曲軸是保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常......



曲軸是保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的核心部件，為此，曲軸上的每個(gè)部位如法蘭端、軸頭端、主軸頸和連桿頸都必須經(jīng)過精確的磨削加工。采用創(chuàng)新結(jié)合劑系統(tǒng)的CBN砂輪能為以上應(yīng)用提供解決方案。其高硬度和耐磨特性，能提供優(yōu)良的材料去除率和修整間隔。
曲軸上的磨削加工部位
曲軸是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，在轎車、卡車、摩托車、船舶、航模、剪草機(jī)的引擎中，起著承受沖擊載荷和傳遞動(dòng)力的重要作用。
正如發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛的應(yīng)用范圍一樣，曲軸磨削對(duì)磨料磨具的要求亦千變?nèi)f化，其根本原因在于曲軸上需磨削的部位不同，分別包括：軸頭端；主
軸頸(含止推面主軸頸)；連桿頸；法蘭端。 曲軸軸頭端和法蘭端的磨削 斜向切入磨削
曲軸的軸頭端和法蘭端通常采用相同的磨削加工方式，即砂輪以一定的角度斜向進(jìn)給進(jìn)入磨削區(qū)域(圖2)。該應(yīng)用的特殊性在于外圓和端面有著不同的磨削接觸條件，因此在進(jìn)行砂輪選型時(shí)，需要仔細(xì)分析這些差異。
圖2 斜向切入磨砂輪，采用了兩種不同規(guī)格的結(jié)合劑
圖3 陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪加工曲軸
最理想的解決方案是采用兩種不同規(guī)格的結(jié)合劑來制作砂輪，用于磨削外圓的結(jié)合劑要比磨削端面的更加耐磨。在磨削端面時(shí)，接觸面積大，所以砂輪這部分的組織結(jié)構(gòu)必須更加開放，使足夠的冷卻液順利進(jìn)入磨削區(qū)域，達(dá)到最佳的冷卻效果。與此同時(shí)帶出切屑，從而防止工件出現(xiàn)燒傷。
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解決方案
陶瓷結(jié)合劑CBN 砂輪恰恰可以滿足這些不同需求。它在內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)上如物理硬度、組織度、磨料濃度等方面擁有非常廣泛的選擇范圍。而就在幾年前，由于它們的很多物理特性如收縮率等的不同，僅有幾種陶瓷結(jié)合劑能夠被燒制在一起。 圣戈班集團(tuán)高功能材料部在世界各地研發(fā)中心的科研人員經(jīng)過長時(shí)間努力，共同開發(fā)出了一種最新的結(jié)合劑——N7。這種新結(jié)合劑的特性主要
有以下三點(diǎn)：對(duì)超硬磨料有著極好的固結(jié)能力；極好的“結(jié)合劑鏈”形狀保持性；高硬度和耐磨性。
由于這些特性，現(xiàn)在的磨料層與過去相比，“結(jié)合劑鏈”更薄但是固結(jié)強(qiáng)度卻并未改變。如此一來，組織結(jié)構(gòu)更開放了，磨削過程中產(chǎn)生的熱量更少了——燒傷問題便迎刃而解。
在眾多不同的應(yīng)用中，比如在對(duì)應(yīng)不同的工件材質(zhì)、加工余量以及表面品質(zhì)要求方面的實(shí)踐都已證明，N7的這些特性能有效解決曲軸磨削加工中的難題。
主軸頸和連桿頸的磨削正如曲軸的軸頭端和法蘭端采用相同的磨削方式一樣，曲軸的主軸頸和連桿頸的磨削也是大同小異。
自上世紀(jì)80年代末期以來，曲軸軸頸的加工方法已經(jīng)發(fā)生了根本的改變。以主軸頸加工為例，當(dāng)時(shí)最好的加工方式是使用所謂的“組合砂輪”磨床加工(一組砂輪同時(shí)安裝在同一個(gè)主軸上)。隨著更強(qiáng)勁的CBN砂輪應(yīng)用到曲軸加工上，實(shí)現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)效益成為可能。
針對(duì)曲軸連桿頸的磨削，CBN砂輪的應(yīng)用同樣取得了成功。其更多的是采用雙磨頭磨床進(jìn)行加工。當(dāng)然，不可否認(rèn)的是，能成功的從使用普通砂輪轉(zhuǎn)向CBN砂輪，磨床設(shè)計(jì)理念的革新起到了決定性作用，這一革新涵蓋到修整技術(shù)、冷卻系統(tǒng)，磨料層清洗等各個(gè)方面。與高效率機(jī)床的發(fā)展同步，曲軸軸頸的設(shè)計(jì)也在發(fā)生改變，這對(duì)軸頸的磨削方式也產(chǎn)生了重要影響。
到上世紀(jì)90年代中期，通常曲軸除了一個(gè)軸頸以外其他所有的軸頸都帶有根切槽，而且這些軸頸僅需要進(jìn)行外圓磨削加工。與之不同，現(xiàn)在的曲軸幾乎所有軸頸上的兩個(gè)側(cè)面、過渡圓角和外圓都需要磨削。
這些新型曲軸軸頸可通過以下三種方法進(jìn)行磨削：使用與軸頸等寬的砂輪進(jìn)行切入磨削；使用比軸頸寬度稍窄的砂輪進(jìn)行靠磨(Kiss Grinding)；結(jié)合“切入磨削”和“靠磨”進(jìn)行對(duì)角磨削。
作為其解決方案，使用陶瓷結(jié)合劑的CBN 砂輪可以很容易且充分地滿足這些特殊的加工需求。除了前文所述的一些特性之外，其高度的形狀保持性和易修整特性也非常值得關(guān)注。圣戈班磨料磨具可根據(jù)不同的加工邊際條件提供多款結(jié)合劑體系：
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(1)相對(duì)較軟的結(jié)合劑體系43，能在冷卻條件差、修整精度低等不太理想的工況條件下工作；(2)相對(duì)更耐磨的結(jié)合劑體系41或者95，能夠提供最大的材料去除率和最長的修整間隔。
結(jié)語
磨削加工中對(duì)陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪的要求千變?nèi)f化，我們的結(jié)論是：對(duì)于任何一種應(yīng)用而言都沒有最好的結(jié)合劑，只有最適合的結(jié)合劑。