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第15卷第3期厦门理工学院学报Vol.15No.3
2007年9月JournalofXiamenUniversityofTechnologySep.2007

CBN砂轮高速磨削磨削力分力比实验研究

罗宁1,黄红武1,宓海青2

(1.厦门理工学院机械工程系,福建厦门361005;2.湖南大学机械与汽车工程学院,
国家高效磨削工程技术研究中心,湖南长沙410082)

[摘要]通过实验分析了CBN砂轮高速磨削磨削力分力比的变化情况,针对不同的磨削参数对磨削

力分力比的影响程度进行研究.结果表明:磨削深度ap的增大、砂轮线速度vs的提高、工作台速度vw的

提高都会使磨削力分力比Cf增大.在砂轮状况对磨削力分力比的影响中,磨粒尺寸小的砂轮磨削力分力比
更小.
[关键词]高速磨削;磨削参数;磨削力分力比
[中图分类号]TG580161+4[文献标识码]A[文章编号]1008-3804(2007)03-0022-05

0引言

高速超高速磨削由于能够实现降低磨削力,提高磨削表面质量,成为磨削发展的一个趋势[1,2].
在磨削研究中,磨削力反映磨削过程的基本特征,是研究磨削过程的重要参数,它反映了磨削区内砂
轮与工件的相互作用,直接关系着磨削过程中材料的去除机理、工件的磨削质量以及砂轮的磨损情
况[3,4].

为便于分析问题,磨削力可分为相互垂直的3个分力,即沿砂轮切向的切向磨削力Ft,沿砂轮

径向的法向磨削力Fn以及沿砂轮轴轴向的轴向磨削力Fa.如图1所示.

同磨削力一样,磨削力分力比Cf也是评价材料可磨削性的重要指标.Cf指的是法向磨削力Fn和

切向磨削力Ft的比值,即:Cf=Fn/Ft.因为一般磨削中,轴向力Fa较小,可以不计.由于砂轮具

有较大的负前角,所以Fn大于Ft,通常Fn/Ft在3～14范围内,需要指出的一点是,Cf不仅与砂轮

[收稿日期]2007-06-11[修回日期]2007-07-12
[基金项目]厦门市科技计划指导性项目(3502Z2006009)
[作者简介]罗宁(1980-),男,河南信阳人,助教,硕士,从事高速超高速磨削过程仿真研究.
第3期罗宁等:CBN砂轮高速磨削磨削力分力比实验研究·23·

的锐利程度有关,且随被磨材料的特性不同而不同.此外,Cf的数值还与磨削方式有关.

本文在实验的基础上对CBN砂轮高速磨削工艺实验中的Cf进行研究,分析ap、vw、vs、CBN砂

轮磨粒尺寸等磨削参数对高速磨削Cf的影响规律.

1实验条件和方法

111磨削条件
(1)磨削设备:湖南大学研发的150m/s超高速平面磨削试验台,加工范围(长×高×宽,500
×50×200);机床总功率26137kW.
(2)砂轮型号:
砂轮一:陶瓷结合剂CBN砂轮300×16×27×5;结合剂:碳化硼;浓度:200%;砂轮粒度80～
100,最高速度125m/s;标记为:0A0300×16×127×5CBN80/100V200.
砂轮二:单层电镀CBN砂轮300×16×127×015;结合剂:电镀;浓度:200%;砂轮粒度100
～120,最高速度150m/s;标记为:0A0300×16×127×015CBN100/120V200.
(3)工件材料:45钢:淬火+低温回火HRC34～37;2Cr13钢:淬火+低温回火HRC45～47;
T10钢:淬火+低温回火HRC55～57.
(4)测量装置:大连理工大学传感测控研究所开发的YKDM2III99型整体式三向压电磨削测力平
台.

(5)磨削条件:平面磨削(顺磨),磨削液为SY21水基磨削液;vs:60～120m/s;ap:01005～

0115mm;vw:415m/min、9m/min;磨削长度:30mm.
112磨削实验
高速砂轮出厂时必须做严格的静平衡和动平衡,静平衡时使用平衡块保证砂轮平衡,然后对砂轮
做动平衡.加工时用美国SBSBalanceSystem(SB24500)做砂轮在线动平衡.为了排除实验中砂轮磨
损的影响,每组磨削实验在砂轮修锐后进行.修锐时先使用碳化硅制动式滚轮修整器(绿色碳化硅
砂轮修整器)整形,再用刚玉砂条修锐.CBN砂轮具有很高的材料磨除率,在每组实验完成后对砂
轮进行修锐可以达到比较好的实验效果.

2实验结果及讨论

211砂轮磨削深度ap对磨削力分力比Cf的影响

图2为不同的磨削参数条件下Cf随ap变化的关系图,图中含有不同磨削参数条件下磨削的实验

数据点以及数据点折线,图中Cf数值由实验结果测得Fn、Ft后计算得出.
由图2可知,用CBN砂轮在给定的磨削参数条件下进行磨削实验时,材料主要是以塑性变形非

弹性变形方式去除,磨削时产生了较大的Ft,因此Cf值比较小,其值都在219～512之间.且可以看