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国内外磨料磨具技术简介

概述

近年来，砂轮、控制、测量和振动等技术发展迅速，轴承磨削新技术与工艺装备也随之不断得到应用：（1）普遍采用高速磨削技术，内表面磨削时砂轮的线速度可达60—80m/s；外表面磨削时砂轮的线速度可达120m/s。（2）高速磨削机床均采用了砂轮动平衡装置以弥补高速磨削所产生的砂轮不平衡量。（3）在轴承套圈磨削中采用CBN砂轮磨削技术。其磨耗比高达4000—10000，相当于普通砂轮的150倍左右，磨削效率极高，尤其适宜于自动化高速磨削。（4）世界上各机床制造厂纷纷采用人造花岗岩作为制造轴承磨床床身的材料。（5）头架主轴和轴承磨床砂轮主轴借助于变频器，通过PC或CNC编程控制装置，可无级调速以获得最大的切削量、最佳的加工质量和保持砂轮线速度的恒定。（6）切入磨削技术发展日臻完善，测量反馈（电感主动测量）系统中计算机的应用，使得切入磨削、尺寸测量和反馈控制成为一个闭环系统。（7）轴承套圈磨床液压系统也进行了更新，普遍使用变量叶片泵，使液压油的工作温度控制在高于室温5℃的水平，克服了液压系统对机床工作精度和产品加工精度的影响。（8）在同一台磨床上对两个工序进行合并磨削的复合磨削技术已在轴承套圈磨削中得到应用，既保证了较高的加工精度，又大大提高产品的加工效率。（9）PC与CNC控制技术在轴承套圈磨床的控制系统中大量采用，CNC系统可对轴承套圈磨床各机构的动作和整个加工循环参数进行编程控制、储存和修改；砂轮修整器通过NC坐标实现直线或圆弧砂轮成形修整的要求。

在磨加工设备方面，我国轴承行业广大科研人员已经研制出一批较为先进的轴承套圈磨床，其特点为：用大功率、高刚度和性能稳定的砂轮轴，砂轮磨削速度可达60m/s以上；采用电磁无心夹具；采用砂轮成行修整切入式磨削；尺寸控制采用主动测量仪；机床导轨大都采用预载荷十字交叉滚子导轨，刚性好，重复定位精度高；进给采用步进电机滚子丝杠，进给精度高；电器控制采用可编程序控制器；机床具有自动上下料装置；主轴润滑采用油雾或油气润滑方式；全封闭式防护罩，安全美观。

国外轴承套圈磨床普遍具备以下特点：

(1)全自动轴承套圈磨床，可单机也可列入自动线。

(2)采用模块化设计，可根据不同的磨加工对象产生若干变型。

头架、砂轮架划板采用预加载荷滚子导轨、减摩贴塑导轨等。由步进电机、滚珠丝杠、微处理程序控制器或由永磁直流伺服电机、滚珠丝杠、CNC装置控制滑板运动。

采用高速磨削，外表面磨削时砂轮的线速度可达120m/s；内表面磨削时，砂轮的线速度可达60m/s以上。

砂轮成形修整，切入式磨削。

机床尺寸控制采用主动测量仪。

机床控制系统采用可编程序控制器或CNC装置。

从上述特点可以看出，现代的轴承套圈专用磨床在向“高速、高效、高精度、自动化”的方向发展。

磨料磨具介绍

磨料磨具是推动磨削加工技术发展的十分关键的因素，提高磨削加工技术，同正确选择和使用磨具是密切相关的。

第一节磨料的性能

磨料是构成磨具的主要原料，分天然磨料和人造磨料两种。天然磨料大都是矿产，主要有天然刚玉、天然刚砂、石榴石硅砂、天然金刚石等，人造磨料主要包括刚玉系磨料、碳化物系磨料及超硬磨料等三大类。为适应各种工件材料加工的需要，磨料应具备以下基本性能：硬度、韧性、强度、热稳定性、化学稳定性。

一、各种刚玉的性能

在所有磨料中，刚玉的类型最多。根据不同的生产方法，通过特殊的添加以及通过附加机械及热处理而生产出各种类型的刚玉，在磨削技术上能充分利用其特殊性能。刚玉一般列在常用磨料硬度值表的底部，但因其具有许多不同的类型，耐热性与耐化学性能各异，尤其因其价格便宜，是最常用的磨料。

表1几种主要磨料的特性

磨料

化学成分

努氏硬度

GPa

耐热性

℃

与熔剂反应

℃

价格指数

金刚石

立方氮化硼

碳化硅

刚玉

C

BN

SiC

Al2O3

56—102

42—46

19—26

17—20

达800

达1200

达1400

达2000

—

自700起

自750起

自1100起

约800

约1500

约1.5

1

表2不同颗粒形状刚玉的特性

磨料颗粒形状堆积比重，g/cm3相对韧性％

白刚玉尖锐形1.6140

白刚玉立方体1.7952

铬刚玉尖锐形1.6644

铬刚玉立方体1.8156

普通刚玉尖锐形1.8446

普通刚玉立方体