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  • GC杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮实验研究

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    内容提示: 文章编号: 1006 - 852X (2003) 05 - 0028 - 03GC 杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮实验研究!RESEARCH ON DRESSING EXPERIMENT ON DISH DIAMONDGRINDING WHEEL WITH GC CUP WHEEL李亚非赵文祥王西彬(北京理工大学机械与车辆工程学院, 北京, 100081)Li YafeiZhao WeixiangWang Xibing(Beijing Uniuersity of Technolog,Beijing 100087 China)摘要: 本文对 GC 杯形砂轮修整树脂结合剂碟形金刚石砂轮进行了实验研究, 实践了一种新的端面修整方式。实验从磨削几何学的角度研究了杯形砂轮端面修整金刚石砂轮端面的影响, 分析了端面磨削时接触弧长的特点; 对不同主轴转速、 砂轮...

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    文章编号: 1006 - 852X (2003) 05 - 0028 - 03GC 杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮实验研究!RESEARCH ON DRESSING EXPERIMENT ON DISH DIAMONDGRINDING WHEEL WITH GC CUP WHEEL李亚非赵文祥王西彬(北京理工大学机械与车辆工程学院, 北京, 100081)Li YafeiZhao WeixiangWang Xibing(Beijing Uniuersity of Technolog,Beijing 100087 China)摘要: 本文对 GC 杯形砂轮修整树脂结合剂碟形金刚石砂轮进行了实验研究, 实践了一种新的端面修整方式。实验从磨削几何学的角度研究了杯形砂轮端面修整金刚石砂轮端面的影响, 分析了端面磨削时接触弧长的特点; 对不同主轴转速、 砂轮参数、 进给速度几方面做了对比试验, 结果表明: GC 杯形砂轮对超硬磨料砂轮有良好的修整作用, 并以脱落的GC 磨粒对结合剂桥的冲击与研磨为主要方式; 修整效率决定于 GC 粒度、 主轴转速, 在粗粒度、 中等转速下修整效率最高, 进给速度对修整效率影响不大; 在磨削过程中, 应根据其他参数的变化调节 GC 砂轮与金刚石砂轮的中心偏移量 H,偏移量小, 修整效率高。关键词: GC 杯形砂轮; 接触弧; 冲击; 粒度; 研磨; 偏移量中图分类号: TG74文献标示码: AAbstract:A dressing experiment on dish diamond grinding wheeI with GC cup wheeI was carried out and studied. Based on thegeometricaI modeI,researches were made on the effect of the grinding characteristics of side grinding and input parameters on the Iengthof the cut- in Iine with different principaI axis speeds and wheeI parameters and feeding speed. It is concIuded that the dressing effect ofGC cup wheeI on the diamond-grinding wheeI is efficient enough. The main dressing pattern is expressed in grinding and impacting actionby the torn Ioose GC grains onto the bond bridge of the diamond grinding wheeI. The grinding efficiency is determined by granuIarity andprincipaI axis speeds,and is improved greatIy with coarse