关于CBN砂轮磨削表面粗糙度影响因素和CBN砂轮修整的研究

2017-11-13 11:32阅读：

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立方氮化硼 (Cubic Boron Nitride ,简称CBN )是目前除金刚石以外最硬的材料。和金刚石相比，CBN除具有高硬度、高耐磨性、低摩擦系数等特性外，还具有比金刚石优越的耐热性和化学稳定性，特别是对铁族元素呈化学惰性。在机械工业中，它可制成各种磨具和切削工具，适用于加工普通磨具和工具难以加工的硬而韧的铁族金属材料，为磨削加工技术的发展开辟了一条新途径。CBN砂轮的优越磨削性能，不仅表现在高磨削比、高生产率方面，更重要的是能够获得较好的磨削质量。与普通磨料相比，CBN磨粒更硬，在磨削过程中能长期保持其切削刃的锋利状况，切削能力强，同时CBN磨粒的热传导能力强，使磨削过程中的磨削力及磨削比能很低，产生较低的磨削温度。
一、CBN砂轮磨削表面粗糙度的研究

影响磨削表面粗糙度的因素很多，它们之间的关系也较复杂。由于砂轮磨粒的形状是不规则的，磨粒在砂轮上的分布是随机的，所以较难通过计算方法求得表面粗糙度的理论值。多年来研究者根据已经验证的事实，做了各种模拟分析，建立了许多理论和经验公式，其中比较有影响的有：日本学者根据概率论观点假设磨粒为圆报形颁粒分布，在砂轮切入深度上以抛物线分布的研究；小野浩二假设砂轮上的磨粒切刃在空间处于均匀分布状态；还有横川和彦根据单颗粒金刚石修整时，在砂轮工作面上造成螺纹状纹路，并复映到加工表面上，形成磨削表面粗糙度机理进行的研究；亦有人从加工表面的塑性变形而造成隆起的粗糙度机理进行各种研究。但在实际应用中有许多条件同原来

假定的不一定相符，而且有些因素彼此存在着相互影响。

由于CBN磨粒具有很高的硬度，呈单晶状态，且无法在CBN磨粒上修整出微刃，所以磨粒凸出高度对磨削表面粗糙度有着显著的影响。当磨粒凸出高度增大时，就意味着磨粒周围的结合剂去除的较多，CBN磨粒的锋刃被较好地暴露，使 CBN砂轮的切削作用增强；同时磨粒凸出高度的增加有可能导致个别CBN磨粒脱落，使砂轮表面单位长度上的磨粒数减少，从而产生了较大的粗糙度。

除此之外，砂轮速度、砂轮进给速度对表面粗糙度的影响也很显著，为了提高表面质量，降低表面粗糙度，还需要做的就是提高砂轮转速。而且由于 CBN砂轮磨削对磨削液有特殊的要求，应选取油性磨削液，其在改善表面粗糙度及其稳定性方面明显优于水性磨削液。因为磨削过程影响表面粗糙度因素很多，而且相互影响，不能很精确的计算出表面粗糙度，所以只能在工艺参数等方面进行改善，以期达到好的效果。

总的来说，要想降低 CBN砂轮磨削表面粗糙度，满足加工要求，提高加工质量，需要从以下几方面着手：
(1) 采用细粒度的CBN磨粒，以增强CBN砂轮磨削中磨粒的微切削作用。
(2) 磨粒凸出高度与磨削深度要合理匹配，在保证不产生磨削烧伤的条件下尽量降低磨粒凸出高度。
(3) 提高砂轮速度，使加工表面有更多的磨粒参与切削，以改善加工表面的不平度。
(4) 尽可能采用矿物油作磨削液，提高磨削过程中的润滑能力及避免CBN砂轮水解损耗。
二、CBN砂轮的修整
CBN砂轮的修整概念与普通砂轮不同，这是由于结合剂性能的不同所决定的。CBN砂轮有 电镀CBN砂轮、陶瓷结合剂砂轮、树脂结合剂砂轮和 金属结合剂砂轮四种。电镀CBN砂轮是在钢制基体上均匀地镀敷一层CBN磨料，经仔细加工后，不需要修整；陶瓷结合剂CBN砂轮，因结合剂性脆且砂轮中存在着孔隙，故修整方法与普通砂轮修整相似；树脂结合剂CBN砂轮是目前国内外应用最为广泛的一种，与金属结合剂CBN砂轮的结构相似，二者的CBN磨粒是埋在结合剂内部的，未修整前的砂轮没有切削能力。因此，这二种结合剂的CBN砂轮的修整必须包括“整形”和“修锐”二步。“整形”使得砂轮表面与回转轴线之间的关系满足一定的要求。“修锐”是指去除CBN磨粒前后的结合剂，使磨粒凸出结合剂表面，从而具有切削能力。砂轮整形一般使用金刚石工具或SiC砂轮即可满足要求，难点是修锐技术。

理想的 CBN砂轮修锐技术应该达到以下要求：
1.CBN磨粒周围各个方向上的结合剂应均匀去除。
2.砂轮表面工作区域的结合剂应均匀去除，即使是对成型砂轮也应如此。这样可以保证磨削过程的稳定和表面质量的一致。
3.CBN磨粒的凸出高度应该能够控制。
4.修锐不应破坏整形时所获得的形状精度。
5.CBN砂轮的修整应该在磨床上进行。
6.修整时间要短。

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