CBN砂轮在老式磨床中的应用

眭江涛 刘强 王绍增

摘 要：本文主要介绍在机械加工行业中，普通磨床怎样安装CBN砂轮来解决部分高精度产品加工，从而有效利用老旧设备降低生产成本。

关键词：CBN、螺纹磨、动平衡

近年，隨着机械制造业的飞速发展，机械加工设备不断升级迭代，老式设备逐渐被高精度、高效率的新式设备所代替。人们在不断追求更尖端设备的同时，却忽略了老旧设备的挖潜和升级改造，以致使老式设备只能停留在某个阶段原地踏步。而产品不断升级的同时也造成老式设备逐渐被行业所淘汰，虽然历史潮流使然，但淘汰下来的老式设备对于行业来说无疑造成了很大资源浪费。

就机械加工磨削工种来说，随着加工设备的不断发展，普通外圆、内孔磨床逐渐被跟高效的磨床所代替，所加工的产品质量和精度也在不断提高，砂轮的材质也在不断进化，由原来的刚玉砂轮和碳化硅砂轮，到金刚石和CBN砂轮。随着产品要求越来越高，普通磨床所能加工的产品范围也越来越小，最后也终将退出历史的舞台。这些即将被淘汰的设备对于行业内来说也是资源的浪费，尤其是对于一些中小企业来说，这样的资源浪费非常可惜。怎样能够做好这一历史阶段的过渡，减少资源的浪费，利用老式设备，适当的改进，使其能够满足高精度产品的加工，也成为很多中小企业所关注的信息。下面就个人在CBN砂轮在普通磨床上的应用做一介绍。例如：高精度窄槽类零件（液压阀芯）的加工。

窄槽零件的特点

通过对某设备阀芯产品槽特征进行分析，产品材料为不锈钢2Cr13、9Cr18等，槽宽度尺寸为2.3mm～4.Omm之间，深度为0. 8mm～1.5mm，槽根部R尺寸为RO. 13+0.13 0，槽底表面粗糙度要求为Ra0.8～Ra0. 4，其余尺寸公差为0～0.05mm，加工量为0.1mm～0.2mm。

普通螺纹磨床与新式螺纹磨床区别

配置砂轮不同

普通外螺纹磨床配置砂轮为普通刚玉类砂轮，如：白刚玉、棕刚玉、碳化硅、铬刚玉等，根据粒度大小不同，适用于加工不同的材料、不同的表面粗糙度。而对于保证上述槽尺寸精度来说有一定难度，对砂轮的磨损较快，产品的尺寸稳定性相对较差。新式螺纹磨床配置砂轮为金刚石和CBN砂轮，根据粒度大小不同，适用于加工不同的材料、不同的表面粗糙度。此类砂轮的特点为，磨料硬度高，难以磨损，对保证产品的尺寸稳定性较好。

动力区别

普通磨床的动力较小，所装配的砂轮重量较轻。新式螺纹磨床动力大，可装配金属（钢）基体镀附的CBN砂轮。从动力上来说，普通磨床无法装配市场上所售的CBN砂轮。

动平衡功能

普通磨床不具备动平衡功能，新设备在砂轮装配后可自动调节动平衡，所加工的产品尺寸精度较好。

砂轮修整

普通磨床砂轮为普通刚玉类材料，通过砂轮横向运动用金刚石笔修整。而新式螺纹磨床砂轮材料为CBN材料，只能通过专用的砂轮修整器修整。

如何解决CBN砂轮在普通磨床中的应用

通过对此类产品的加工来看，产品的尺寸公差为0～0.05mm，普通螺纹磨即可保证尺寸精度。但从产品加工量0.1mm～0.2mm和槽根部R尺寸RO. 13+0.13 0来看，普通螺纹磨床砂轮材料易磨损，无法保证尺寸的稳定性。因此如果能够CBN砂轮安装在普通磨床上，普通磨床即可实现此类产品的加工，并且加工成本将极大降低。下面通过几方面进行阐述：

砂轮动力

如何解决设备的动力问题呢，首先有两种方法，第一种为加大普通螺纹磨的动力。第二种减小CBN砂轮的重量。而从实用的角度来考虑，减小CBN砂轮的质量是最佳方法。如用铝基体代替钢基体。但通过多次实验，基体镀附CBN材料后多次出现崩碎现象。

通过研究发现，主要原因有两点，第一为粘接剂调配比例，第二铝基体在受热后热胀冷缩，使镀层崩裂。通过不断研究尝试，发现首先铝基体生产完成后进行人工时效，使金相组织变均匀，减小砂轮不同地方膨胀系数不一致，所导致的镀层挤压崩碎。同时不断尝试调节粘接剂比例，达到最佳状态，既能很好粘接磨粒，又能缓冲热变形挤压。

动平衡

普通磨床动平衡的调节主要通过水平仪器来调节，而如果要精确CBN砂轮动平衡的化需要专用动平衡设备来完成，此问题可在购买CBN砂轮时由制造厂来完成。

砂轮修整

对于砂轮的修整来说，普通螺纹磨床可在磨床上加装专用的CBN砂轮修整器，实现较大宽度砂轮修整。或砂轮在新式磨床上修整好后安装到普通螺纹磨床上，用普通磨床机床自带的简易修整器，轻轻修整。

对于上诉窄槽类零件加工来分析，砂轮的宽度较窄，因此也极大降低了CBN砂轮的修整困难程度。非常适合此类窄槽零件的加工。

CBN砂轮在普通磨床上应用的体会

首先，从行业角度来看，市场上没有为普通磨床所配置的CBN砂轮，因此这种方式填补了行业发展的一部分空白。其次，从实用的角度来看，CBN砂轮可以解决部分产品特征的加工，从产品成本上降低很多。而且普通磨床配置CBN砂轮与新式磨床从工艺流程上配合加工，普通磨床加工前端粗加工，而新设备作为后端精加工，从生产效率和产品质量上都有极大的提升。因此这种方式也在现阶段也有一定的推广价值。

（作者单位：石家庄海山实业发展总公司 ）