granuIarity and middIe principaI axis speed,whiIe the feeding speed does IittIeon it. The offset H between cup wheeI and diamond wheeI shouId be adjusted according to the change of other parameters,and thedressing efficiency increases with the offset H decreased. words: GC cup wheeI;Iength of the cut-in Iine;imparting;abrasive grinding;granuIarity;offset1前言本文针对国营 617 厂在 Y7125 型磨齿机上加工渐开线硬质合金插齿刀所用碟形金刚石砂轮的修整, 寻求高效、 适用、 经济的加工方法, 重点研究了 GC 杯形砂轮修整树脂结合剂金刚石砂轮的修整工艺。在磨制硬质合金插齿刀过程中, 砂轮工作表面的磨粒逐渐磨钝, 使磨削力增大, 磨削温度上升, 发生颤振, 从而影响插齿刀的表面完整性, 同时砂轮的损耗也会使砂轮工作表面丧失正确的几何形状, 使展成运动精度降低, 加工质量无法保证。其中最为关键的是维持砂轮工作表面的几何形状以确保展成运动精度, 因而对砂轮的平面度和砂轮端面与砂轮主轴的垂直度要求很高。据此我们选定砂轮的端面跳动和径向跳动的变化率 (即曲线斜率) 作为评价修整效果的主要依据, 以保证砂轮表面正确的几何形状, 完成展成运动磨削。2修整原理与修整方式修整包括修形与修锐。对普通磨料砂轮来说, 整形与修锐可同时进行。而对于超硬磨料砂轮, 尤其是结合剂密实型的超硬磨料砂轮, 整形与修锐一般分两步进行。GC 杯形砂轮修整金刚石砂轮的机理, 主要是修整过程中从杯形砂轮上脱落的磨粒对金刚石磨粒和结合剂桥的冲击以及研磨作用从而产生修整效果。修整效率同脱落的磨粒大小有密切关系。GC 杯形砂轮与碟形金刚石砂轮之间的几何关系及运动形式如图 1 所示。杯形砂轮与碟形金刚石砂轮以一定转速运动, 在一定磨削量 ap下, 以 f 进给量来回进刀。由于 GC 的硬度低于金刚石, GC 颗粒脱落, 在压力下对金刚石颗粒及其结合剂进行冲击与研磨, 使金刚石砂轮表层结合剂破碎, 已磨损金刚石颗粒脱落,露出新的锋利的金刚石颗粒, 完成研磨过程。砂轮间的接触弧长度是重要的修整基本参数之一, 它可按几何接触长度、 运动接触长度及真实接触长度来定义。几何接触长度是由砂轮与工件的接触模型通过几何算法推出的砂轮与工件的接触弧长度。运动接触长度仅仅考虑了运动参数的影响, 而2003 年 10 月金刚石与磨料磨具工程Oct. 2003总第 137 期第 5 期Diamond Abrasives EngineeringSeriaI. 137N"" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "o.5! 国防科技预研项目 (项目编号: 40402030106) 图 1杯形砂轮与金刚石砂轮的几何关系和运动形式真实接触长度则全面地考虑了运动参数、 砂轮和工件的弹性变形、 塑性变形、 热变形以及砂轮表面的磨粒分布的随机性等因素。本文仅研究砂轮间的运动接触弧长度 L[1]GC 颗粒脱落后, 其运动轨迹由绕杯形砂轮的旋转运动, 绕金刚石砂轮的旋转运动, 杯形砂轮沿金刚石砂轮径向运动这三种运动合成。由于杯形砂轮沿金刚石砂轮径向运动速度相比前两种运动速度相比非常小,在此不予考虑。如图 1, 设一颗 GC 颗粒由 A 点脱落后, 进入磨削层进行修整, 砂轮转过!角后由 B 点离开。根据相对运动原理, GC 磨粒运动轨迹方程为:X = Rc· cos"y = Rc· sin"1 rg· sin!式中rg— — —GC 颗粒到杯形砂轮中心距离;Rc— — —GC 颗粒到金刚石砂轮中心距离;!— — —杯形砂轮转动的角度;"— — —金刚石砂轮转动的角度;H、 T— — —杯形砂轮相对金刚石砂轮的距离;已知杯形砂轮转速# g, 金刚石砂轮转速# r, 可得:[2]。(1)!=# g# r"(2)将 (2) 带入 (1) , 经微分后由cL=cX21 cy!2可得cL=R2c1 2Rcrg# g# rcos"· cos# g# r"+ r2g#2g#2rcos2# g# r!"c"因为!,"很小, cos""1, cos!=# g# r""1所以cL =Rc1 rg# g#()rc", 积分可以得到砂轮间的运动接触弧长度:L= Rc1 rg# g#()r·"(3)由于"很小,""sin""HRc, 代入式 (3) , 可得接触弧长L= Rc1 rg# g#()r·HRc(4)由上式可以分析出砂轮转速与杯形砂轮相对金刚石砂轮的偏移量 H 对磨削接触弧长 L 有直接的影响。