進(jìn)口立方氮化硼砂輪在機(jī)床上的應(yīng)用

山東龍口龍泵燃油噴射有限公司(265700)孫新剛

隨著國家對節(jié)能減排政策要求越來越嚴(yán)格，以及消費者對產(chǎn)品品質(zhì)的追求越來越高，各生產(chǎn)廠家不斷進(jìn)行技術(shù)革新提高產(chǎn)品質(zhì)量。現(xiàn)在，國外磨床向著高速磨削、精密部件專用數(shù)控磨床發(fā)展。我公司從德國勇克公司引進(jìn)了柱塞磨槽專用數(shù)控機(jī)床，該機(jī)床使用立方氮化硼砂輪，采用深切緩進(jìn)磨削技術(shù)以磨代銑，一次進(jìn)料通過A軸和B軸旋轉(zhuǎn)不同的角度可磨削出八個不同部位的深槽。具有精密度高、表面質(zhì)量好等特點，節(jié)省了大量的生產(chǎn)力，提高了生產(chǎn)效率，提升了產(chǎn)品質(zhì)量。現(xiàn)在就立方氮化硼砂輪在勇克數(shù)控專機(jī)中的應(yīng)用方法與各位同行老師交流一下。

立方氮化硼砂輪能承受較高的磨削溫度，因此砂輪的圓周速度可相應(yīng)選高一些，隨著砂輪圓周速度的提高，加工表面粗糙度值相應(yīng)減小，在機(jī)床相關(guān)設(shè)備等加工條件允許的情況下，立方氮化硼砂輪具有向高速磨削發(fā)展的趨勢。勇克機(jī)床主軸采用滾動軸承用永久脂潤滑，采用壓縮空氣密封，防止臟塵進(jìn)入，并采用減壓裝置，用壓力控制器以保證機(jī)床的主軸電動機(jī)僅在有壓縮空氣供給的前提下才能接通，接通壓力 (電動機(jī)啟動)和關(guān)閉壓力 (電動機(jī)停止)由壓力控制器設(shè)置，相當(dāng)于壓力開關(guān)。勇克機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)每分鐘十萬轉(zhuǎn)，可根據(jù)砂輪不同、加工磨削量不同，選擇不同的砂輪速度，砂輪轉(zhuǎn)速越快，表面力度越硬。

勇克機(jī)床根據(jù)生產(chǎn)需要裝有兩個主軸，主軸一使用陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪，耐磨性高、工作時不易發(fā)熱和堵塞、熱膨脹小且易修整，采用金剛石滾輪進(jìn)行修整。此砂輪采用鋼基盤帶鋁合金過渡層，當(dāng)立方氮化硼涂層磨損后，可返回砂輪生產(chǎn)廠家重新加上涂層即可，砂輪基盤可重復(fù)使用，降低了砂輪成本，此砂輪選擇70m/s線速度;主軸二采用鋼基盤金屬結(jié)合劑的立方氮化硼砂輪，結(jié)合強(qiáng)度高、形狀保持性好、使用壽命長、有較強(qiáng)的抗壓能力，加工過程中不需要進(jìn)行修整，此砂輪選擇40m/s線速度。

立方氮化硼砂輪在高溫下會和水發(fā)生水解作用，形成硼酸和揮發(fā)性氣體氮，隨著溫度的升高，水解作用會更加劇烈，因而大大加劇了磨料的磨損，砂輪壽命低于干磨，故用立方氮化硼砂輪磨削時一般不采用水溶性切削液，而采用輕質(zhì)礦物油，如煤油、輕柴油等，以獲得良好的磨削效果。如果必須用水溶性切削液時則應(yīng)加極壓添加劑以減弱水解作用，我們選擇大連歐德公司的高速磨削油。勇克機(jī)床配有專用大型冷卻站，一次可裝3000L磨削油同時供應(yīng)兩臺機(jī)床使用，可單獨控制，有壓縮制冷、制熱裝置，以保持切削油溫度在27～29℃。勇克機(jī)床加工時處于封閉狀態(tài)，冷卻液可達(dá)到16L/s的強(qiáng)流量，以快速冷卻工件，防止工件燒傷，并有效地沖洗砂輪。

