CN110576395A - 一种陶瓷结合剂cbn砂轮的循环在线磨削与修整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种陶瓷结合剂CBN砂轮的循环在线磨削与修整方法，转盘上设置双向电机，双向电机的两端固定CBN砂轮，一端的CBN砂轮加工工件，另外一端的CBN砂轮被修整；当加工用砂轮需要修整时，转动转盘将用于加工的CBN砂轮与被修整的CBN砂轮进行对换；砂轮修整的方法是：在磨削部位引入的冷却液混合有修整磨料，修整磨料在外部径向磨削压力和冷却液的带动作用下能够很好地嵌入CBN砂轮的结合剂中，使结合剂破碎和磨平的CBN磨料颗粒脱落，实现CBN砂轮的在线修整。本发明是能够很好地实现陶瓷结合剂CBN砂轮的在线修整，具有修整效率高、消耗小，修整后出刃高度一致性好，修整均匀，是一种能够循环在线磨削与修整的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种修整砂轮的方法，具体是一种CBN砂轮的循环磨削与在线修整方法，属于精密机械加工领域。
背景技术
CBN砂轮具有优异的磨削性能，在难加工材料的加工领域具有广泛的应用。
CBN砂轮在数控磨床加工工件中，工件的成型取决于砂轮的形状，砂轮在使用一段时间后，磨粒会逐渐变钝、不锋利，而且在磨削状态发生不同程度的磨损，导致工件被磨削加工后工件质量不合格乃至烧伤破坏对砂轮的有效修整是保证高质量加工的前提。应该及时对砂轮进行形态修整，否则可能会使工件产生不小的误差，更严重者会是废品。
目前，砂轮的修整主要采用以下方法：
1、金刚笔修整法。用于修整树脂结合剂超硬磨料砂轮，修整时砂轮应低速旋转；否则修整效果不好，且金刚石笔磨损较快。用这种方法修整的砂轮表面较光滑，磨削性能差，形状及尺寸精度较低，故该方法只在没有其他修整条件的情况下使用。该方法需要专门在磨床上设置进给底座，进给底座上设置砂轮修整架，砂轮架修整架上安装金刚笔，当需要修整砂轮时，需要调整进给底座和底座的相对位置，以及砂轮修整架与进给底座的相对位置，调整相对复杂，且修整效果不稳定，通用性较差。
2、磨削整形法。这种方法同时也可以用于修锐，是常用的一种修整方法。可用碳化硅、刚玉、油石修整CBN砂轮，也可用动力驱动金刚石、碳化硅或刚玉砂轮来修整CBN砂轮。用普通磨粒砂轮作为修整轮时，整形精度稍差，被修整砂轮磨削性能好，适用于型面精度要求不高或对磨削能力有要求的砂轮修整。用金刚石砂轮作为修整轮时，整形精度好，但被修砂轮磨削能力差，因此仅用于型面精度要求较高的砂轮修整。为提高磨削能力，可两者兼用，即用金刚石砂轮整形后再用普通磨料砂轮加以修整。而且该方法在修整时，需要卸掉 CBN砂轮，重新安装在外圆磨或者特殊的修整机器上进行修整，不能在线修整，。综合来看，现有CBN砂轮的修整过程繁琐，而且不能实现在线修整。
3、软钢磨削修整法。利用软钢磨削整形，同时也可以修锐。由于整形时磨粒脱落多，因此不宜用此法来修整型面精度要求较高的砂轮。软钢磨削法有单滚轮法和双滚轮法双滚轮法是采用两个软钢滚轮，修整时两个滚轮的转向相同，但转速不等。如果被修整砂轮的线速度为Vsd，那么一个软钢滚轮的线速度为Vsd+V,另一个为 Vsd-V。因此，在被修整砂轮切线方向上有两个大小相等、方向相反的修整力。这样就使被修整砂轮不会产生附加干扰力矩，能保证整形过程平稳，提高整形质量。
发明内容
本发明的目的是为了减少无效的加工时间，提高磨削精度，提供一种CBN砂轮的循环磨削在线修整方法，从而解决砂轮的修整过程繁琐，不能实现在线修整的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是这样来实现的，基于用一个砂轮修整器，通过工件的外接在线测量及数据处理判别砂轮的工作状态，并确定砂轮的修整曲线，来确定CBN砂轮的修整时机，所采用的技术方案包括以下步骤：
一种陶瓷结合剂CBN砂轮的循环在线磨削与修整方法，转盘上设置双向电机，双向电机的两端固定CBN砂轮，一端的CBN砂轮加工工件，另外一端的CBN砂轮被修整；当加工用砂轮需要修整时，转动转盘将用于加工的CBN砂轮与被修整的CBN砂轮进行对换；砂轮修整的方法是：在磨削部位引入的冷却液混合有修整磨料，修整磨料在外部径向磨削压力和冷却液的带动作用下能够很好地嵌入CBN 砂轮的结合剂中，使结合剂破碎和磨平的CBN磨料颗粒脱落，实现 CBN砂轮的在线修整。冷却液可采用市购的磨削液。
修整磨料的硬度应低于CBN砂轮的磨粒硬度，所述修整磨料的硬度高于陶瓷结合剂的硬度；这样有利于破开CBN砂轮的结合剂，并避免对CBN砂轮中的磨粒造成物理机械损伤。
所述修整磨料的材质可选择刚玉、碳化硅的至少一种。
碳化硅可选择绿碳化硅.