另外由于切入线上各点到砂轮中心距离 Rc, rg各不相同, 又因为切入线上各点滑移速度方向不同, 所以各磨粒磨削运动轨迹方向也各不相同。当杯形砂轮沿金刚石砂轮径向移动时, 便形成交叉的磨削效果, 使修整面更加均匀, 提高了修整质量。脱落的 GC 磨粒在研磨中逐渐消耗, 在一定尺度下将不起冲击、 研磨作用, 其接触弧不宜过长, 而 GC砂轮中心相对金刚石砂轮中心偏移量 H 对接触弧长有直接影响, 不宜过大, 应根据其他参数的变化调节GC 杯形砂轮与金刚石砂轮的中心偏移量 H。!试验及分析实验采用 60 # 、 120 # 两种 GC 杯形砂轮, 分别在低、 中、 高速下同金刚石砂轮端面向对进行修整, 以径向运动一个来回为一次修整, 以砂轮表面跳动为实验结果, 从砂轮参数、 主轴转速、 进给速度三方面进行了对比试验。实验条件如表 1。表 "实验条件机床C620, 电机功率 3.5kW, 无级变速碟形金刚石砂轮树脂结合剂, 100%浓度, 100%粒度GC 杯形砂轮$75, 粒度 60 # 、 120 #砂轮机 MOD32130.12kW, 3000r/min· 相同主轴转速、 不同粒度 GC 砂轮的对比试验在相同进给量下, 在 200r/min、 500r/min、 800r/min三种转速下, 分别用 60 # 、 120 # GC 砂轮对金刚石砂轮作对比修整试验。如图 2, 60 # 砂轮均比 120 # 砂轮有更高的修整率, 周向、 径向跳动变化更大, 效率更高; 而两者的消耗量却相近, 这说明粗粒度杯形砂轮相比细粒度杯形砂轮有更高的修整效率。由于修锐的主要过程是研磨过程, GC 磨料并不是磨削到最后尺寸才脱落, 而是在被磨到一定程度就脱落了, 脱落的 GC 颗粒的粒度大小对冲击结合剂桥有重要的影响, 脱落的 GC 磨料尺寸越大, 去除结合剂的能力也越大, 因此修整比也越大。另外磨粒切削深度越大, 修整时作用于 GC 磨料上的力也越大, 因此脱落的 GC 磨料的尺寸越大, 提高了修整效率[2]· 相同粒度 GC 砂轮、 不同主轴转速的对比试验金刚石砂轮与杯形砂轮的速度比对修整效果同样有显著的影响。本试验从实用角度出发选用磨刀用砂轮机改制而成。主轴分别以高、 中、 低三种速度进行对比试验。试验结果如图 3。[3][4][5]。92第 5 期李亚非等: GC 杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮实验研究 图 2不同砂轮修整效果如图 3, 60 # 、 120 # 砂轮在高、 中、 低三种转速下有不同的修整效率, 在 800r/min 高速下, 金刚石砂轮周向、 径向跳动修整量小, 修整率低; 而在 200r/min、 500r/min 速度下, 周向、 径向跳动修整量大, 修整效果明显,其中 500r/min 修整效率最高。砂轮修整也可看成是磨削运动, 视金刚石砂轮为磨具, GC 杯形砂轮为工件,主轴高速转动时金刚石砂轮主要起磨削作用, GC 磨粒无法有效完成研磨过程, 同时 GC 砂轮消耗过大; 低速运行时, GC 磨粒运动接触弧较稀疏, 交叉磨纹效果不好, 脱落 GC 磨粒较少, 研磨效果较弱; 可知, 中等速度修整效率最高。!结论通过对 GC 杯形砂轮修整蝶形金刚石砂轮的试验研究, 得出的主要结论如下:(1) 接触弧长度对修整质量有直接影响, 杯形砂轮与金刚石砂轮中心应尽量在同一高度, 偏移量 H 直接影响 GC 磨粒的接触弧长度, 偏移量小, 修整效率高。(2) 粗粒度杯形砂轮的修整效率高, 其脱落的颗粒越大, 修整效率越高, 金刚石砂轮表面上颗粒突出高度越大, 磨削刃越锋利。(3) 金刚石砂轮转速对修整效果影响明显, 高速与低速下都不利于修整, 杯形砂轮消耗较快, 中速下修整效率最高。图 3不同转速修整效果(4) 本文采用的 GC 杯形砂轮与蝶形金刚石砂轮的面对面修整是一种经济、 适用与高效的修整方式。参考文献[1] 周胜、 潘贤君、 冯宝富、 胡国芳、 蔡光起. CBN 杯形砂轮端面磨削轧棍的磨削几何学分析, 2003, 3 (135) : 25 - 28[2] 李波民.赵波, 实用磨削技术 [M] . 机械工业出版社, 1996.[3] 庄司克雄. 陶瓷结合剂金刚石砂轮的修整研究![J] . 金刚石与磨料磨具工程, 1992,(5) .[4] 庄司克雄, 陶瓷结合剂金刚石砂轮的修整研究"[J] . 金刚石与磨料磨具工程, 1992,(6) .[5] 庄司克雄, 陶瓷结合剂金刚石砂轮的修整研究#[J] . 金刚石与磨料磨具工程, 1993,(1) .第一作者简介: 李亚非, 男, 1975 生, 工学硕士, 北京理工大学机械与车辆学院, 主要研究方向: 超硬磨削加工技术。