蘇鴻良,李克華,許本超,郜永娟,趙秀香,史林峰,韓雪,孫冠男,王曉東

(鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司,河南鄭州450013)

精密研磨鐵基粉末冶金磨盤的應用研究(下)①

蘇鴻良,李克華,許本超,郜永娟,趙秀香,史林峰,韓雪,孫冠男,王曉東

(鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司,河南鄭州450013)

文章介紹了超硬材料復合磨盤在磨削鐵基粉末冶金方面的應用。通過與國外磨盤磨削性能對比,所研制的復合磨盤可以對鐵基粉末冶金工件進行精密研磨。另外,通過研究發(fā)現(xiàn),磨盤磨料粒度對磨削效率、磨削質量以及磨盤消耗都有較大影響,其中對磨削效率影響最大。在滿足磨削質量的情況下,應該選擇粗粒度磨料。修整環(huán)的參數(shù),對磨盤磨削性能也有重要影響。經過合理選擇和調整磨料粒度,制作的復合磨盤磨削鐵基粉末冶金工件效率高、工件表面精度高,具有較好的市場推廣價值。

復合磨盤;CBN;鐵基粉末冶金

3.1.3 磨料粒度對工件形位精度的影響

在實際生產過程中,工件平行度、平面度也是磨盤磨削質量的一個考核指標。圖5是不同粒度磨盤磨削鐵基粉末冶金工件的平行度-耐用度關系圖,由圖5可以看出:①磨料粒度越小,工件的平行度越好,表面質量越好。170/200磨料磨盤加工工件的平行度最小可達到0.003mm,而W20磨料磨盤加工工件的平行度最小可達到0.001mm;②四種粒度磨盤的鈍化過程均是一個逐漸演變過程,隨著磨削盤數(shù)的增加,加工工件的平行度值逐漸變大,直至需要修整;③不同粒度磨盤隨著磨削盤數(shù)的增加,工件平行度值增大,但各自增加速率差別不大。

圖5 不同磨料粒度磨盤工件平行度-耐用度關系圖Fig.5 The relationship between parallelism of workpiece and durability of grinding discs with different particle size

3.1.4 磨料粒度對磨盤損耗量的影響

隨著磨削盤數(shù)的增加,磨盤也會有一定的消耗,磨盤尺寸的損耗直接決定了磨盤的壽命長短。圖6是不同粒度磨料磨盤在磨削30盤鐵基粉末冶金工件過程中磨盤尺寸損耗量-耐用度示意圖。

由圖6看出:①隨著磨削盤數(shù)的增加,四種粒度磨盤的尺寸消耗量均呈快速減少-緩慢減少的趨勢,主要是因為磨盤經過開刃后,磨削刃較鋒利,磨削效率較高,即磨盤尺寸消耗也較大。隨著磨削過程的進行,切削刃露刃高度逐步降低,磨盤尺寸消耗減小,切削效率也逐步降低,直至出現(xiàn)“磨不動”現(xiàn)象;②相對于粗粒度磨盤來說,細粒度磨盤的磨盤消耗量初期減小趨勢較弱,這主要與磨盤切削刃露刃高度低有關;③不同粒度的磨盤,磨損量不同,230/270磨盤磨損量(11μm/30盤)稍小于W 40(18μm/30盤)。

根據(jù)以上結果我們可以看出,四種粒度的復合磨盤分別適用于不同加工余量要求的鐵基粉末冶金工件的磨削。磨料粒度對加工工件的表面質量、磨削效率以及磨盤損耗影響較大,如粒度大的磨盤耐用度大于粒度小的;粒度大的磨盤工件磨削表面粗糙度值大于粒度小的;粒度大的磨盤磨削效率大于粒度小的,影響程度依次為磨削效率>磨削質量>磨盤耐用度。因此,在實際生產中,我們需要根據(jù)鐵基粉末冶金工件的加工要求,來確定磨盤所用磨料粒度,在提高效率的同時節(jié)省原料,創(chuàng)造最好的經濟效益。

圖6 不同粒度磨盤的尺寸損耗量-耐用度關系圖Fig.6 Wear rate-durability curve of grinding discs with different particle size

3.2 磨床參數(shù)對工件磨削質量的影響

一般來說,雙端面磨床型號不同,磨床所用磨盤型號尺寸會有差異。磨盤外徑尺寸越大,磨盤所磨削的工件數(shù)也越多,實際生產中會大大提高磨盤加工效率。但是,磨盤尺寸越大,磨床轉速及磨盤磨削面積亦將隨之變化,又勢必影響工件磨削質量。圖7是1A2T 1000×56×350×325×6磨盤(磨料粒度為230/270)在SKF-GMM1000型機床上加工鐵基粉末冶金工件的磨削質量數(shù)據(jù),磨床工作參數(shù)為主壓力為0.2MPa,上下盤主軸轉速為18r/min,行星輪轉速30r/min。由圖7可看出,四種工件的表面平行度值均為2μm,粗糙度值均為0.4μm,磨削質量滿足工件要求,且磨盤單位時間內磨削工件數(shù)量增加80%,采用大規(guī)格磨床可大大提高工件加工產能。

