于其承受载荷较大，又有运动精度要求，故采用矩山形导轨。纵向进给滑板由步进电动机驱动，通过减速机构、丝杠螺母机构带动滑板做纵向移动。为调整需要，在步进电动机停止运行时(断电状态)，还可通过手轮及离合器使纵向滑板做手动进给，整个纵向移动量大行程设计为 150mm。横向进给机构置于纵向进给滑板上，是为满足被加工件宽度变换而设置的。由于调整次数不多，采用手动螺母调整：为克服较大的轴向抗力，横向进给机构的导轨设计成燕尾型，既可防止颠覆力矩，又可满足使用要求。3 磨头装置 磨头作为切削工具的主要部分，置于横向滑板上。为
6、使磨头获得高转速，采用转速为 2880r/min 的电动机，通过皮带来驱动。为提高磨削精度，以两对 5 级精度角接触球轴承为支承，磨头前装有空心柱形砂轮(以磨削直径 100mm 为例，其砂轮尺寸为?35mm?50mm70mm) 及砂轮防护罩。 四、电控部分设计为有效地控制被加工件的径向尺寸，使用了电感测头及主动测量仪，用于磨削过程中尺寸的连续测量，并和数控装置、伺服机构共同组成了一个简单的闭环控制系统(见图 3)。 图 加工流程图1 对刀 首先将数控装置选择开关置于手动位置，使工件和砂轮旋转。然后摇动手轮，使磨头砂轮逐渐靠近工件。当两者微接触(微见火花)时，按下对刀键，此时纵向进给机构快退 2
7、0mm，即为该工件在数控加工中的零点。 2 加工 将数控装置置于自动加工位置，按下启动键，纵向进给机构在步进电动机驱动下，向工件快速移动20mm，主轴由限位开关启动并旋转，磨头进入工进状态，磨削开始。 此时，通过工件表面的测头，将工件径向尺寸变化的位移信号变为电信号送入测量仪，由测量仪将信号反馈给数控系统，通过其判断比较后，继续控制伺服机构做纵向运动。 3.光磨 当工件尺寸达到某一设定值时(一般可预留 20m)，数控装置发出停止信号，伺服机构停止纵向进给。但此时磨头与工件仍然转动，进行无进给磨削，即光整加工。 随着光磨余量的消除，工件达到尺寸要求后，通过测量仪经数控系统发出快退信号，伺服机构快
8、退，主轴停转，完成一个工件的加工过程。 五、结束语用范成磨法的外球面轴承专用磨床替代传统的摆动和切入磨削，可将外球面轴承外圈的球面质量提高到一个新水平，从根本上解决了球面曲率的难题，且减少了废品率，降低了成本，并可大大减轻操作工人的劳动强度。 目前该机床已经小规模生产。近几年来，经用户使用反映效果良好，其尺寸合格率可达 98%，外球面曲率合格率可达 100%。该项技术难关的攻克，使该磨床荣获 95 年度国家级新产品奖。（来源：制造技术与机床）CBN 快速点磨削发动机轴类零件（图） 2007.05.11 来源:现代零部件 作者:黄竹学 李长河 关键词:高速磨削,CBN,机床,汽车,零部件 高速磨
9、削是当今先进制造领域最为引人关注的高效磨削加工技术，具有优良的加工性能，而德国 Junker 公司于 1994 年由 Erwin Junker 先生开发并取得专利的快速点磨削（Quick-point Grinding）则是高速磨削技术又一新的发展。它集成了高速磨削、CBN 超硬磨料及 CNC 柔性加工三大先进技术，具有优良的加工性能，是高速磨削技术在高效率、高柔性和大批量生产高质量稳定性方面的又一新发展。该工艺主要用于轴、盘类零件加工。其 CBN 或人造金刚石超硬磨料砂轮轴线在水平和垂直方向与工件轴线形成一定倾角，使用薄砂轮与工件形成小面积点接触，综合利用连续轨迹数控技术，以高速度磨削，可以合
