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      超硬材料砂輪基體未來發展趨勢


      發布日期:(2019/7/30)   點擊次數:1048

      使用高性能的磨削工具,高效率的生產出高附加值、高質量零件對于很多用戶來說已經勢在必行。為此,砂輪采用特殊的基體結合磨料涂層的形式。砂輪的基體一般為鋼的材質,然而,由于鋼的自重過大,在磨削過程中會有一定的弊端。目前,輕量化的基體材料,為絕大部分的磨削應用提供了一個更加合適的解決方案-特別是在汽車行業,軸承行業和醫療器械行業。

      使用CBN砂輪追求更高效的磨削

      現階段,提高磨削工藝的效率,往往只能通過使用更高硬度的砂輪來實現。然而,CBN金剛石超硬磨料的砂輪比傳統的砂輪,例如:剛玉或碳化硅砂輪,要昂貴得多。鑒于這個原因,這類砂輪往往只有幾毫米厚的工作磨料涂層,并附著在金屬或陶瓷的基體上?;w必須滿足一系列的要求,例如:吸收振動、傳導熱量和保證砂輪的穩定性。因此,砂輪生產商一直都非常重視開發和生產創新的高性能基體。

      鋼基體不再是最優方案

      對于汽車行業、軸承行業和醫療器械行業的一些高性能要求的磨削應用, CBN砂輪的工作轉速,甚至會超過100/秒。為此,磨削時的高金屬材料切削率,將對砂輪產生高的機械負載。由于這些原因,在磨削過程中使用鋼基體的CBN砂輪,可以確保磨削加工時,所需要的安全性和剛度。但是,鋼基體的弊端在于它的自重很大,難以搬運和裝卸,特別是對于大尺寸的CBN砂輪,重達100公斤及以上,該砂輪已無法再由手動搬運和裝卸。因此,輔助的搬運和裝卸裝置,必須配備,而且裝卸的時間大大增加,停機時間也相應增加。此外,機床負載增加,特別是主軸上的負載顯著增加,最終導致主軸軸承的使用壽命縮短和維修費用的提高。當砂輪重量超過機床主軸的負載極限時,由于慣性原理,主軸不再能穩定地控制砂輪的加速和減速,整個磨削過程將不再安全。最終,必須額外增加能耗,才能使砂輪達到既定的工作轉速。

      輕量化基體當今的優選方案

      對于這些有高性能要求的磨削應用,使用自重輕的復合纖維基體是一個解決方案。這些碳纖維復合材料的優點是高比強度和低密度相結合,相對于鋼基體,完美解決了砂輪基體過重的弊端。碳纖維基體的CBN砂輪已經廣泛應用于各種曲軸加工或齒輪軸加工,當客戶需要大直徑的砂輪,或者需要使用多個平行砂輪組合拼裝使用時,例如無心磨工藝,碳纖維基體的CBN砂輪就會是一個優選方案。

      與鋼基體相比,碳纖維基體的CBN砂輪可顯著降低砂輪重量至70%以上。這不僅便于搬運和裝卸,還大大減少了機床主軸的負載。碳纖維基體還具有較好的減振性能,可以抵消磨削過程中的不穩定性,有效地改善了磨削表面質量,碳纖維基體還可以運用于較小直徑的的磨削工具(如醫療器械行業中的一些磨削應用)。

      輕量化基體的未來趨勢

      然而,使用碳纖維基體的一個弊端是其軸向剛度低,因此,只能應用于徑向和切向受力的磨削加工工藝中。另外,用于接觸檢測和過程控制的聲頻發射(AE)傳感器,在碳纖維基體上也不再適用?;谏鲜鲞@些提到的原因,以及其它未提及的原因,赫美斯開發了一種全新的砂輪基體。赫美斯這種全新的輕量化的基體,獨特之處在于其是由現代化的制造工藝生產,并可以為不同的磨削應用量身定制。設計和選擇既定的磨削應用工藝,是預測和計算磨削負載的基礎。利用有限元分析方法,可以對不同的砂輪基體設計進行有針對性的強度分析。這樣的話,就可以獲得一個經過特殊載荷優化設計后的輕量級金屬材質的基體。而且,這個金屬材質的基體可以保持和碳纖維基體一樣的重量,與此同時,角切入磨削應用和其它有軸向負載的磨削應用也變成了可能,并且還可以保持使用聲頻發射(AE)傳感技術。

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