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陶瓷结合剂CBN砂轮磨削难加工材料时磨削液的作用.pdf

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昀～i 2000年l1月西北工业大学学报Nov．2000 第l8{宝第4期JournalofNorthwesternPolyteehnica[UniversityVo1．18No．4 陶瓷结合剂CBN砂轮磨削 难加工材料时磨削液的作用 康仁科，原京庭敬心丁。、 ，原京庭，任敬心fq” (西北工业大学飞行器制造工程系，陕西西安?10012) 摘要：通过对单颗CBN磨粒和普通磨粒磨损特性的比较以及对陶瓷结合剂CBN砂轮磨损特性 和磨削性能的分析，研究了CBN砂轮磨刺难加工材料时磨削液的作用，提出了陶瓷结舍剂CBN砂 轮磨削液的选择依据。研究结果表明．CBN磨粒粘附后所承受的磨削力增大，由此所造成CBN砂 轮磨粒和蛄舍荆破碎是不利于发挥CBN砂轮的优异性能的主要因素。磨刺液应以抑制粘附、减小 摩擦的润滑作用为主。与水基磨削液相比．磨削不同的难加工材料时选用极压磨刺油可减小磨削力 20～50％、降低磨削温度70~200℃、提高磨刺比3～3O倍。 谚席 关键词：磨削，cBN砂轮，磨削液，难加工材料 中圈分类号：TG665文献标识码：A文章编号：1000—2758(2000)04—0527—05 立方氮化硼(CBN)具有仅次于金刚石的硬度 和良好的导热性，以及优于金刚石的耐热性和对铁1CBN磨粒切削难加工材料时的磨 族金属化学惰性，这些优异性能大大拓展了CBN磨损特性 料的应用领域。cBN磨具特别适用于加工超硬高速 钢、耐热钢、不锈钢、超高强度钢、高温合金和钛台金 采用单颗磨粒切削试验，使单颗磨粒以一定的 等难加工材料。而陶瓷结合剂CBN砂轮的研制成 切削速度和切削深度切削试件，磨粒划痕深度 功，使CBN砂轮在磨削加工中迅速得到广泛的应 t随划痕次数的变化反映了磨粒的磨损特性。分别 用，特别在成形磨削加工和大批量生产中更显优越。 用单颗绿色碳化硅(Gc)和白刚玉(wA)磨粒切削 目前，轴承、齿轮、刀具、曲轴、凸轮轴、滚珠丝杠以及 钛合金和超高强度钢时．磨粒的划痕深度随划痕次 航空发动机涡轮叶片等零件已采用陶瓷结合剂 数的变化规律相似，如图1所示。在切削初期，由于 CBN砂轮磨削。CBN砂轮有其自身的一些特点，必 普通磨料的硬度低、韧性差，在磨粒的切削深度较大 须对CBN砂轮特性参数的选择、砂轮的修整、磨削 时．磨粒所承受的切削力较大，磨粒破碎严重，磨粒 液的选用以及磨床的开发等相关技术问题进行系统 划痕深度急剧减小。当划痕次数大于临界划痕次 研究，只有一定技术水平支持才能发挥其优势。日本 数后，划痕深度缓慢减小，磨粒处于磨耗磨损阶 学者研究认为，磨削液对CBN砂轮磨削比的影响随 段。两种磨粒以不同的切削参数切削时，临界划痕次 被加工材料的不同而各异，适当地选用磨削液可使 数和有效划痕次数，列于表1。可以看出，两种 磨削比提高几至十几倍】。但国内在这方面的研究 磨粒的有效划痕次数都未超过2000次。 较少，本文将针对陶瓷结合剂CBN砂轮磨削难加工 材料的特性，研究磨削液的作用及其选择。 收稿日期}l999—05-24 作者简介；康仁科(1962一)，男，陕西省岐山县人，西北工业大学教授，主要从事难加工材料的精密加工及高效加工技术 方面的研究。 西北工业大学学报第18卷 2陶瓷结合剂CBN砂轮的磨损特性 ￡ 和磨削性能 鞋 哥￡陶瓷结合剂CBN砂轮可以容易地用普通的金 刚石工具进行修整。经单颗粒金刚石笔修整的陶瓷 r jlI痘欢敷结合剂CBN砂轮磨损特性如图3所示。由于CBN 磨粒硬度很高，修整时金刚石很快磨损，磨钝的金刚 图1单颗粒普通磨料的磨损特性 石一方面使修整力增大，较大的修整力削弱了脆性 陶瓷结合剂的结合强度，使CBN磨粒产生微裂纹； 衰1普通磨料的蜘痕坎数 另一方面使CBN磨粒顶部产生磨损小平面。在开始 磨削时，结合剂的破碎和磨粒裂纹的扩展造成CBN 磨粒的脱落和微破碎，而CBN磨粒顶部的磨损使单 颗磨粒的磨削力增加，加剧了CBN磨粒的脱落和破 碎。因而，在磨削初期，CBN砂轮的磨损量较大。随 着磨削过程的进行，CBN磨粒大量的脱落和破碎减 缓，CBN磨粒进行正常切削，砂轮的磨损量明显减 小。这时用显微镜跟踪观察，部分磨粒顶部出现金属 的粘附。当粘附物增大到一定程度时，增大的磨削力 单颗CBN磨粒切削钛合金时划痕深度随划痕 和粘附物的脱落引起部分磨粒的微破碎，未粘附的 次数的变化如图2所示。在切削初期，划痕深度的变 磨粒则产生缓慢的磨耗磨损，砂轮进入相对稳定的 化不大。当划痕次数达到3000次左右时，划痕深 白锐和磨耗磨损过程。因此，陶瓷结合剂CBN砂轮 度才突然减小。这时可观察到磨粒顶部有少量金属 的磨损特性是：在磨削初期，主要磨损形式是磨粒的 粘附，CBN磨粒产生微破碎。随后，划痕深度随