10、并车磨工序。它既有数控车削的通用性和高柔性，又有更高的效率和精度，砂轮寿命长，质量非常稳定，是新一代数控车削和高速磨削的极佳结合，成为高速磨削的主要技术形式之一。CBN 的特性CBN 即立方氮化硼，显微硬度为 800900MPa，略低于金刚石。但它的耐热性(1400) 比金刚石(800 )明显增高，而且对铁族元素的化学惰性高。由于金刚石磨具的热稳定性较差，所以要限速使用，而 CBN 磨粒的热稳定性较好，所以 CBN 砂轮可用于高速、超高速磨削。这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。和普通磨料磨具相比，CBN 磨具具有高速、高效、高加工质量、长寿命、低成本的特
11、点，可作为高速数控磨床高效、高精度磨削的首选工具。在汽车、机床、工具、轴承等工业领域有着广泛的应用。CBN 磨具应用领域不断扩大，已从工具行业对难磨金属材料的加工，推广到轴承、汽车、机床、压缩机等行业中普通黑色金属材料的加工，磨削方式也从一般的工具磨、内圆磨，发展到缓进给磨削、高精度磨削、高速磨削、快速点磨削凸轮轴、曲轴，大有取代刚玉磨具之势。CBN 磨削有高速度、高效率、高质量、低成本的特点。使用速度普遍达到 80160m/s，大余量粗精磨一次完成，由于磨削工件表面呈压应力状态可使工件使用寿命提高 20%30% ，综合磨削成本可降低 10%以上。快速点磨削技术特征快速点磨削的磨削过程不同于一
12、般意义上的超高速磨削，其技术特征如下：（1）点磨削加工时，砂轮与工件轴线并不是始终处于平行状态，而是在水平和垂直两个方向旋转一定角度，即存在点磨削变量角度，以使砂轮和工件接触面积减小，实现“点磨削” ，如图 1 所示。Junker 公司的快速点磨削机床加工圆柱表面时，根据工作台进给方向，在垂直方向砂轮轴线与工件轴线的点磨变量角 为(0.56) ，使砂轮周边与工件外圆柱面的线接触变成理论上的点接触；在水平方向砂轮轴线与工件轴线的变量角 则根据工件母线特征和曲率大小在 030范围内变化，以最大限度减小砂轮与工件接触面积和避免砂轮端面与工件台肩发生干涉。点磨削以单向磨削为主，通过数控系统来控制这两个
13、方向的变量角数值，以及在 X、Y 方向采用与 CNC 车削相类似的两轴联动数控进给，以实现对不同形状表面的快速点磨削加工。图 1 快速点磨削原理图（2）快速点磨削一般采用金属结合剂超硬磨料（CBN 或人造金刚石）超薄砂轮，直径一般为 300400mm，宽度为 46mm，径向磨料层厚度为 5mm。Junker 公司快速点磨削机床采用了多项专利技术，如砂轮三点定位安装系统和在线修整系统、砂轮主轴电子平衡自动控制系统等。X 方向采用高精度静压圆柱导轨技术（图 2） ，以增加阻尼和稳定地实现微米级精确切入进给。Z 方向（纵向）进给采用带有预负载的滚珠丝杠和平面/V 形涂层导轨。机床配有高压磨削液双喷嘴
14、供给系统等，以保证机床的加工性能和加工精度。图 3为点磨削砂轮及磨削液双喷嘴供给装置。快速点磨削采用厚度为 46mm 的超硬磨料薄砂轮和“三点定位安装系统” 专利技术快速安装，重复定位精度高，并可解决离心力造成的涨孔问题。图 2 高精度静压圆柱导轨图 3 砂轮及磨削液供给系统砂轮在主轴上的安装采用 Junker 公司专利技术“三点定位安装系统 ”快速完成，重复定位精度高，并可补偿高速离心力作用下的砂轮孔径涨大，如图 4 所示。当砂轮主轴相对于砂轮逆时针转动时，主轴星形体上三段均布的摆线轮廓斜面与砂轮内孔均布的三个圆柱紧密接触，实现砂轮对中定位，然后由螺栓将砂轮与主轴法兰端面锁紧。当需要更换砂轮
15、时，只需将砂轮逆时针旋转 30，即可使砂轮与主轴分离，从而快速更换砂轮，使更换顶尖时间小于 2min，换砂轮时间小于 20min。为控制由于砂轮高速旋转产生的振动，保证获得高的表面质量，在砂轮的每次修整和更换后都要进行动平衡，Junker 公司的快速点磨削机床通过安装在主轴端部的电子自动平衡系统自动完成砂轮在线动平衡，砂轮径向圆跳动精度可控制在 0.002 mm 以内。由于砂轮极薄，降低了砂轮重量和不平衡度，也使裹附在高速砂轮周边的气流压力大为降低，减少了高速砂轮的旋转阻力，并且能磨削普通砂轮不能磨削的狭窄型面与断面尺寸变化较大的型面。图 4 砂轮三点定位系统（3）Junker 公司 QUIC