(收稿日期: 2003-06-29)(编辑: 王孝琪)03金刚石与磨料磨具工程总第 137 期 GC杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮实验研究GC杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮实验研究作者:李亚非, 赵文祥, 王西彬作者单位:北京理工大学机械与车辆工程学院,北京,100081刊名:金刚石与磨料磨具工程英文刊名:DIAMOND & ABRASIVES ENGINEERING年,卷(期):2003(5)被引用次数: 参考文献(5条)参考文献(5条)5次 1.周胜;潘贤君;冯宝富;胡国芳 、蔡光起 CBN杯形砂轮端面磨削轧棍的磨削[期刊论文]-几何学分析 2003(03)2.李波民;赵波 实用磨削技术 19963.庄司克雄 陶瓷结合剂金刚石砂轮的修整研究Ⅰ 1992(05)4.庄司克雄 陶瓷结合剂金刚石砂轮的修整研究Ⅱ 1992(06)5.庄司克雄 陶瓷结合剂金刚石砂轮的修整研究Ⅲ 1993(01) 本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1. 赵文祥.庞思勤.张丙鹏.杨洪建.王西彬.Zhao Wenxiang.Pang Siqin.Zhang bingpeng.Yang Hongjian.Wang Xibin D杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮试验研究[期刊论文]-金刚石与磨料磨具工程2006(3)2. 于晓娟.赵文祥.王西彬.Yu Xiaojuan.Zhao WenXiang.Wang Xibin 金刚石微粉烧结棒与杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮的对比试验研究[期刊论文]-工具技术2005,39(5)3. 庄艺锋.ZHUANG Yifeng 球形外表面轴承套圈端面磨削技术[期刊论文]-黄石理工学院学报2008,24(4)4. 赵恒华.韦丽娃.张燕.高兴军.宿崇.蔡光起.ZHAO Heng-hua.WEI Li-wa.ZHANG Yan.GAO Xing-Jun.XU Chong.CAIGuang-qi 金刚石和CBN超高速冲击磨削Q235A实验研究[期刊论文]-石油化工高等学校学报2005,18(2)5. 吕永江.L(U) Yong-jiang 轴承套圈端面磨削烧伤的无损检测[期刊论文]-轴承2006(2)6. 曲茂章.陈开发.杨晓枫 四柱万能液压机小流量加压装置[期刊论文]-金刚石与磨料磨具工程2002(4)7. 阎秋生.张自强.庄司克雄 杯形CBN砂轮端面磨削的自锐过程分析及磨削效果改善[期刊论文]-机械科学与技术2001,20(6)8. 张丙鹏.赵文祥.王西彬.栗勇.Zhang Bingpeng.Zhao Wenxiang.Wang Xibin.Li Yong 金刚石微粉烧结棒和D、GC杯型砂轮修整碟型金刚石砂轮对比研究[期刊论文]-金刚石与磨料磨具工程2005(5)9. 彭伟.高涛.姚春燕.Peng Wei.Gao Tao.Yao Chunyan 光固化树脂结合剂锯片结合机理及其应用研究[期刊论文]-中国机械工程2006,17(20)10. 两种新型金刚石磨具[期刊论文]-金刚石与磨料磨具工程2000(6) 引证文献(5条)引证文献(5条)1.张丙鹏.赵文祥.王西彬.栗勇 金刚石微粉烧结棒和D、GC杯型砂轮修整碟型金刚石砂轮对比研究[期刊论文]-金刚石与磨料磨具工程 2005(5)2.于晓娟.赵文祥.王西彬 金刚石微粉烧结棒与杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮的对比试验研究[期刊论文]-工具技术2005(5)3.张丙鹏.赵文祥.王西彬 GC杯型砂轮粒度与金刚石砂轮修整效率间的关系建模[期刊论文]-工具技术 2006(4)4.张丙鹏.赵文祥.杨洪建.王西彬 碟型金刚石砂轮修整系统稳定性分析及修整装置的改进[期刊论文]-工具技术 2006(5)5.赵文祥.庞思勤.张丙鹏.杨洪建.王西彬 D杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮试验研究[期刊论文]-金刚石与磨料磨具工程2006(3) 引用本文格式:李亚非.赵文祥.王西彬 GC杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮实验研究[期刊论文]-金刚石与磨料磨具工程2003(5)

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