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CBN砂轮打造“完美曲轴”

 2013-04-15  683

曲轴是保证发动机正常运转的核心部件,为此,曲轴上的每个部位如法兰端、轴头端、主轴颈和连杆颈都必须经过精确的磨削加工。采用创新结合剂系统的CBN砂轮能为以上应用提供解决方案。其高硬度和耐磨特性,能提供优良的材料去除率和修整间隔。河南富耐克超硬材料股份有限公司是中国CBN磨料和CBN刀具最大的研发制造基地,2013年富耐克为满足不断增加的市场需求,新建厂区12万平方米同时购进德国进口生产设备,使得富耐克的CBN磨料年产量达到8亿克拉。富耐克最新研发生产的CBN超硬刀具在汽车发动机、曲轴、缸套等零部件加工中得到广泛的运用,受到各大汽车零部件生产厂家的一致认可。

曲轴的轴头端和法兰端通常采用相同的磨削加工方式,即砂轮以一定的角度斜向进给进入磨削区域(图2)。该应用的特殊性在于外圆和端面有着不同的磨削接触条件,因此在进行砂轮选型时,需要仔细分析这些差异。

最理想的解决方案是采用两种不同规格的结合剂来制作砂轮,用于磨削外圆的结合剂要比磨削端面的更加耐磨。在磨削端面时,接触面积大,所以砂轮这部分的组织结构必须更加开放,使足够的冷却液顺利进入磨削区域,达到最佳的冷却效果。与此同时带出切屑,从而防止工件出现烧伤。

主轴颈和连杆颈的磨削

正如曲轴的轴头端和法兰端采用相同的磨削方式一样,曲轴的主轴颈和连杆颈的磨削也是大同小异。

自上世纪80年代末期以来,曲轴轴颈的加工方法已经发生了根本的改变。以主轴颈加工为例,当时最好的加工方式是使用所谓的“组合砂轮”磨床加工(一组砂轮同时安装在同一个主轴上)。随着更强劲的CBN砂轮应用到曲轴加工上,实现更高的经济效益成为可能。

针对曲轴连杆颈的磨削,CBN砂轮的应用同样取得了成功。其更多的是采用双磨头磨床进行加工。当然,不可否认的是,能成功的从使用普通砂轮转向CBN砂轮,磨床设计理念的革新起到了决定性作用,这一革新涵盖到修整技术、冷却系统,磨料层清洗等各个方面。与高效率机床的发展同步,曲轴轴颈的设计也在发生改变,这对轴颈的磨削方式也产生了重要影响。

到上世纪90年代中期,通常曲轴除了一个轴颈以外其他所有的轴颈都带有根切槽,而且这些轴颈仅需要进行外圆磨削加工。与之不同,现在的曲轴几乎所有轴颈上的两个侧面、过渡圆角和外圆都需要磨削。

这些新型曲轴轴颈可通过以下三种方法进行磨削:使用与轴颈等宽的砂轮进行切入磨削;使用比轴颈宽度稍窄的砂轮进行靠磨(Kiss Grinding);结合“切入磨削”和“靠磨”进行对角磨削。

作为其解决方案,使用陶瓷结合剂的CBN 砂轮可以很容易且充分地满足这些特殊的加工需求。除了前文所述的一些特性之外,其高度的形状保持性和易修整特性也非常值得关注。圣戈班磨料磨具可根据不同的加工边际条件提供多款结合剂体系:

(1)相对较软的结合剂体系43,能在冷却条件差、修整精度低等不太理想的工况条件下工作;(2)相对更耐磨的结合剂体系41或者95,能够提供最大的材料去除率和最长的修整间隔。

磨削加工中对陶瓷结合剂CBN砂轮的要求千变万化,我们的结论是:对于任何一种应用而言都没有最好的结合剂,只有最适合的结合剂。

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