16、KPOINT 5000 型快速点磨机床砂轮直径 400mm，砂轮厚度5mm，装夹工件的两顶尖最大距离为 1200mm，最大磨削长度可达 1000mm，顶尖中心高170mm，最大加工工件重量为 70kg，因此该机床具有较大的加工尺寸范围。（4）砂轮速度可达 90160m/s。为获得高磨除率，同时不使砂轮产生过大的离心力而发生破坏，工件也高速旋转，并与砂轮转向相同，通常在 1000r/min 以上，最高可达 12 000 r/min。因此接触点处的实际磨削速度应是砂轮和工件两者线速度的叠加，接近200m/s，以实现更高应变率下材料的去除。由于车磨工序合并，为保证工件的表面质量，径向切深和沿 X 轴
17、的纵向进给速度一般很小，如点磨削凸轮轴时，纵向进给速度一般在0.012mm/s, 径向切深 0.0020.2 mm。（5）磨削外圆时材料去除主要靠砂轮侧边完成，而周边仅起光磨作用（图 5） 。因此，砂轮圆周磨损极慢，使用寿命长（最长可达一年） ，磨削比可达 16 00060 000，一片“快速点磨”砂轮可磨去数吨钢，砂轮修整率低（每次修整可加工 2105 个零件） ，生产效率比普通磨削提高六倍。图 5 快速点磨削加工砂轮与工件接触简图（6）与一般磨削方式不同，在磨削外圆时，材料去除主要是靠砂轮侧切削边完成，而周边仅起类似车刀副切削刃的光磨作用。因此砂轮磨损主要是在端面沿横向发生，周边则磨损非常
18、微小。实际应用中一般根据砂轮寿命（加工工件的数量）或磨损状态（砂轮横向磨损宽度是否达到规定值） ，通过与工件同轴线安装的金刚石滚轮和油石直接在机床上完成在线修整，如图 6a 所示。修整时主要是将砂轮在宽度方向磨损后剩存的且已经钝化的一层磨粒由金刚石滚轮切除，恢复砂轮圆柱表面形状，然后用油石修锐，如图 6b 所示。直到砂轮磨粒径向厚度层全部修整去除，砂轮达到使用寿命。（a）在线修整 （b）砂轮磨损过程图 6 砂轮在线修整原理（7）砂轮与工件接触面积小，磨削力大大降低、磨削热少，同时砂轮薄、冷却效果好，因此磨削温度大为降低，甚至可以实现“冷态”加工，提高了加工精度和表面质量。（8）由于磨削力极小，
19、靠顶尖摩擦力即能方便夹紧工件，被称为“顶尖磨削”和“削皮磨削” 。（9）由于采用 CNC 实现复杂表面磨削，一次安装后可完成外圆、锥面、曲面、螺纹、台肩和沟槽等所有外形加工。它还可以使车磨工序合并，进一步提高加工效率。（10）使用高速磨削油喷注进行冷却。由于高速旋转砂轮将磨削油甩成油雾，加工必须在封闭环境中自动进行，并需配有吸排风系统和高效率磨屑分离与油气分离单元。在汽车发动机轴类零件加工中的应用德国目前在这项新技术的研究开发上处于领先地位。目前已在国外汽车工业、工具制造业中得到应用, 尤其是在汽车零件加工领域，即齿轮轴或凸轮轴等。这些零件大都包括切入、轴颈、轴肩、偏心及螺纹磨削过程，应用此项
20、工艺可以通过一次装夹而实现全部加工，大大提高了零件加工精度及生产率。在齿轮加工、机床制造、纺织与印刷机械制造、陶瓷加工、电子工业中也有广阔应用前景。我国部分汽车制造企业目前也引进了几十台这一工艺设备，并取得了明显效益。但应用领域尚小，仅限于汽车发动机轴类零件的加工。由于国内目前没有开展系统的工艺理论和应用研究，没有掌握其核心技术及理论，不能掌握工艺参数设计和编程技术，不能配套生产砂轮及相关附件，只能就单一零件由国外垄断定制，全部工艺和设备均依赖于进口。而国外由于技术垄断，对快速点磨削机理、规律、磨削质量控制及点磨削工艺等深入系统的理论与实验研究及相关技术信息也未见更多报道。因此，跟踪国际先进技