圖8顯示的是不同規(guī)格磨盤在不同磨床上磨削同一種鐵基粉末冶金工件的效果。由圖8可以看出,磨盤在SKF-GMM1000磨床上磨削工件精度較好,這一方面與磨盤磨削面積有關,還與磨床磨削參數(shù)也有很大關系。磨床主軸轉速越低,單位時間內磨削工件量較小,可達到精密研磨的效果。不過,兩種磨床均可以實現(xiàn)鐵基粉末冶金工件的精密研磨加工,廠家可根據(jù)工件加工余量及加工精度來選擇相應磨床及磨盤。

圖7 在SKF-GMM1000型磨床上,不同鐵基粉末冶金工件的磨削數(shù)據(jù)Fig.7 Grinding data of the work pieces ground by SKF-GMM1000 machine

圖8 不同磨床對鐵基粉末冶金工件的磨削質量的影響其中1為SKF-GMM700型磨床,2為SKF-GMM1000型磨床Fig.8 Effects of different grinding machines on the grinding quality of work pieces 1 is SKF-GMM700 grinding machine,2 is SKF-GMM1000 grinding machine

3.3 不同修整環(huán)對磨盤磨削效率的影響

圖9表示的是在工件去除量均為0.22mm時,不同修整環(huán)修整后磨盤磨削工件的時間對比圖。因磨盤在磨削鐵基粉末冶金材料過程中會不斷消耗,磨削效率也隨之下降,造成單盤磨削時間增加。當單盤磨削時間增加到剛修整后磨削時間的1.5～2倍時,就需要對其進行修整。

圖9中修整環(huán)分別為A、B、C、D 4種類型,使用的機床及參數(shù)為SKF-GMM700高精度雙端面磨床,主壓力為0.35MPa,上下盤主軸轉速為35r/min,行星輪轉速15r/min,修整時間為15s。

圖9 不同修整環(huán)對磨盤磨削時間的影響(工件去除量為0.22mm)Fig.9 The effects of different dressing wheels on grinding time of disc (The removal amount of work pieces are 0.22mm.).

由圖9可以看出,用A、B修整環(huán)修整后的磨盤鈍化時間較短,磨削效率較低;用C、D修整環(huán)修整后的磨削效率高,單盤磨削時間較短,是A、B修整環(huán)修整后的磨盤磨削時間的1/3左右;其中D修整環(huán)修整后的磨削時間穩(wěn)定0.5min左右;相比較而言,C修整環(huán)修整15s后自身消耗約0.02～0.03mm,較D修整環(huán)的消耗大。因此,D修整環(huán)修整效果較好。

4 磨盤使用情況舉例

本文研制的復合磨盤已廣泛用于以鐵基粉末冶金為材料的扁平或薄片形零件的加工,如冰箱壓縮機閥板、汽車齒輪箱齒圈、鏈輪等。目前復合磨盤的制造精度和磨削性能已達到國際同類產品水平,且已替代相關產品的進口。具體應用效果舉例說明如表3。

表3 鐵基粉末冶金用磨盤的應用效果舉例Table 3 Application examples of grinding disc for iron-based powder metallurgy

5 結論

(1)本文研制的復合磨盤適用于精密研磨鐵基粉末冶金工件,加工精度滿足工件要求,同時可適用于不同磨床以及不同鐵基粉末冶金工件的加工,具有較高的推廣價值。

(2)磨盤的磨料粒度對鐵基粉末冶金工件的磨削效率、磨削質量以及磨盤耐用度影響較大,影響程度由大至小依次為磨削效率、磨削質量、磨盤耐用度。粗粒度磨盤磨削效率較大,磨削精度較小,磨盤耐用度較大,細粒度則相反。因此,合理的選擇和調配磨料粒度,有利于提高磨盤的綜合效率,是提高精密研磨磨盤效率和壽命的重要條件。

(3)修整環(huán)的參數(shù)對磨盤磨削性能有重要影響,本文研究結果表明,在鐵基粉末冶金工件磨削過程中D修整環(huán)對復合磨盤的修整效果較好,磨盤磨削效率大大提高,單盤磨削時間可減少到之前的1/3。

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Application research of millstone on precision grinding iron-based powder metallurgy

SU Hong-liang,LI Ke-hua,XU Ben-chao,GAO Yong-juan,ZHAO Xiu-xiang, SHI Lin-feng,HAN Xue,SUN Guan-nan,WANG Xiao-dong
(Zhengzhou Research Institute for Abrasives&Grinding Co.,Ltd.,Zhengzhou 450013,China)

The applications of ultra-hard grinding disc are introduced in this paper in grinding iron-based powder metallurgy.Compared with grinding performance of foreign product,the grinding disc can precision grinding the iron-based powder metallurgy.In addition,it is found that the millstone grit size has a greater impact on grinding efficiency, quality and millstone consumption,of which the greatest impact on the grinding efficiency.At the case of satisfying grinding quality,we should choose a coarse-grained abrasive. The parameters of dressing wheel can also great impact on the efficiency of grinding disc. Through the optimizing test of reasonable choice and adjustment of abrasive particle size, the grinding disc can grind iron-based powder metallurgy work piece with high efficiency and high precision surface,and has a good marketing value.

composite disc;cBN;iron-based powder metallurgy

TQ164

A

1673-1433(2014)02-0039-06

2014-02-16

蘇鴻良(1987-),助理工程師,從事陶瓷結合劑超硬材料磨盤制造及應用技術的研究開發(fā)。

李克華,653072632@99.com,13838027196。