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陶瓷CBN砂轮磨削轴承内径的试验

日期:2018/12/5
来源:网络

  80年代中后期,德国成功地把陶瓷结合剂CBN砂轮,用于轴承内表面磨削,并已取得良好的经济效益。

  1991年,从德国FAG轴承公司和Winter超硬磨料磨具公司引进了CBN砂轮(牌号分别为:1A1/120×13×8B13×3T0468 10 B64 P10 V 7153 C176 50m/s; VG 1A1-20-15-2-8 B64 V SS2804DKIACV240VZUL-40m/s)。1992年,在无锡产全自动内圆磨床(型号MZ204A)上,对6205轴承内孔进行磨削试验,试验中采用引进的新型回转修整装置修整砂轮。此后,又自行研制成功同类陶瓷CBN砂轮(规格为:1A1/T220×13×8×3 CBN 200/230 V 175 50m/s),为对比国内此类CBN砂轮磨削水平,又对中国S厂提供的陶瓷CBN砂轮(规格为:1A820×13×8CBN 140/170 V 100 50m/s),在相同条件下,进行了磨削内径对比试验。用CBN砂轮磨削轴承内孔及新型回转修整法修整示意图见图1、图2。

 

  1 国内外CBN砂轮规格及试验结果对比

  1.1国内外CBN砂轮规格列于表1

 

  1.2在相同工艺条件下试验结果见表21995.1(85)

 

  2 试验结果对比分析

  2.1磨削比

  磨削比定义是:切除体积与砂轮磨损体积之比,分含修整与不含修整两类,见式1、式3,其计算见公式2.

  磨削比与磨削效益直接和砂轮磨损量及加工效率这两个指标有关,在超硬磨料中,例如:CBN砂轮磨削时,由于磨料极硬,大约是氧化铝硬度的两倍,且砂轮硬度也较高(S-T级),因此,自身磨损极小,再加之其磨粒锋利,切削性能好,故其磨削效率较高,CBN砂轮的磨削比很大,与普通砂轮相比,有时高达200倍之多。FAG公司的CBN砂轮的磨削比最高(G>3000),H厂IK`(G≈2000),其余均在1000以下。详见表2和表3。

  2.2砂轮磨损与寿命

  棕刚玉砂轮磨削6205轴承内径.平均每件磨损量高达10μm,快速的磨损,使砂轮呈不规则状,形位公差很快恶化,导致工件精度下降,每加工一个轴承需修整一次砂轮,这样每片砂轮寿命只有10件,一个班需更换4~5次砂轮。而用陶瓷结合剂CBN砂轮磨削淬硬轴承圈,在较高金属切除率下不易钝化,砂轮磨损很慢,每件磨损量约0.1~0.5μm,比普通刚玉砂轮磨损小10倍之多,而CBN砂轮精确形貌能保持数百个磨削循环无需修整。由表3可知,

 

  国外FAGZ一片CBN砂轮寿命约15373件,国内H厂自行研制生产的IP CBN砂轮寿命达7694件,一片CBN砂轮分别可顶150片和74.7片普通砂轮。据国外文献介绍,FAG公司研制的CBN砂轮每片可加工60000件,比普通砂轮高600倍,用CBN砂轮不仅提高效率,而且降低成本达200%以上。但无论用引进的FAG生产的CBN砂轮或自行研制的CBN砂轮,目前用国内的机床和毛坯加工,每片砂轮总寿命还不是很高。因为国内生产的CBN砂轮成本较高,每片高达110元,普通砂轮每片0.6元,两者相差180多倍,因此CBN砂轮总寿命的提高不能补偿CBN砂轮昂贵的费用增加。再则国内外CBN砂轮两次修整期寿命相差较大,德国FAG生产的CBN砂轮修整期内寿命为132件,而国内只能达到50~60件。

  2.3产品质量

  (1)尺寸分布 CBN砂轮的特征是尺寸1995.1(85)保持性极好,故内径尺寸分散小,内径尺寸分布集中,见图3。

  (2)形位公差Vdp、Vdrnp变化极小,见图4、图5。

 

  综上所述,CBN砂轮磨粒硬度高,自锐能力强,形状保持性好,形位公差小,直线性好,粗糙度低,不易烧伤,产品合格率高,一般均在90%以上,返修品与废品较少,且克服了普通砂轮磨轴承内径出现的“内凸度大”的弊病,提高轴承在主机上的安装质量,CBN砂轮在产品质量方面的提高更显著,是普通砂轮无法相比拟的。在产品质量方面,国外与国内CBN砂轮水平比较接近,无明显差距。

  3 结论

  在相同试验条件下国内陶瓷CBN砂轮磨削轴承内径在生产效率、砂轮寿命等项目上,与国外发达国家CBN砂轮相比差距较大。通过试验分析,有如下主要原因:一是机床方面,目前国内尚无适合于CBN磨削特点的专用机床,现有机床在主轴和机床刚性、进给方式和修整技术及冷却液等方面均不能满足CBN砂轮磨削要求;二是CBN磨料质量不高,CBN砂轮的制造工艺不稳定,存在着砂轮配方适应性问题。因此,CBN砂轮的两次修整期寿命和一片砂轮总寿命均不高,且砂轮成本昂贵;三是轴承零件磨量较大、工人不能熟练掌握CBN磨削技术。因此,CBN砂轮在轴承内表面磨削的推广应用尚不尽人意。但只要联合机床制造、磨料磨具和轴承行业,迅速解决CBN专用机床、磨料磨具质量和成本、轴承毛坯质量、掌握磨削技术等主要问题,CBN砂轮必将在轴承内圆磨削中率先获得推广应用,并获得更大的经济和社会效益,且会在更加广泛领域内代替普通砂轮。

关键字:超硬磨料
[责任编辑:woody]
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