21、术，深入开展快速点磨削技术的理论与应用研究，对于在我国推广和发展该项先进技术、提高制造工艺技术和装备制造水平具有重要意义。国内东北大学已开始进行超高速点磨削机理研究及机床开发。用快速点磨削方法磨削传动轴（图 7） ，装夹一次可完成外圆、轴肩、沟槽和紧固螺纹四个部位的磨削；磨削曲轴（图 8） ，一次装夹可磨削凸轮型面、主轴轴颈、两端轴颈、止推轴颈侧肩面和凸轮调整座面外径，尺寸精度达到 IT6，Ra0.8m，周期时间 150s，与传统工艺比较，大大节约了成本（如附表） 。图 7 快速点磨削方法加工传动轴图 8 快速点磨削加工曲轴我国一汽大众汽车有限公司应用这一技术磨削发动机主轴颈（图 9） ，砂轮
22、转速4300r/min，砂轮修整一次可磨削 3000 件。数控快速点磨削也是使用半永久性工具进行数控车削的发展方向。由于磨削温度低、磨料及能源消耗少，快速点磨削技术也符合绿色制造要求，可以预计这项新型磨削技术具有极大的发展潜力。图 9 磨削发动机主轴颈由此可见，快速点磨削技术相当于使用半永久性工具进行数控车磨合并加工，符合先进制造技术的发展趋势，也符合绿色制造的要求，因此该项磨削新技术极具发展潜力。结语与高速/超高速磨削技术相比，快速点磨削具有点接触、薄层超硬磨料砂轮、数控成型、切削层材料应变率更高、磨削温度及磨削力更低等显著特点，因此磨削机理与一般意义的超高速磨削也有很大不同。由于这项新技术
23、的发展在很多方面并不完善，再加上技术上的垄断和封锁，国外对其加工机理与工艺应用研究并不够广泛和深入，应用领域很小。总体上看，该项技术在国外尚处于起步发展阶段，工艺上仍被视为一种外圆磨削方式，特别是对点磨削机理、磨削质量控制等方面的研究及相关技术信息鲜见报道。事实上，根据点接触形式和砂轮与工件的相对运动关系，磨削区材料应变率特点、加工表面的几何创成机理和砂轮磨损表现等都应有别于普通外圆磨削。我国个别汽车制造企业目前也引进了这一工艺设备用于汽车发动机轴类零件的加工（主要是发动机凸轮轴加工） ，并取得了明显效益。但应用领域很小，仅就单一零件加工的全套设备和工艺由国外垄断定制，现场加工只是由工人完成固
24、定的操作工序，全部加工过程由 CNC 控制自动完成；砂轮修整也只是按照规定的加工工件数量进行，而不考虑实际使用状况。全部工艺和设备均依赖于进口。生产车间面对的是“黑箱”技术。企业并没有真正掌握其核心技术和工艺理论，也就无法进行其工艺参数设计和开发数控编程技术、不能配套生产砂轮及其相关附件。因此，跟踪国际先进技术，深入开展快速点磨削技术的理论与应用研究，对于在我国推广和发展该项先进技术、提高制造工艺技术和装备制造水平，对提升我国汽车行业零部件制造水平具有重要意义。本篇文章来源于 “中国金属加工在线” 转载请以链接形式注明出处 网址：http:/ 砂轮的选择和实际范例 2006.08.03 来源:
25、中国机械网 作者:KREBS & RIEDEL Schleifscheibenfabrik GmbH & Co KG 中国总代理 雷伟坚先生 关键词:CBN 砂轮 摘要：本文通过简单介绍 CNB 砂轮在磨削加工中的实际应用, 表明其在大批量，质量稳定的生产中所带来的经济效益, 说明用其先进的生产技术，能降低磨削成本，希望能为读者提供参考借鉴作用。CBN 砂轮的选择和实际范例1 引言磨削加工是人类最古老加工手段之一，随着工业的发展，特别是硬金属的加工，它是不可缺少的加工手段。在上世纪八十年代，发达的西方国家 CN 机床和机床加工中心高速发展，高速主轴和硬质刀具的应用，磨床加工与其相比也就显得加工
