【期刊论文】CBN砂轮高速磨削磨削力实验研究.pdf

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1、*CBN砂轮高速磨削磨削力实验研究112罗宁黄红武宓海青(1．厦门理工学院厦门361005；2．湖南大学机械与汽车工程学院国家高效磨削工程技术研究中心长沙410082)摘要：本文通过实验分析了CBN砂轮高速磨削三种材料时磨削力的变化情况，针对不同的磨削参数对磨削45钢、2Cr13钢、T10三种材料时磨削力的影响程度进行研究，提出了降低不同材料工件的磨削力的高速磨削工艺参数的优化控制原则。关键词：高速磨削CBN砂轮工艺参数磨削力中图分类号：TG580.61+410前言在磨削研究中，磨削力反映磨削过程的基本特征

2、，是研究磨削过程的重要参数，它与材料显微结构及性能、磨削用量、砂轮特性、材料去除机理、机床刚度以及磨削液的选用等都有密切关系。同时，他对磨削工艺的制定和表面/亚表面损伤都有影响，也是评价材料可磨性优劣的一个重要指标。因此磨削力研究有着重要的理论价值和实际意义。高速磨削的一个重要优点就是能够降低磨削力。CBN砂轮是高速磨削中磨削金属材料的最佳工具。使用CBN砂轮对工件进行高速磨削与普通磨削的机理有很大的不同。在低速域进行磨削时，随着进给量的增加，磨屑增厚，磨削力亦相应增大。在高的磨削速度下，磨屑厚度相对较小，

3、单一磨粒承载较低，磨削力较小。另外，工作台速度、砂轮的参数和状态对磨削力的大小也有不同程度的影响。国内对CBN砂轮高速磨削磨削力的研究比较少。对此，本文在实验的基础上对CBN砂轮高速磨削工艺实验中的磨削力(单位面积法向磨削力)进行了研究，详细分析了砂轮磨削深度、工作台速度、砂轮线速度、CBN砂轮磨粒尺寸等磨削参数对磨削力的影响规律。1实验条件和方法''为了增加同其他工艺实验结果的可比性，本文计算出单位面积法向磨削力F进行对比，F等于实际nn法向磨削力Fn与砂轮磨削试件实际磨削接触面积这两者的比值，实际磨削接

4、触面积等于砂轮工作磨粒接触弧长ls和被磨试件宽度B这两者的乘积。即：'FF=/()lBnnsw1式中ls=éùëûadpse2，ap为磨削深度，dse为当量砂轮直径。'实验测得法向磨削力之后按照上式计算出单位面积法向磨削力F，然后进行比较分析。n1.1磨削条件(1)磨削设备：湖南大学自主研发的150m/s超高速平面磨削试验台，加工范围(长×高×宽(500×50×200)；机床总功率26.37kW；(2)砂轮型号：1*教育部2002年科技攻关重大项目(重大D217)1砂轮一：陶瓷结合剂，CBN砂轮300×16

5、×27×5；结合剂：碳化硼；浓度：200%；砂轮粒度80～100，最高速度125m/s；标记为：

6、A

7、300×16×127×5CBN80/100V200砂轮二：单层电镀CBN砂轮300×16×127×0.5；结合剂：电镀；浓度：200%；砂轮粒度100～120，最高速度150m/s；标记为：

8、A

9、300×16×127×0.5CBN100/120V200(3)工件材料：45钢：淬火HRC34～37；2Cr13：淬火HRC45～47；T10：淬火HRC55～57；(4)测量装置：大连理工大学传感测控研究所开发的

10、YKDM-III99型整体式三向压电磨削测力平台。(5)磨削条件：平面磨削(顺磨)，磨削液为SY－1水基磨削液；磨削速度：60～120m/s；磨削深度：0.005～0.15mm；作台速度：4.5m/min、9m/min；磨削长度：30mm1.2磨削实验高速砂轮出厂时必须做严格的静平衡和动平衡，平衡时使用平衡块保证砂轮静平衡，然后对砂轮做动平衡。加工时用美国SBSBalanceSystem(SB—4500)做砂轮在线动平衡。为了排除实验中砂轮磨损影响，每组磨削实验在砂轮修锐后进行。修锐时先使用碳化硅制动式滚轮

11、修整器(绿色碳化硅砂轮修整器)整形，再用刚玉砂条修锐。CBN砂轮具有很高的材料磨除率，在每组实验完成后对砂轮进行修锐已可以达到比较好的实验效果。2实验结果及讨论'图1～图5是CBN砂轮不同磨削参数下的砂轮单位面积法向磨削力Fn与砂轮磨削深度ap的关系图。图中包含实验中各种磨削参数条件下的实验数据点及由数据点连接的直线。图1中实验采用砂轮一，工件材料为45钢，工作台速度为4.5m/min；图2中实验采用砂轮一，工件材料为45钢，工作台速度为9m/min；图3中实验采用砂轮一，工件材料为2Cr13钢，工作台速度

12、为4.5m/min；图4中实验采用砂轮二，工件材料为2Cr13钢，工作台速度为4.5m/min；图5中实验采用砂轮一，工件材料为T10钢，工作台速度为4.5m/min2.1磨削深度对磨削力的影响’随着砂轮磨削深度ap的增大，砂轮的单位面积磨削力Fn是增大的。从图中可以看出，各数据’点呈上升趋势。Fn随ap增大的原因有：磨削深度ap增大，使得单颗磨粒的最大未变形切削厚度hmax增大，同时参与磨削的有效磨粒数增多，导