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硬質(zhì)合金的磨削加工
時(shí)間:2015-06-29 08:15:05來(lái)源:本站人氣:2023
1.碳化硅砂輪磨削
采用綠色碳化硅砂輪,由于硬度不夠高,砂粒容易磨鈍,當(dāng)磨削硬質(zhì)合金時(shí),砂輪的自礪性不能保證磨鈍砂粒及時(shí)脫落,使砂輪與被磨削表面產(chǎn)生劇烈摩擦,發(fā)生大量熱,磨削表面瞬間溫度達(dá)到1000t以上,產(chǎn)生的熱應(yīng)力超過(guò)了硬質(zhì)合金的強(qiáng)度極限,引起工件表面產(chǎn)生磨削裂紋。因此,常采用間斷磨削法或行星磨削法,還有大氣孔磨削法。
(1)間斷磨削法 這是用開(kāi)槽砂輪進(jìn)行磨削,砂輪的開(kāi)槽數(shù)和砂輪尺寸見(jiàn)表10-25。表10-25

間斷磨削法,基本上克服了加工表面裂紋產(chǎn)生,表面粗糙度可達(dá)R2(0.2~0.1)μm。但仍存在一些缺點(diǎn):
1)砂輪不容易保持動(dòng)平衡。
2)開(kāi)槽后強(qiáng)度減低,有時(shí)有碎裂,安全性差。
3)磨削效率低,表面裂紋還不能完全消除。
間斷磨削的磨削速度:外圓磨、平磨為32~36m/s,工具磨為20~30m/s。進(jìn)給量為:粗磨時(shí)0.03~0.1mm/行程,精磨時(shí)0.005~0.03mm/行程。
(2)行星磨削法 這是在萬(wàn)能工具磨床上,利用行星磨頭進(jìn)行磨削加工。磨削表面粗糙度可達(dá)Ra0.4lxm。由于砂輪能自礪,可不必進(jìn)行修整。
(3)大氣孔碳化硅砂輪磨削 據(jù)某廠介紹采用的大氣孔砂輪規(guī)格是b250mmX~b75mmX25mm,硬度R2,粒度60,磨削機(jī)床是M7120A平面磨床,砂輪最高線速度為35m/s,磨削材料為lOOmmx70mm的YG20硬質(zhì)合金,得到比較滿意的結(jié)果。
開(kāi)始磨床縱向進(jìn)給用一般磨削走刀量試磨,砂輪垂直進(jìn)給量為0.052mm。發(fā)現(xiàn)砂輪還沒(méi)有從矩形件的一邊走向另一邊,砂輪垂直進(jìn)給量0.05mm已被磨損,這樣對(duì)磨削大平面、磨削面的垂直性帶來(lái)了問(wèn)題。后來(lái)采用縱向大走刀進(jìn)給解決了問(wèn)題。采用縱向大走刀進(jìn)給,砂輪磨削軌跡成z形,砂輪進(jìn)退時(shí)軌跡不易重合。
大氣孔碳化硅磨削法還存在以下缺點(diǎn):
1)砂輪損耗大。磨削100mm x 70mmYG20平面時(shí),磨去0.1mm,砂輪損耗直徑減了2mm。
2)磨床易損壞,維護(hù)保養(yǎng)較困難。
2.金剛石砂輪磨削
(1)金剛石砂輪 金剛石砂輪一般由磨料層、過(guò)渡層和基體三部分組成?;w材料隨結(jié)合劑而異,金屬結(jié)合劑磨具,一般采用鋼或銅合金作基體。樹(shù)脂結(jié)合劑磨具,采用鋁、鋁合金或電木作基體。陶瓷結(jié)合劑磨具則采用陶瓷作基體。
1)金剛石砂輪的特性(見(jiàn)表10-26)。