新砂輪安裝前要用卡尺仔細(xì)測量砂輪的各個尺寸，找到界面砂輪組，調(diào)出所用的砂輪編號，進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，輸入前要把數(shù)據(jù)輸入鑰匙打開，輸入完畢按啟動鍵，機(jī)床進(jìn)行計算，然后關(guān)閉鑰匙。將砂輪正面向外 (砂輪正面有字)，對準(zhǔn)砂輪軸將砂輪推到底，砂輪反面必須靠緊軸的第二個臺面，將砂輪從左向右旋轉(zhuǎn)以消除間隙，然后安裝上動平衡裝置擰緊固定螺絲。將動平衡上的兩個頂絲卸下，打開砂輪鍵將里面的油甩干，擰上頂絲，然后做砂輪的動平衡，砂輪的動平衡數(shù)值應(yīng)在0.001mm以內(nèi)，否則需重新做動平衡。動平衡做好后，找到界面人工修整，按砂輪修整鍵，機(jī)床開始修砂輪。

立方氮化硼砂輪使用前要根據(jù)加工工件形狀進(jìn)行修形。一般采用碳化硅砂輪進(jìn)行修形，加工平行槽時，將立方氮化硼砂輪夾裝在外圓磨床兩頂尖之間，將外圓磨床頭架主軸轉(zhuǎn)速調(diào)至最低，與碳化硅砂輪呈反方向旋轉(zhuǎn)手動使立方氮化硼砂輪側(cè)面涂層及過渡層部分慢慢靠近碳化硅砂輪輕輕磨削一下，以提高砂輪幾何精度，同時使過渡層表面不超過涂層表面，這樣當(dāng)磨削深度超過立方氮化硼厚度時，過渡層不會產(chǎn)生任何影響。然后將立方氮化硼卸下，反過來安裝磨削另一側(cè)。如加工V形槽時需要將平行砂輪修成V形，如加工45°V形槽時，將立方氮化硼砂輪夾在外圓磨床兩頂尖之間，將砂輪架按刻度旋轉(zhuǎn)45°進(jìn)行磨削，磨削出形狀后，用扇形游標(biāo)量角器測量角度是否準(zhǔn)確，根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整至準(zhǔn)確角度，然后繼續(xù)磨削至預(yù)定尺寸后，將立方氮化硼砂輪卸下，反過來安裝磨削另一側(cè)，至合適尺寸后，修形工作完成。

砂輪修銳是通過旋轉(zhuǎn)的金剛石滾輪直徑一半在Z軸方向的縱向進(jìn)給及X軸方向的橫向進(jìn)給將砂輪修整至相應(yīng)的尺寸。Z軸為進(jìn)給量，X軸為進(jìn)給速度。應(yīng)在保證砂輪表面平整的前提下盡可能提高X軸進(jìn)給速度，修整量越小砂輪表面越光滑，修整量越大砂輪表面越粗糙，冷卻性能越好。修整時金剛石與砂輪同方向，因為同方向修整時，金剛石單粒修整深度要大于反方向修整的深度，即相比較而言，修整較粗，防止燒傷。同方向指兩輪的切點速度方向相同。

修整時固定的轉(zhuǎn)速很重要，金剛石滾輪與立方氮化硼砂輪線速度之比在0.5～0.9之間，粗糙度最理想。速度比小于0.5砂輪表面太光滑，工件容易燒傷，大于0.9砂輪表面太粗糙，加工出工件表面不好。實際應(yīng)用中修整時，選擇砂輪線速度21.8m/s，固定以砂輪最大直徑來計算速度，金剛石滾輪的速度19.4m/s，以金剛石滾輪最大直徑來計算。修整量0.003mm半徑值為準(zhǔn)，循環(huán)修3次。

立方氮化硼砂輪硬度、強(qiáng)度及其他物理力學(xué)性能都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通磨料，可加工用普通磨料磨具難以加工的高硬材料，砂輪形狀、尺寸變化緩慢，自身損耗小，很小修整，可長時間保持鋒利的切削刃，磨削效率高，動力消耗也小。其損耗僅為普通磨料磨具的1%左右，而壽命長，有利于實現(xiàn)磨削自動化。磨削溫度低，磨削表面質(zhì)量高，很少損傷被磨工件的金相組織，可減小燒傷、裂紋等缺陷，可提高工件使用壽命30%～50%。

實際加工成本低，立方氮化硼砂輪價格較貴，但使用壽命長，可縮短加工時間，提高加工效率和表面質(zhì)量，在合理的使用條件下，可獲得良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。