立方氮化硼磨頭磨削38CrMoAlA轉(zhuǎn)子槽實例

時間：2021-06-22作者：東莞市虎門東巨磨具經(jīng)營部瀏覽：177

立方氮化硼磨頭磨削38CrMoAlA轉(zhuǎn)子槽實例



1 概述

CBN具有較高的硬度，僅次于金剛石。但它在耐熱性和對鐵元素呈化學(xué)惰性方面又**金剛石，二者互補大大拓展了超硬磨料的應(yīng)用領(lǐng)域。

由于CBN磨料具有性好、非親鐵性和高熱穩(wěn)定性強等優(yōu)點，所以立方氮化硼磨頭在難加工材料的磨削中能夠長期保持鋒利狀態(tài)、因而磨削力小，發(fā)熱量小，磨削溫度低，磨削零件精度高，生產(chǎn)。電鍍CBN砂輪制作方便，砂輪的跳動完全由砂輪基體決定。電鍍CBN砂輪不需修整即可使用，而且在鍍層磨粒得到大限度地利用之后，砂輪基體經(jīng)修復(fù)可重新利用，因而既方便又經(jīng)濟。



圖1所示轉(zhuǎn)子是葉片泵/馬達中的關(guān)鍵零件(一向視圖)，材料為38CrMoAlA，轉(zhuǎn)子槽表面氮化，12槽寬2.5H7(+0.010)mm,對軸心線的對稱度為0.03mm,槽內(nèi)側(cè)面相互平行度為0.005mm,表面粗糙度Ra0.2um。因該零件尺寸精度，形位公差和表面粗糙度都要求高，槽窄而深，曾采用普通砂輪加工，均沒有達到要求，基于CBN磨料具有其它普通磨料無法比擬的優(yōu)點，我們選用了電鍍CBN磨料砂輪，在數(shù)控加工中心上進行了大膽嘗試，**了可喜的進展。


2 工藝方案的提出

加工等分槽的一般方法是采用分度裝置在機床上進行分度加工。用這種方法加工時，對稱度除與機床主軸精度有關(guān)外，還與分度裝置的精度、定位方法、找正方法等有關(guān)。如果機床主軸精度不高，又需經(jīng)常修整砂輪，進刀時又要找正中心，則加工高對稱度的槽是無法實現(xiàn)的。

我們曾在普通工具磨床上選用普通綠色碳化硅砂輪，采用雙面進刀磨削法加工此轉(zhuǎn)子槽，結(jié)果無法控制進給速度，砂輪修整后，不易對中工件中心，加之無法在線測量對稱度，磨削質(zhì)量很不穩(wěn)定。

為了解決上述問題，必須選擇具有主軸的機床。同時，要便于控制進給速度和進給量，又要選擇便于在線測量的工藝方法。

CBN磨料具有高性、高硬度和高化學(xué)惰性，所以CBN在窄槽磨削中，能夠長期保持鋒利狀態(tài)并控制發(fā)熱量，磨削溫度低，而且砂輪保持性好。由于電鍍CBN磨料砂輪制作方便，砂輪跳動量完全由鋼制砂輪基體決定，故電鍍立方氮化硼磨頭在磨削前和磨削過程中不需要修整。

基于上述原因，提出采用電鍍立方氮化硼磨頭，在數(shù)控加工中心上，單面切削磨削轉(zhuǎn)子槽的工藝方案。


圖2 砂輪工作示意圖

3 電鍍CBN砂輪的制作

圖2所示為砂輪示意圖。

電鍍CBN砂輪的制作流程如下：45#鋼→下料→調(diào)質(zhì)處理→車削(粗車+細(xì)車+精車)→砂輪基體→表面防護處理并電鍍CBN磨料→電鍍CBN砂輪(磨料DL1,粒度150#、濃度200%、電鍍金屬結(jié)合劑)。

鍍層經(jīng)試驗優(yōu)選后，采用的Ni-Co-CBN的CECD復(fù)合鍍方法，結(jié)合強度高。 



4 轉(zhuǎn)子槽磨削工藝

機床選擇
磨削轉(zhuǎn)子槽的機床必須具有高的主軸精度，并滿足以下要

a.  便于工件兩端對**定位裝夾及裝分度裝置，便于工件在線測量，使用數(shù)控機床較為理想。

b.  要求機床主軸有較高轉(zhuǎn)速，且轉(zhuǎn)速范圍可以改變。

c.  機床工作必須平穩(wěn)。

通過工藝試驗選用ENSHU數(shù)控加工中心較為適宜。

2.  夾具選擇

為了保證轉(zhuǎn)子槽的形位公差，便于夾具安裝及控制尺寸公差，減輕工人的勞動強度，提高生產(chǎn)效率，選用**分度頭較為理想。

3.  砂輪選擇

轉(zhuǎn)子材料為38CrMoAlA,槽表面進行氮化，因轉(zhuǎn)子槽窄而深，所以選擇砂輪既要考慮具有化學(xué)惰性又具有高硬度，使用過程中不需要修整，故選用電鍍CBN較為適宜。



4.  磨削用量

a.  粗磨

砂輪：CBN120#f110mm片狀砂輪；

砂輪速度：Vc=15m/s;

磨削深度：ap=0.02mm;

進給速度：Vs=0.6mm/min。

b.  精磨

砂輪：CBN150#f110mm片狀砂輪；

砂輪速度：Vc=17.5m.s;

磨削深度：ap=0.01mm;

進給速度：Vs=0.5mm/min。

5.  4.5 冷卻液

在磨削高溫下，CBN磨粒遇堿性水溶液會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)果將使磨粒晶形破壞。所以，立方氮化硼砂輪磨削時，只能選用油性冷卻液，而不能用水基冷卻液，本試驗選用冷卻油。

5 實施效果

通過生產(chǎn)實踐證明，采用東巨電鍍立方氮化硼磨頭在數(shù)控加工中心上磨削轉(zhuǎn)子槽是可行的。砂輪剛性大大提高，砂輪壽命比普通碳化硅砂輪提高10～20倍。CBN磨頭的磨削比是常規(guī)砂輪的100倍以上，磨削表面無燒傷、裂紋，表面完整性符合要求。加工精度完全滿足工藝要求。并且，CBN磨頭不需要修整，從而節(jié)省了修整工具及停機時間，使生產(chǎn)率大大提高，**了明顯的技術(shù)經(jīng)濟效益。具有廣泛的應(yīng)用前景。


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