普通砂輪的整形和修銳可在一次修整中完成,而金剛石砂輪,必須分先后兩道工序進(jìn)行。因?yàn)橛脝晤w粒金剛石修整時(shí),由于修整工具磨損快,影響型面的幾何形狀和尺寸精度。如用金剛石滾輪修整,可避免修整工具磨損過(guò)快的缺點(diǎn),修整后的型酬巨常光滑,但磨削性能差。此時(shí),磨具在整形后必須再進(jìn)行一次修銳。
①金剛石磨具的修銳。一般采用機(jī)械法進(jìn)行,有的也用電加工方法,表10-27所示是金剛石磨具各種修銳方法的特點(diǎn)。

②修整磨具的選擇(見(jiàn)表10-28)。

③磨削法修整用量。修整輪希望有較高的速度,一般采用普通磨削速度30~35m/s,而金剛石砂輪的速度應(yīng)選低一些,為15~25m/s。
磨削深度,粗修時(shí)一般取0.02~0.04mm,精修取0.01mm。
修整時(shí)應(yīng)盡可能采用磨削液。
(2)磨削工藝 加工硬質(zhì)合金凸、凹模時(shí),為了減少金剛石砂輪的消耗,通常先用電加工方法對(duì)型面進(jìn)行預(yù)加工,金剛石砂輪只作精磨和半精磨用,最后再用金剛石粉進(jìn)行研磨。
1)磨削硬質(zhì)合金時(shí)的磨削余量見(jiàn)表10-29。

鋼結(jié)硬質(zhì)合金,淬火狀態(tài)的磨削余量一般為0.06~0.1mm。
2)常用砂輪粒度。砂輪粒度與表面粗糙度和磨削能力有關(guān),要求表面粗糙度值低的選用細(xì)粒度砂輪,常用砂輪粒度見(jiàn)表10-30。

3)磨削速度:人造金剛石砂輪磨削,一般都采用較低的速度。砂輪速度高,雖可獲得較低的表面粗糙度,但磨削溫度也隨之升高,砂輪磨損加劇。如果速度太低,則單顆磨粒的切削厚度過(guò)大,影響加工表面粗糙度,砂輪的磨損也會(huì)增加。國(guó)產(chǎn)金剛石砂輪推薦的磨削速度見(jiàn)表10-31。
4)磨削深度:磨削深度增大時(shí),磨削力和磨削熱均增大。一般可按表10-32選擇。
5)進(jìn)給速度:—進(jìn)給速度增大,砂輪磨耗增大,表面粗糙度增高,特別是樹(shù)脂結(jié)合劑砂輪更嚴(yán)重。一般選用范圍見(jiàn)表10-33。

6)磨削液選擇:金剛石砂輪常用的磨削液有煤油、輕柴油或低號(hào)機(jī)械油和煤油的混合油、蘇打水、各種水溶性磨削液(如硼砂、三乙醇胺、亞硝酸鈉、聚乙二醇的混合水溶液)及弱堿性乳化液等。磨削硬質(zhì)合金,普遍采用煤油,如磨削時(shí)煙霧較大,可用混合水溶液,但不宜用乳化液。樹(shù)脂結(jié)合劑砂輪不宜用蘇打水。
7)金剛石砂輪磨削實(shí)例。工件材料為硬質(zhì)合金YC20,在磨削前,先由電火花線切割加工成精坯。磨削工藝見(jiàn)表10-34。