26、成本昂贵了。但是随着磨削技术的发展，磨具也进一步得到改进。通过创新可供使用的磨料质量、改进组织结构以及采用新结合剂系统使磨具从根本上提高生产效率。超硬材料 CBN 发明，作为磨料用于砂轮的制造，不但能有效率的加工较硬的钢材(HRc 45-65)，并使砂轮的耐用度成倍的提高。特别是以德国 Krebs & Riedel 公司（珂萡石雷德乐）为代表的，在上世纪八十年代中期，研发出的陶瓷结合剂的 CBN 砂轮，尤其是在修正修锐上的技术突破，可以说它是磨削模具的一次革命。陶瓷结合剂的 CBN 砂轮的研发成功，反过来对生产磨床的厂家提出了技术参数，生产适应 CBN 砂轮性质的磨床。这样磨床生产厂商和砂轮生
27、产厂商共同开发的数控多轴磨床，大大的提高了加工生产效率和降低了生产成本，使这古老加工工艺又发挥了新的光彩。2 CBN 砂轮的分类CBN 磨料制作的砂轮，根据不同的加工工艺和所用不同成分的结合剂可分以下四种。它们的性质和用途（指的机械加工用途）也有所不同。（1）电镀 CBN/金刚石砂轮砂轮的生产工艺简单，生产成本低。成型简单但是只有一层镀层，不能修正，在加工过程中，较难知道，何时磨层受损。适用于小批量的机械加工和几何图形复杂成型磨加工用和作为修正滚轮用。（2）烧结式 CBN/金刚石砂轮硬度大和密度高，加工成高精度的修正滚轮，成本高。主要用于作砂轮的修正滚轮和大批量的超硬材料的加工。（3）树脂 C
28、BN/金刚石砂轮砂轮的生产工艺简单，生产成本低。成型简单但是不好修正整型。用于多型状小批量的加工。如工具磨和刀具的加工，和玻璃的加工。(4)陶瓷结合剂的 CBN/金刚石砂轮加工工艺和结合剂的配方被少数外国厂家掌握，如刚进入中国市场的德国 Krebs & Riedel公司，世界最大的磨料模具集团圣戈班手下的 WINTER 公司，奥地利的 TYROLIT 公司，德国的 Wendt 公司和瑞士的 WINTERTHUR。国产的陶瓷结合剂的 CBN/金刚石砂轮近期也有所突破。陶瓷结合剂的 CBN/金刚石砂轮具有磨削力强，高速加工不烧伤工件，可修正和并且耐用等优点，是目前最理想的高速，高效和高精度的磨削工
29、具。用以下工作的实例作为范例，与同行同事共同讨论砂轮的应用。3 应用实例 采用 CBN 砂轮磨削轿车凸轮轴 在 Hauser 磨床上进行坐标磨削 采用 CBN 砂轮进行强力切槽磨削任务：给定的调节参数下提高耐用度描述：用户在使用比较中指出CBN 砂轮耐用时间太短。技术数据：工件： R4 柴油发动机轿车凸轮轴，材质为灰铸铁，加工余量约 0.25mm磨床：Fortuna FNH2 D350冷却液： 矿物油组分乳浊液砂轮：KREBS&RIEDELCBN 砂轮两件一组，25019127mm特性：4B 126/9 X13VP6340-150修整器：金刚石辊参数：砂轮速度 Vc：60m/s最大横向进给 a
30、e：0.05mm最大相应单位时间切削量 Qw：10mm3/mm*s循环次数 ia：131 周期接触时间/凸轮 tkn：15s结论： 修整间隔为加工 300 个轴 表面粗糙度均衡的保持在 3.54.5m 之间 耐用度比竞争产品高 3 倍 接到长期订购合同单 任务：提高每单位时间切削加工量描述： 在较小的切削压力下，来提高金属磨削量。技术数据：工件： 切削罩 128x100x49mm磨床：Hauser S35 CNC冷却液： 喷枪切割油砂轮：KREBS&RIEDEL形式 1A8W 硬质合金把柄 10x10x6mm特性：4B 151X26V8118-150修整器：旋转叶片式修整器 MK0参数：砂轮速
31、度 vc：30m/s进给速度 Vw：120mm/min横向进给 ae：0.1mm结论： 节省时间 20, 工件质量保持不变，任务：给定的调节参数下优化砂轮 磨损性能描述： 目前与所有竞争产品进行比较试验。耐用度为每套砂轮组加工约 17000 个零件。技术数据：工件： HSS1.3343, 64Hrc 开槽 削，圆形零件加工 4 个槽每个 90 槽：b=8.75mm；t=6.5mm；l=28mm 以分度头夹紧。磨床：Blohm Profimat CNC-专用磨床冷却液： 矿物油组分浓缩乳浊液；通过优化的冷却液喷嘴供给（pe 10bar ，Q200 l/min）砂轮：KREBS&RIEDELCBN
