CBN砂輪和CVD金剛石滾輪的分類,及CVD砂輪如何對CBN砂輪進行修整

隨著新材料、新技術的不斷湧現,隨著加工工業的技術進步,對於大批量、高精度的磨削加工,其加工件硬度大於HRC45,基本上都選擇CBN砂輪進行磨削。但CBN砂輪經過一段時間的使用需要進行修整,由於CBN是目前僅次於金剛石的超硬材料,一般工具無法對其進行修整,此時CVD金剛石滾輪的出現,使CBN砂輪得到很好的修整,並使其廣泛應用於各行業,針對CVD金剛石滾輪下面就簡單介紹一下CBN砂輪和CVD金剛石砂輪的分類,及CVD金剛石砂輪是如何對CBN砂輪進行修整的。

1、CBN砂輪的分類

CBN砂輪是以CBN(立方氮化硼)磨料為原料,分別用金屬粉、樹脂粉、陶瓷和電鍍金屬作結合劑,製成各種形狀的製品,用於磨削、研磨的工具,稱之為CBN砂輪。CBN砂輪分為四類,分別是電鍍CBN砂輪,燒結CBN砂輪,樹脂CBN砂輪和陶瓷結合劑CBN砂輪。

電鍍CBN砂輪:砂輪的成型工藝簡單,生產成本低。成型簡單但是隻有一層鍍層,不能修正,在加工過程中,較難知道,何時磨層受損。適用於小批量的機械加工和幾何圖形複雜成型磨加工用和作為修整滾輪用。

燒結CBN砂輪:硬度大和密度高,加工成高精度的修整滾輪,成本高。主要用作於砂輪的修整滾輪和大批量的超硬材料的加工。

樹脂CBN砂輪:砂輪的生產工藝簡單,生產成本低。成型簡單但是不好修正整形。用於多形狀小批量的加工。

陶瓷結合劑CBN砂輪:陶瓷結合劑的CBN砂輪具有磨削力強,高速加工不燒傷工件,可修正和並且耐用等優點,是目前最理想的高速,高效和高精度的磨削工具。

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2、CBN砂輪的應用

隨著新材料、新技術的不斷湧現,隨著加工工業的技術進步,CBN砂輪的應用範圍不斷擴大,用量不斷增長。在發達的工業國家,對於大批量、高精度的磨削加工,其加工件硬度大於HRC45,基本上都用陶瓷CBN砂輪磨削。它被廣泛應用在汽車的主要零件上,如凸輪軸、曲軸、變速箱的齒輪軸和齒輪、軸承和剎車片。用在機床的精密加工件,如導軌、絲槓和電機軸的磨削、印刷機零件的磨削。同時對於一些難加工材料和一些韌性材料(不鏽鋼、鈦合金等),CBN砂輪是磨削工序的理想之選,CBN砂輪同時還用於軋輥、航空、航天和軍工等領域。

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3、金剛石修整滾輪的分類

金剛石修整滾輪分為HNT電鍍金剛石滾輪(如圖1),HNT燒結金剛石滾輪(如圖2)和CVD金剛石滾輪,其中HNT電鍍金剛石滾輪和HNT燒結金剛石滾輪主要用於樹脂、陶瓷砂輪的修整,CVD金剛石滾輪主要針對高硬度的CBN砂輪進行修整。國內市場主要以HNT燒結金剛石滾輪為主,壽命更長,磨削更穩定,而國外主要以電鍍金剛石滾輪為主。

HNT燒結金剛石滾輪的製造工藝為:按圖紙要求加工一模具,之後採用人工植入方式,將大顆粒金剛石按一定的密度有序的鑲在模具內,之後採用燒結爐及粉末冶金技術燒結,之後去掉模具,以金剛石型面為基準,加工孔和端面基準,之後再磨床上修整砂輪,計算出合適的修整餘量,在專業的磨床上經過多次反覆的修磨和檢測,直至符合成品圖紙要求。

HNT電鍍法的製作工藝為:按生產的零件截面的技術要求,製作一個模具,電鍍人造金剛石,用粘結劑(低熔點合金)與鋼芯粘結,金切加工(基準轉換)去除磨具胎體,使金剛石均勻暴露,在磨床上修整砂輪,復型一個工件,在檢測中心計量該工件型面所有技術要求,合格即為成品。

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4、CVD金剛石修整滾輪的應用

CVD金剛石滾輪主要用於CBN砂輪的修整,CBN砂輪是目前硬度最高的一種砂輪,要想修整只能選擇比CBN還要硬的材料,早期主要採用金剛石筆對其進行修整,屬於原始修整工藝,隨著CVD金剛石滾輪的出現,鑄件代替金剛石筆對CBN砂輪進行修整。

CVD(Chemical Vapor Deposition化學氣相沉澱)金剛石,是含碳氣體和氫氣的混合物在高溫和低於標準大氣壓的壓力下被激發分解,形成活性金剛石碳原子,並在基體上沉積交互生長的多晶金剛石。由於CVD金剛石中不含任何金屬催化劑,因此它的熱穩定性接近天然金剛石,是修整CBN砂輪的理想工具。

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5、CVD金剛石滾輪修整CBN砂輪的機理

修整機理是通過金剛石滾輪與CBN砂輪的旋轉運動之間產生的相對運動來實現砂輪整形。修整進給量ar和修整速比q(q=vr/vs,vr為金剛石滾輪線速度,vs為CBN砂輪線速度)對修整後CBN砂輪的磨削性能有重要影響。採用較大修整速比q=修整後的CBN砂輪磨削力較小,但工件表面粗糙度較大。採用較大修整進給量ar修整後的砂輪較鋒利。S.Malkin 等人認為,金剛石滾輪整形法的修整機理和修整後砂輪的磨削性能主要由CBN砂輪磨粒軌跡與金剛石磨粒運動軌跡之間的夾角(干涉角d)控制,d 越大,修整力越小,但修整後的砂輪表面較粗糙。中速比的選擇範圍為q=0.4~0.7,精密磨削時應選取速比q

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