·金刚石:天然和人造金刚石都可用于磨削。金刚石是碳的一种超高硬度形态,因它对铁有亲合性(钢是铁和碳的合金)而形成快速磨损,所以不适于加工黑色金属材料,但金刚石特别适用于有色金属材料、钛、陶瓷和金属陶瓷的磨削加工。
·立方氮化硼:CBN像金刚石一样,是一种非常昂贵的磨料。一个超硬磨料砂轮的价格比普通磨料的砂轮要贵50倍以上,但其使用寿命比普通砂轮要高100倍以上,即使磨削最硬的钢,也只有轻微磨损。
CBN 最适于加工黑色金属材料,特别是在要求长时间保持砂轮形状的场合,如轴承内滚道的磨削。另外,CBN较适于不经常更换砂轮的工序,因为小批量和砂轮更换,在安装时都要修整,这是导致砂轮消耗的主要因素。因为CBN在高温时和水接触要起反应,并加速磨损,所以磨削液要用乙二醇或油。
二、结合剂’
普通砂轮的结合剂,可以采用陶瓷、树脂或塑料,超硬磨料的结合剂则可用烧结的金属基体或用电镀镍层的办法覆盖到砂轮上。这类砂轮是不渗水的,也无气孔。
金属结合剂和电镀砂轮的磨削液要仔细选择,以防砂轮打滑。打滑时在切削弧处产生的巨大动载液压,会顶举砂轮,导致工件光洁度恶化和加快砂轮磨损。
结合剂和磨料两者的选择密切相关。例如CBN的使用场合一般是要求砂轮在使用期间保持形状不变,并且直至消耗尽才从机床取下。由于CBN的导热性很好,所以用金属结合剂更有利。两者结合起来提供了冷切削的条件。因为切削热通过磨料和砂轮传导,再随冷却液带走的速度,比进入工件要快得多。
金属结合剂有两种形式:电镀和烧结。电镀砂轮是不修整的,它们一开始就制成正确的形状,并一直用至耗尽。烧结金属砂轮通常用电火花修整,然后像电镀砂轮那样装到机床上使用。
烧结和电镀砂轮安装到主轴后的径向跳动应小于0.0125mm。对金属结合剂砂轮来说,减小主轴跳动十分重要。因为磨粒从结合剂上伸出的距离很小,若跳动达到0.025mm,则会发生砂轮的一端已负荷太重而造成过度磨损,另一端则负荷很轻而仍很锋利。
某些电镀砂轮可以制出很小的轮廓圆弧半径(约0.125mm)。但多数电镀砂轮的轮廓圆弧半径大于0.5mm。通常,电镀砂轮运用于高速磨削,而金属烧结砂轮适于磨削陶瓷材料。
整体金属结合剂砂轮对振动、跳动和冷却液流量等工作条件的适应范围很小。假如磨床、工件和夹具的刚性较差,或老机床的轴承状态不佳,并且机床上没有平衡装置,这种条件下使用电镀砂轮就会导致砂轮寿命、工件光洁度和表面纹理方面的问题。根据机床的振动和稳定性等具体情况,有时采用树脂结合剂砂轮要好一些。树脂结合剂对振动有很强的阻尼能力。当然,树脂砂轮的校正和修整涉及的设备和时间,都会增加成本。
陶瓷结合剂使用最为普遍。由于这种结合剂的砂轮带孔洞,使得切削液能有效地进入磨削弧,并有较大的空洞容纳磨屑。同时,使用金刚石工具可方便地将陶瓷结合剂砂轮修至正确形状和磨锐。
附:普通磨料和超硬磨料适用的被加工材料范围:
·氧化铝磨料:淬硬钢、镍基超级合金、高温合金、黑色金属
·陶瓷氧化铝磨料:淬硬钢、镍基超级合金、粘性不锈钢、高温合金
·碳化硅磨料:硬质合金、铝和钛、橡胶聚合物、铜合金、塑料
·金刚石磨料:硬质合金、铝和钛、陶瓷、金属陶瓷
·立方氮化硼磨料:淬硬钢、镍基超级合金、黑色金属
三、砂轮的准备
砂轮的准备包括:安装、平衡、精整和修整。砂轮准备不好,将成为以后很多磨削问题产生的根源。
首先,要按照砂轮制造厂的指导书安装砂轮,保证砂轮在修整前处于较好的原始平衡状态和最小的跳动。第二,安装时要仔细操作以免碰伤砂轮内孔。砂轮内孔在高速旋转时承受巨大应力,搬运和安装失当往往是砂轮启动时导致爆裂的原因。第三,安装陶瓷结合剂砂轮时,必须用纸质垫圈。第四,用平稳的扭矩和松紧度上紧法兰盘。