32、 砂轮两件一组，形式 14A1 400x15x127mmX=5mm ，U=8.75mm特性：4B 126/3X22VP7336-125修整器：电镀涂层金刚石型辊，半径 5mm参数：砂轮速度 vc：80m/s进给速度 Vw：200mm/min横向进给 ae：6.5mm最大相应单位时间切削量 Qw：22mm3/mm*s结论： 提高耐用度100 用户评价最好的砂轮 接到长期订购合同单由此看见，对于耗材产品一定要用性价比而不能只看价格。作为大批量，质量稳定的生产，不可忽略的参数时间：即效率的提高和废品率降低，所带来的经济效益。由此说明其磨削生产的成本低。4 结论在发达的工业国家，对于大批量，高精度的磨
33、削加工，其加工件硬度 HRc 大于 45，基本上都用陶瓷 CBN 砂轮磨削。它被广泛的用在汽车的主要零件上如凸轮轴，曲轴，变速箱的齿轮轴和齿轮，轴承和刹车片。用在机床的精密加工件如导轨，丝杠和电机轴的磨削。印刷机零件的磨削，使其精度达到尺寸的 0,3-0,5 微米。CBN 陶瓷砂轮用于轧钢辊轮的磨削加工和在航空，航天和军工等领域的应用就不一一点说了，如果要探讨这方面的应用经练，请来电子邮件: lei.weijiankrebs-。由于 CBN 陶瓷砂轮的生产周期较长，所以用者一定要有计划定购。好的生产厂商是根据用户的生产工艺和工件的技术参数来配制砂轮。磨料的选择，磨粒的大小，组织的松紧，砂轮的硬
34、软和形状这些生产砂轮的参数不仅要根据工件的技术参数还要考虑磨床的技术参数，所以对买卖双方来说应用 CBN 工艺是个技术含量较高的技术，要通过专业渠道购买，才能购到适合的砂轮，提高生产效率，降低生产成本 本篇文章来源于 “中国金属加工在线” 转载请以链接形式注明出处 网址：http:/ 砂轮的特点简述（图） 2008.01.25 关键词:CBN,涂层,砂轮,刀具 性能特点 金刚石、立方氮化硼（CBN）砂轮的主要特点是硬度高、导热率高、锋利度高由此带来高的磨削率。适用于现代工业机械加工中的高效、强力磨削。运用高科技手段使陶瓷结合剂不但保持了其原有的硬和脆的性能，还有烧结温度低、强度韧性高、把持磨料
35、性能好，并具有耐热、耐油、耐水、耐酸碱、自锐性好、可修整、修整间隔长，有均匀的气孔率，便于冷却、排屑等。在磨削过程中不堵塞、不烧伤工件，与铁族元素不起化学变化，显惰性，降低工件在磨削加工中的疲劳度，增加工件的使用寿命，从而提高加工工件的质量、粗糙度、效率以及加工工件自动化程度，达到降低综合成本的目的。砂轮输写特征及标注 砂轮打印标志 磨具的选择 磨具的形状和外型的选择，应根据用户所使用的机床和加工的工件对磨具的要求来决定，设计时请参照标准形状和尺寸表，尽可能选择标准形状和尺寸。注意：在选择新磨具时，我们还需要用户提供下列技术资料，以便我们能及时掌握您的使用要求工件材质、牌号及硬度 工件表面粗糙
36、度 机床型号 砂轮线速 磨削深度（微米/单行程）磨削余量（mm） 冷却方式（干磨/湿磨） 磨削的对象及材料 1.陶瓷结合剂 CBN 砂轮：主要的磨削对象是硬而韧的材质如：合金钢、高速钢、模具钢、淬火钢、铸铁、冷硬铸铁、镍铬冷硬铸铁、共晶合金铸铁、钛合金、铁族金属材料。2.陶瓷结合剂金刚石砂轮：主要的磨削对象是硬而脆的材料如：硬质合金、光学玻璃、半导体材料、磁性材料、玛瑙、水晶、宝石等。3.陶瓷结合剂 CBN 金刚石混合磨料砂轮：铸铁、铸钢、铷铁硼等。本篇文章来源于 “中国金属加工在线” 转载请以链接形式注明出处 网址：http:/ 刀具在汽车变速器制造中的应用 2006.04.19 来源:ht