为了保证修整效率，在修整器和修整磨料的机械挤压作用下，使 CBN砂轮的结合剂很快地破碎，露出新的刃口，修整磨料的粒度比 CBN粒度粗1-3个粒度等级。
CBN砂轮的磨削接触面积为10-100mm2，砂轮磨料层厚度为 1-10mm。
CBN砂轮的磨料粒度为80#～220#，修整磨料的粒度为60#～ 600#。
CBN砂轮的线速度为20-40m/s，修整器的线速度为1-10m/s，工件的进给速度为0.2-0.6mm/min。
本发明是能够很好地实现陶瓷结合剂CBN砂轮的在线修整，具有修整效率高、消耗小，修整后出刃高度一致性好，修整均匀，是一种能够循环在线磨削与修整的方法。
附图说明
图1为本发明的原理示意图；
图2为修整原理示意图；
图中，1为加工电机，2为工件，3为加工砂轮，4为双向电机， 5为被修整砂轮，6为修整器，7为修整电机，8为加工座滑轨，9为转盘，10为修整座滑轨。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明，本发明的修整方法的主要过程的示意图如图1所示，其是通过左侧为加工砂轮3磨削工件2(加工电机1带动)部分，当砂轮需要修整时，旋转转盘9切换加工砂轮3与被修整砂轮5后固定转盘9，使右侧被修整砂轮5转至左侧继续工作，而左侧加工砂轮3旋转至右侧用修整电机7带动的修整器6进行修整，修整的同时投入冷却液与修整磨料混合物；以此往复进行，可循环操作。转盘的转动方法可采用机械方法，如由电机驱动的齿轮与转盘轴上的转动齿轮啮合的方法、电机带动的链条与转盘轴上的转动齿轮啮合等等通常采用的方法；而加工电机设置在加工座上，加工座可沿加工座滑轨移动以便于转盘转动时不发生干涉，加工座的移动可采用电机驱动的丝杠与加工座上的丝母座配合，当丝杠与电机连接端固定时，丝杠的转动可带动加工座的来回移动；同样道理，可实现修整座在修整滑轨上的移动；修整液与修整磨料事先混合后，通过循环水系统加入到修整器与修整齿轮间。
实施例1
本实施例的CBN砂轮的在线修整方法，采用以下步骤：
(1)首先用陶瓷结合剂CBN砂轮磨削高速钢工件，CBN砂轮的规格参数如表1所示，高速钢工件的规格参数如表2所示
表1陶瓷结合剂CBN砂轮
| CBN粒度 | CBN浓度(vol％) | 磨削接触面积 | 砂轮磨料层厚度 | 砂轮个数 |
| 100/120 | 75 | 35.6mm<sup>2</sup> | 3mm | 5 |
表2高速钢的规格参数
| 钢号 | 硬度(HRC) | 抗弯强度(GPa) | 冲击韧性(MJm<sup>2</sup>) | 磨削有效面积 |
| W18Cr4V | 65 | 3.8 | 0.3 | 20 |
(2)CBN砂轮磨削工件时，砂轮线速度、工件线速度、工件进给速度如表3所示，共进行5个磨削循环，即5组陶瓷结合剂CBN 砂轮按通过式磨削方式进行工件磨削。
表3磨削工艺参数
| 砂轮线速度 | 工件线速度 | 工件进给速度 | 磨削循环次数 |
| 25m/s | 1m/s | 0.3mm/min | 5 |
修整CBN砂轮时CBN砂轮参数如表1与表3所示，而修整器规格参数如表4所示
表4修整器规格参数
| 修整器直径 | 修整器高度 | 修整器类型 | 修整器线速度 |
| 20mm | 30mm | 青铜结合剂砂轮 | 2m/s |
修整CBN砂轮时混入砂轮间隙的冷却液与修整磨料的规格参数如下表5所示
表5冷却液与修整磨料的规格参数
| 冷却液类别 | 磨料粒度 | 磨料类别 |
| BM-9磨削液 | 80 | 绿碳化硅 |
当CBN砂轮修整后，表6为本实施例磨削前与修整后CBN砂轮的性能指标
表6磨削前与修整后CBN磨砂轮的性能指标
| 序号 | 项目 | 磨削前CBN砂轮 | 修整后CBN砂轮 |