磨削硬質(zhì)合金工作零件時(shí),采用濕磨削可獲得更小的粗糙度值,金剛石砂輪使用壽命延長(zhǎng)。但使用的冷卻液必須不含硫,pH值為7~9,:否則冷卻液將腐蝕硬質(zhì)合金的鈷粘結(jié)劑,鈷的減少導(dǎo)致硬質(zhì)合金呈粗糙狀組織;會(huì)加速硬質(zhì)合金工作零件刀口磨損。
3.硬質(zhì)合金—鋼組合零件的磨削
當(dāng)硬質(zhì)合金同鋼件以熱套、焊接、粘結(jié)或過(guò)盈配合等工藝方法組合而成的凸、凹模,磨削加工時(shí),被砂輪磨削的地方是硬質(zhì)合金和鋼的組合件,即同時(shí)被磨到的地方既有硬質(zhì)合金又有鋼。因硬質(zhì)合金太硬,鋼件較軟,不同材料的彈性模量不同,磨削性能有差異,當(dāng)砂輪切削能力較差時(shí),會(huì)引起磨削表面平面度差。
例如,用普通碳化硅砂輪磨削硬質(zhì)合金—鋼組合件時(shí),兩種材料之間的平面度相差0.02~0.03mm,而采用金剛石砂輪時(shí),再分粗磨、半精磨和精磨,則無(wú)此現(xiàn)象。有人認(rèn)為,金剛石砂輪磨削軟鋼時(shí),同軟鋼的接觸會(huì)導(dǎo)致砂輪表面因磨屑堵塞而迅速增載和磨削能力的迅速喪失。這主要是對(duì)金剛石砂輪認(rèn)識(shí)不足及選擇砂輪粒度、濃度不當(dāng)有關(guān),還有與沒(méi)有正確使用冷卻液和及時(shí)清整砂輪表面污物等有關(guān)。
砂輪的線速度與砂輪的磨削能力有很大關(guān)系。如加工;曰個(gè)凹模鑲件,其中鋼占69%,硬質(zhì)合金占31%,機(jī)床工作臺(tái)往返速度2m/min,背吃刀量0.025mm,采用濃度100%的平形金剛石砂輪,砂輪線速度與磨削體積比之間的關(guān)系如圖10-25所示。從圖中可以看出,為了磨削時(shí)不產(chǎn)生灼傷,砂輪線速度不應(yīng)大于18.8m/s。值得注意的是,在不同粒度的砂輪之間,以及在磨削不同比例的硬質(zhì)合金—鋼組合件時(shí),砂輪線速度和磨削能力是不同的,粒度越小,磨削能力越大。如圖10-26所示,一種凹模組合件,硬質(zhì)合金占69%,鋼占31%,另一種硬質(zhì)合金與鋼各占50%,磨削時(shí)選用相同的機(jī)床參數(shù)。當(dāng)組合件中鋼的比例增加時(shí),砂輪線速度對(duì)磨削體積比C的影響減少。采用不同濃度的砂輪時(shí),砂輪線速度對(duì)體積比的影響不大,只是濃度越低,磨削能力越差,粗磨時(shí)選用高濃度,精磨時(shí)選用低濃度,砂輪線速度控制在10~20m/s之間,其中10~15m/s為最佳范圍。

砂輪的橫向進(jìn)給、垂直進(jìn)給和工作臺(tái)的往返速度都對(duì)磨削效果有一定影響。當(dāng)砂輪在正常工作情況下,如果橫向進(jìn)給加大一倍,砂輪切削能力就降低50%,而工作臺(tái)往返速度增加一倍時(shí),砂輪的切削能力也相應(yīng)降低。實(shí)踐證明,提高磨削效率的最有效方法是加大垂直進(jìn)給。
粗磨時(shí)選用青銅結(jié)合劑金剛石砂輪,半精磨、精磨時(shí)選用樹(shù)脂結(jié)合劑砂輪。青銅結(jié)合劑砂輪垂直進(jìn)給大,而樹(shù)脂結(jié)合劑砂輪垂直進(jìn)給要小一些,垂直進(jìn)給一般為0.005~0.03mm。
4.立方氮化硼(CBN)砂輪
立方氮化硼砂輪的硬度僅次于金剛石,而耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性卻比金剛石高得多,不但適用于磨削硬質(zhì)合金,而且也適用于磨削各種鋼材,故在磨削難加工材料方面,比金剛石砂輪有更高的效率,在磨削硬質(zhì)合金與鋼組合件時(shí),加工效果更好。
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