37、tp:/ 目前，PCBN 刀具的应用相当普遍，而 CBN 成形磨削由于设备、刀具的经济性，普及面不广。如何提高生产效率、降低制造成本，以具有竞争力的价格向客户提供高质量的产品，通过不断的努力，杭齿实现了满足产品零件精度要求的 CBN 成形磨削工业应用，在设备投资、CBN 磨轮制造成本和刀具使用寿命等方面均具有较好的经济性。CBN 是立方氮化硼英文名称（Cubic Boron Nitride）的缩写，它是硬度仅次于金刚石的一种人工合成无机晶体材料，广泛地用于机械加工工业。各工业发达国家都把 CBN 作为达到高效率、节约能源、超精密和操作自动化加工等目的的重要材料加以发展。专家研究表明（如图 1
38、所示）：当温度达到 700左右时，金刚石的硬度会有较明显的下降趋势，而 CBN 材料仍能保持相当的硬度。这说明 CBN 的热稳定性（红硬性）明显优于金刚石。由于铁系金属高温时对碳元素有着很强的亲和作用，因此，由纯碳元素组成的金刚石不宜用作加工铁系金属的刀具材料。而 CBN 由硼、氮两种元素组成，高温时不容易和铁系金属发生化学反应，CBN 刀具的出现使得对淬火钢的切削成为了可能。图 1 温度-硬度变化表我公司从 1996 年开始批量生产重型汽车变速器，涉及的部分典型零件经过渗碳淬火，表面硬度为 HRC5863。为了达到零件设计要求，迫切需要应用 CBN 刀具来解决传统工艺方法中遇到的加工难题。在
39、工作实践中，我公司对 CBN 刀具的应用主要体现在两方面：一是采用 PCBN 刀具车削淬硬钢实现“以车代磨”工艺；二是采用自制 CBN 磨轮实现 CBN 成形磨削的工业应用。应用 PCBN 刀具实现“以车代磨”PCBN 是聚晶立方氮化硼英文名称（Polycrystalline Cubic Boron Nitride）的缩写。由 PCBN刀具坯料经过切割、焊接和刃磨制成的 PCBN 刀具具有良好的切削性能，主要表现在以下几个方面：1. 高硬度和耐磨性CBN 的硬度仅次于金刚石，对于可切削黑色金属的刀具材料来说，PCBN 刀具的硬度最高。PCBN 刀具的耐磨性可以达到涂层刀具和陶瓷刀具的 5 10
40、 倍，因此，使用 PCBN 刀具能够明显减少生产加工中的换刀次数，提高被加工工件的精度与互换性，缩短产品生产周期。2. 良好的导热性和热稳定性PCBN 刀具在 800时的硬度仍高于硬质合金刀具和陶瓷刀具的常温硬度，在 1200时仍能保持较高的硬度，而且随着温度的升高，其导热系数也随之升高。因此，PCBN 刀具能够很好地满足硬态切削、高速切削和干切削时的恶劣加工条件对刀具材料的要求。3. 高的化学稳定性由于 CBN 的化学惰性特别大，在 12001300时也不会与 Fe、Ni、Co 等元素发生化学反应，所以 PCBN 刀具在切削加工时的化学磨损相对于其它刀具材料较小，可用于加工各种材料的工件。4
41、. 较低的摩擦系数CBN 与不同材料间的摩擦系数为 0.10.3，而且随着切削速度的提高，PCBN 的摩擦系数呈减小趋势，从而使切削力减小，减少切削时的刀屑粘结现象，有利于提高加工精度以及表面质量。我公司重型汽车变速器中的二轴部件因功能、结构的需要，二轴的多档花键沉割槽、各挡圈槽侧面轴向尺寸精度高，公差范围为0.030.10mm ，且均有较苛刻的端面跳动和表面粗糙度要求。零件采用 20CrMnTiHA3 材料，渗碳淬火，表面硬度为 HRC5863。由于材料稳定性、热处理技术水平等方面原因，零件在热后往往有较大的变形量。为了达到设计要求，传统工艺方法往往通过磨削来实现零件热后的精加工工序。该轴形
42、状较复杂，普通磨削设备难以满足加工要求，必须引进专用磨床。但此类设备在国内外较少生产，而且价格高昂，适用性方面也不理想。经技术资料检索、设备调研和经济技术分析，我们认为硬切削工艺的综合经济指标优于磨削工艺。于是，最终决定采用 PCBN 刀具硬切削（如图 2 所示） ，实现“以车代磨” 。图 2 PCBN 刀具硬切削由于硬切削要求加工机床的刚性好、基础稳定、工作轴运动精度高，我们选用了长城机床厂的 CK7820 数控车床。硬切削的切削力较大，切削温度较高，为保证加工精度、表面质量及刀具寿命，通过多次切削试验，我们选择了合适的 PCBN 刀具和冷却润滑液，确定了合适的切削参数，积累了实用的加工经验