| 1 | 100倍放大镜下1cm<sup>2</sup>面积磨料出刃率 | 98％ | 98％ |
| 2 | 修整前后砂轮硬度(HRC) | 75 | 76 |
注:修整前后砂轮为磨削工件前未使用的CBN砂轮及磨削工件修整后的CBN砂轮
综上实验数据与检测结果可知，本发明是一种能够很好的实现陶瓷结合剂CBN砂轮的在线修整，具有修整效率高、消耗小，修整后出刃高度一致性好，修整均匀，能够循环在线磨削与修整而简单有效的方法。
为证明加工参数的有效区间，进行了更多的实验，如实施例2-4。
实施例2
本实施例与实施例1的方法相同，仅仅下列参数进行调整：
修整磨料采用刚玉；
CBN砂轮的磨削接触面积为100mm2，砂轮磨料层厚度为6mm。
CBN砂轮的磨料粒度为80#，修整磨料的粒度为150#。
CBN砂轮的线速度为40m/s，修整器的线速度为5m/s，工件的进给速度为0.2mm/min。
实施例3
本实施例与实施例1的方法相同，仅仅下列参数进行调整：
修整磨料采用刚玉、碳化硅各50％(体积比)；
CBN砂轮的磨削接触面积为10mm2，砂轮磨料层厚度为1mm。
CBN砂轮的磨料粒度为220#，修整磨料的粒度为600#。
CBN砂轮的线速度为30m/s，修整器的线速度为1m/s，工件的进给速度为0.6mm/min。
实施例4
本实施例与实施例1的方法相同，仅仅下列参数进行调整：
修整磨料采用碳化硅；
CBN砂轮的磨削接触面积为50mm2，砂轮磨料层厚度为10mm。
CBN砂轮的磨料粒度为150#，修整磨料的粒度为400#。
CBN砂轮的线速度为20m/s，修整器的线速度为10m/s，工件的进给速度为0.4mm/min。
Claims (8)
1.一种陶瓷结合剂CBN砂轮的循环在线磨削与修整方法，其特征在于：转盘上设置双向电机，双向电机的两端固定CBN砂轮，一端的CBN砂轮加工工件，另外一端的CBN砂轮被修整；当加工用砂轮需要修整时，转动转盘将用于加工的CBN砂轮与被修整的CBN砂轮进行对换；砂轮修整的方法是：在磨削部位引入的冷却液混合有修整磨料，修整磨料在外部径向磨削压力和冷却液的带动作用下能够很好地嵌入CBN砂轮的结合剂中，使结合剂破碎和磨平的CBN磨料颗粒脱落，实现CBN砂轮的在线修整。
2.根据权利要求1所述的陶瓷结合剂CBN砂轮的循环在线磨削与修整方法，其特征在于：修整磨料的硬度应低于CBN砂轮的磨粒硬度，所述修整磨料的硬度高于陶瓷结合剂的硬度；这样有利于破开CBN砂轮的结合剂，并避免对CBN砂轮中的磨粒造成物理机械损伤。
3.根据权利要求1所述的陶瓷结合剂CBN砂轮的循环在线磨削与修整方法，其特征在于：所述修整磨料的材质可选择刚玉、碳化硅的至少一种。
4.根据权利要求3所述的陶瓷结合剂CBN砂轮的循环在线磨削与修整方法，其特征在于：碳化硅可选择绿碳化硅。
5.根据权利要求1所述的陶瓷结合剂CBN砂轮的循环在线磨削与修整方法，其特征在于：为了保证修整效率，在修整器和修整磨料的机械挤压作用下，使CBN砂轮的结合剂很快地破碎，露出新的刃口，修整磨料的粒度比CBN粒度粗1-3个粒度等级。
6.根据权利要求1所述的陶瓷结合剂CBN砂轮的循环在线磨削与修整方法，其特征在于：CBN砂轮的磨削接触面积为10-100mm2，砂轮磨料层厚度为1-10mm。
7.根据权利要求1所述的陶瓷结合剂CBN砂轮的循环在线磨削与修整方法，其特征在于：CBN砂轮的磨料粒度为80#～220#，修整磨料的粒度为60#～600#。
8.根据权利要求1所述的陶瓷结合剂CBN砂轮的循环在线磨削与修整方法，其特征在于：CBN砂轮的线速度为20-40m/s，修整器的线速度为1-10m/s，工件的进给速度为0.2-0.6mm/min。
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