合金零件精密鏡面數控磨削

合金零件鏡面磨削技術

硬質合金是以工具鋼或合金鋼為黏結相，以難熔金屬碳化物為原料，以粉末冶金方法製備而成的 (主要是廁所, 碳化鈦) 作為困難階段. 其組織特徵為鋼基體中彌散分佈著細小的硬質相晶粒. 合金中的硬質相主要賦予材料高硬度和高耐磨性, 而黏結相又賦予材料鋼的性能. 所以, 鋼結硬質合金具有鋼和硬質合金的綜合性能, 並已廣泛應用於各領域.

硬質合金零件的CNC加工本身難度很高, 特別是精密加工. 這是因為硬質相和黏結相的硬度相差很大, 鋼製底座易於拆卸, 且硬點不易去除. 且晶粒很容易從合金表面剝離, 從而在表面形成與硬質相晶粒大小相同的孔隙. 同時, 鋼底座韌性好. 在一定的磨削溫度下, 接觸壓力和相對速度條件, 磨削碎片填充磨粒之間的孔隙, 導致砂輪鋒利地堵塞工件表面並造成燒傷. 所以, 傳統加工方法難以獲得低表面粗糙度, 多級研磨效率低、成本高.

在線電解連續修整的使用 (ELID) 金屬結合劑超細顆粒鑽石砂輪磨削鋼結硬質合金, 表面粗糙度可達約 10 奈米, 而且效率高. 採用ELID鏡面研磨技術精密加工鋼結硬質合金, 很容易獲得低粗糙度的鏡子.

1. ELID研磨技術的基本原理
線上電解修整鏡面研磨是日本1990年代初開發的一種新型超精密加工技術. 它採用鑄鐵或鐵纖維結合劑鑽石或CBN砂輪, 利用電解過程中的陽極溶解現象對砂輪進行線上電解刃磨和磨削. 電解電源採用直流脈衝電源, 電解質採用弱電解質水溶液. 鑄鐵砂輪為陽極. 電解時, 砂輪表面的鐵元素形成Fe2O3氧化膜, 使不能電解的鑽石或CBN磨料從砂輪表面突出. 鈍磨料隨著電解的進行而及時脫落, 使砂輪始終處於鋒利狀態. 同時, 生成的氧化膜起到抑制電解過程持續的作用, 使砂輪的磨損不至於太快. 當砂輪表面的磨粒磨損時, 氧化膜被工件表面刮除去除, 電解過程繼續進行, 並繼續修整砂輪表面. 這是一個循環過程, 不僅避免了砂輪的快速磨損, 還能自動保持砂輪表面的研磨狀態, 如下圖所示.

ELID磨削原理示意圖

2. ELID研磨技術應用於硬質合金

鋼結硬質合金經過鏡面磨削, 工件表面粗糙度Ra=0.003μm～0.011μm. 如果砂輪更細 (W1以上) 用來, Ra值將顯著降低，獲得更好的表面粗糙度.
工件的表面粗糙度不僅與所用砂輪磨料的粒度和種類密切相關, 而且與磨削液的配比也有密切關係. 不同成分和含量的磨削液其化學性質差異很大, 且加工後的表面粗糙度不同.

使用HDMY-110和HDMY-200研磨液, 我們加工光學玻璃, 藍寶石, 淬火鋼, 硬質合金, 金屬陶瓷, 立方氮化硼, 單晶矽片等材質實現鏡面效果. 但對於鋼結硬質合金, 可以達到的鏡面 13 無法處理. 採用專用研磨液HDMY-201和鑽石, CBN混合磨料鐵基砂輪, 其他條件不變的情況下, 鏡面鋼結硬質合金 (14) 被磨碎. 這主要是因為磨削液的成分和含量對電解速度影響很大, 成膜速度, 膜厚, the hardness of the film, and the surface structure and properties of the workpiece to be processed.

According to the different materials to be processed, reasonably adjust the composition and proportion of the grinding fluid, as well as the type and size of the iron-based grinding wheel abrasive, to obtain the best grinding state. So as to get a lower Ra value to meet the requirements of precision machining.