43、。“以车代磨”工艺在我公司重型汽车变速器批量生产中的应用，解决了传统工艺难以实现的加工难题，生产效益显著。另外， “以车代磨”工艺产生的切屑可回收处理，不象传统磨削工艺产生的特殊垃圾难以处理。因此，新工艺的应用对保护环境也是十分有利的。CBN 成形磨削工业应用CBN 砂轮可以高效高质量地高速磨削金属工件，在德国乃至欧洲的磨床上已得到了广泛的应用。应用 CBN 砂轮的磨削速度已接近于声速，从而大大提高了生产效率。由于 CBN 砂轮的损耗非常小，其成型磨削的精度极易保证。但是，CBN 砂轮的制作技术却制约着高速磨削技术的发展。因此，如何高精度地制作 CBN 砂轮成为了高速磨削技术的关键。我公司近年
44、来引进的 HOFFLER HELIX 400、Gleason? 245TWG Threaded Wheel Grinder 等高端数控磨床均能很好地实现 CBN 砂轮成形磨削工艺，但由于综合成本高昂，同类设备的总体数量又不多，难以形成经济的规模加工能力。我公司自 1996 年开始批量生产重型汽车变速器时，其中的中间轴由于结构限制，一端齿宽125mm 的直齿无法使用普通磨齿设备磨削。为此，我们分析了该零件的精度要求和现有设备的可用性，提出了一种比较经济的 CBN 砂轮成形磨削工艺（如图 3、4 所示） 。首先，我们利用公司内部现有的高精度 CNC 车床、CNC 磨床突破了 CBN 砂轮基体的加工
45、难题。然后，工艺部门的工程师通过技术文献检索和技术试验，较好地掌握了 CBN 镀覆技术（The Electroplating Process） 。此外，CBN 砂轮的重镀与翻新技术（The Replating and Refurbishment）在保持砂轮重复使用精度的条件下，也保证了砂轮基体的高利用率，降低刀具制造成本。第三，我们通过改造 M8612A 花键轴磨床作为专用磨床，节省了高昂的设备投资。第四，通过工艺实验，选用适当的矿物油作为冷却润滑液，并确定了合适的切削参数。图 3 CBN 砂轮成形磨削 图 4 CBN 砂轮及主轴通过上述工作，我们实现了满足产品零件精度要求的 CBN 成形磨削
46、工业应用。在设备投资、CBN 磨轮制造成本和刀具使用寿命等方面，我们现有的工艺均具有较好的经济性。结论PCBN 刀具应用目前是相当普遍的，CBN 成形磨削由于设备、刀具的经济性，普及面不广。我公司的 CBN 成形磨削虽然是因陋就简的“土办法” ，却具有较好的经济性。国外进口CBN 磨轮、CNC 设备的优越性当然是无法回避的，所以我在本文中的叙述更多地强调了“满足产品零件精度要求”的“实用”型工业应用。尽管我们在实践中取得了进步，但实际生产中仍然存在许多不足，主要表现在以下四方面。1. 合理使用 PCBN 刀具，准确判断 PCBN 刀具的耐用度是关键。有关文献要求在 PCBN 刀具后刀面磨损标准达 0.30.5mm（精车时取小值）时，进行定期重磨为好。但是重磨需要一定的设备和技巧，最好是能引进多功能工具磨床。由于条件所限，我公司目前仍在普通工具磨床上刃磨，就设备、人员技术素质而言，难以保证刀具的重磨质量；2. PCBN 刀具焊接技术仍需提高，目前仍有 1030的刀具损坏是由焊接质量不好所引起；3. CBN 磨轮使用寿命仍有待于提高，其中 CBN 镀覆技术的切实提高是关键；4. CBN 磨轮基体的制造精度仍不能令人十分满意。 本篇文章来源于 “中国金属加工在线” 转载请以链接形式注明出处 网址：http:/
