【摘要】根據(jù)當(dāng)前加工窄深槽現(xiàn)狀和難題，介紹了一種新型的加工窄深槽磨具的基體設(shè)計，并用有限元對其進行了模態(tài)分析，得出了磨具振動的頻率。
【關(guān)鍵詞】ＣＢＮ磨具； 磨粒粒度； 固有頻率
【中圖分類號】 ＴＧ７４＋９ 【文獻標(biāo)識碼】 Ａ 【文章編號】 １００３－ ７７３Ｘ（２００８）０３－ ０１１４－ ０２
０ 引 言
高精度窄深槽一直是機械加工的難題。以前， 對普通材料零件上的寬度＞２ ｍｍ的窄深槽， 通常是用切口銑刀預(yù)先銑槽， 經(jīng)熱處理后再用較薄的樹脂或陶瓷結(jié)合劑砂輪磨削加工。這種工藝加工效率低、砂輪強度低、剛性差、壽命短， 較難達到高加工精度。采用普通砂輪緩進給磨削工藝， 通過一次磨削熱處理后的工件時可加工出較高精度的窄深槽。對于寬度＜２ ｍｍ的窄深槽，銑削加工時，成本高，精度低；采用普通砂輪緩進給磨削時，砂輪工作部位的厚度很薄，修整量大，磨削和修整時極易破碎，加工成本很高。近年來，電鍍超硬磨料砂輪廣泛用于高精度槽的緩進給磨削。國外已用電鍍ＣＢＮ砂輪在硬度ＨＲＣ４２的４３４０ 鋼件上緩進給磨削出寬１．５２ｍｍ、深６．３５ ｍｍ、帶有 Ｒ為０．３８ ｍｍ 圓角的窄深槽。國內(nèi)也用電鍍ＣＢＮ砂輪在普通鋼材上緩進給磨削出寬１．５ ｍｍ的窄深槽。許多由難加工材料制造的航空零件， 有各種各樣高精度的型槽，特別是飛機渦輪葉片根部高精度齒槽和窄深直槽的加工， 一直是國內(nèi)葉片加工的難點。本文將介紹電鍍 ＣＢＮ 砂輪緩進給磨削窄深槽的磨具基體設(shè)計。
１ 磨具基體的半徑設(shè)計
磨具速度增加，磨削表面粗糙度值減小，這是由于增大砂輪速度會使單顆磨粒未變形、磨屑厚度減小的緣故。高速度磨削可以提高金屬切除率，降低磨削
力、減少功率消耗，可以提高磨削效率。提高ＣＢＮ磨具速度，可使工件表面粗糙度改善；磨具速度越高，工件表面粗糙度越好，切向和法向磨削力下降，這樣就減小了單個磨粒上承受的力， 因而磨具磨損減小、磨削熱可降低。但是磨具速度的增加使磨粒的最大切深減小， 切屑截面面積減小， 同時切削次數(shù)和磨削熱增加，這兩個因素均使堵塞量增加［１］。根據(jù)工藝要求磨具的線速度要到３０ ｍｐｓ以上時，機床轉(zhuǎn)速要能達到６０００ｒｐｍ；為了防止機床振動帶來不利影響，我們一般選�。矗埃埃埃颍穑�。這時，磨具邊緣的線速度ｖ＝πｄｎ。ｄ為磨具直徑，ｎ為機床轉(zhuǎn)速。我們選ｄ＝２００ ｍｍ，計算得ｖ＝４１．９ｍｐｓ，符合加工工藝的速度要求。
２ 磨具基體的厚度選擇
磨具總厚度為２ ｍｍ，考慮到鍍層和底鎳的厚度，設(shè)計的基體厚度 δ＝２－ ２ｄ１－ ２ｄ２。ｄ１為電鍍磨料粒徑，ｄ２為底鎳厚度。一般，底鎳厚度３￣５μｍ，取 ４μｍ。磨料粒度的選擇主要考慮磨削效率和工件表面粗糙度的要求。綜合兩方因素我們選擇１００￣１２０粒度的ＣＢＮ，按照ＧＢ６４０８－ ９８標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)尺寸為１２０￣１５０μｍ，可取最大值１５０μｍ，算得厚度δ＝１．６９２ ｍｍ。但是考慮到砂粒的熱膨脹，根據(jù)經(jīng)驗熱膨脹大概為５μｍ，因此最后的厚度定為δ＝１．６８７ ｍｍ。
３ 磨具基體的建摸和有限元分析
１） 磨具建模和磨具網(wǎng)格劃分后的單元模型
２）進行有限元分析，查看３階固有頻率。
＊＊ ＩＮＤＥＸ ＯＦ ＤＡＴＡ ＳＥＴＳ
ＯＮ ＲＥＳＵＬＴＳ ＦＩＬＥ ＊＊ＳＥＴ ＴＩＭＥ／ＦＲＥＱ ＬＯＡＤ ＳＴＥＰ ＳＵＢＳＴＥＰ ＣＵＭＵＬＡＴＩＶＥ
１ ２ ４７７．２ １ １ １
２ ７ ６６１．８ １ ２ ２
３ ７ ６９６．３ １ ３ ３
（３）各階固有頻率磨具變形情況。當(dāng)磨具以臨界旋轉(zhuǎn)時，磨具基體受到應(yīng)力最大，應(yīng)變最大，到達“臨界”狀態(tài)時，磨具強烈振動，導(dǎo)致磨具壽命下降，甚至破壞磨具［２］。磨具臨界轉(zhuǎn)速和頻率關(guān)系為： ｎ＝６０×ｆ。ｎ為轉(zhuǎn)速（ｒｐｍ）， ｆ 為頻率（Ｈｚ）�？蓪⒛ゾ哳l率轉(zhuǎn)化為臨界轉(zhuǎn)速， 見表１。磨具的工作轉(zhuǎn)速為４ ０００ ｒｐｍ。由表（１）可以看出， 磨具的工作轉(zhuǎn)速遠低于臨界轉(zhuǎn)速。
磨具在這些頻率下，變形量都很小，不會導(dǎo)致磨具在工作時損壞，能夠正常工作。
４ 結(jié) 論
在保證磨具制作工藝條件下，按上述設(shè)計磨具對機床損害少，磨具壽命高， 加工精度也能得到保證。
參考文獻
［１］ 朱山民， 陳已珊．金剛石磨具制造［Ｍ］．北京：機械工業(yè)出版社，２００５．
［２］ 《電鍍用材料和設(shè)備手冊》編寫組．電鍍用材料和設(shè)備手冊［Ｍ］．北京： 國防工業(yè)出版社， １９８９．
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