1.砂輪的傳統(tǒng)加工方法有哪些缺點(diǎn)？
砂輪經(jīng)過(guò)焙燒和固化等工序后，其尺寸、形狀和各表面相互位置精度，均達(dá)不到使用的技術(shù)要求，必須經(jīng)過(guò)車(chē)削、研搓和磨削。使用砂輪的單位也因生產(chǎn)急需和砂輪的規(guī)格與使用要求不符，也須車(chē)削。由于客觀(guān)技術(shù)原因，國(guó)內(nèi)外大都采用傳統(tǒng)的刀碗來(lái)車(chē)削。在用它加工的過(guò)程中，砂輪以較高的線(xiàn)速度(300～400m/min)帶動(dòng)淬火的45號(hào)鋼薄壁刀碗旋轉(zhuǎn)，并進(jìn)行走刀，將砂輪的多余量去除。由于被加工的砂輪與刀碗高速旋轉(zhuǎn)，造成加工中的粉塵和噪聲很大，切削深度和進(jìn)給量很小，故加工效率低和綜合成本高，操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大。如采用大顆粒金剛石刀具，價(jià)格昂貴，而且由于金剛石的抗彎強(qiáng)度低，切削中易損壞，造成用它切削砂輪時(shí)的切削深度和進(jìn)給量很小，一般只在精加工時(shí)采用。
2.采用人造聚晶金剛石復(fù)合片刀具切削砂輪有哪些特點(diǎn)？
人造聚晶金剛石復(fù)合片(PCD)，是20世紀(jì)70年代研制成的一種超硬刀具材料。用它制成的刀具，被用來(lái)切削各種有色金屬和非金屬，而且可以用來(lái)切削砂輪。在用它切削砂輪時(shí)，有以下特點(diǎn)：
(1)有很高的硬度和耐磨性：聚晶金剛石層的硬度一般在HV7000～9000，而且各方向一致，是一般砂輪磨料硬度的2～4倍。用它切削砂輪的耐用度很高，其體積磨耗比可達(dá)1/1300萬(wàn)。
(2)有很高的抗彎強(qiáng)度：金剛石的抗彎強(qiáng)度為210～490MPa，而PCD刀片的聚晶層下面有較厚的抗彎強(qiáng)度較高的硬質(zhì)合金支承，其復(fù)合抗彎強(qiáng)度可達(dá)1500 MPa，所以在切削過(guò)程中，不產(chǎn)生崩刃或斷裂。
(3)砂輪在切入切出時(shí)易崩邊：用較大主偏角的刀具切削砂輪時(shí)，切入切出處易崩邊。為了解決這一問(wèn)題，采用圓形刀片，改變了主偏角，使切入切出平穩(wěn)。在進(jìn)給量為1～1.5mm的情況下，未發(fā)生崩邊現(xiàn)象。
(4)切屑呈粉末狀：切削砂輪的切屑呈粉末狀，刀具磨損的形式是后刀面磨損，主要承受砂輪磨料的磨損。
(5)切削力和切削溫度較低：金剛石有高的導(dǎo)熱系數(shù)，為硬質(zhì)合金的1.5～9倍，為銅的2～6倍，使切削區(qū)的溫度很快傳出。因此，用PCD刀具切削樹(shù)脂結(jié)合劑或陶瓷結(jié)合劑砂輪的溫度，比切削金屬低許多倍。
3.怎樣用PCD刀具切削砂輪？
用PCD刀具來(lái)切削硬度達(dá)HV2000～4000的砂輪，如同用刀切豆腐一樣容易，這說(shuō)明PCD刀具用來(lái)切削砂輪比較合適。
(1)刀具：利用PCD刀片制作成如圖15-1和圖15-2所示的機(jī)械夾固車(chē)刀，用來(lái)車(chē)外圓、內(nèi)孔和端面。它的縱向和橫向前角為-10°，后角為10°。一律采用圓形刀片，使切入切出平穩(wěn)，砂輪不崩邊。
(2)切削用量：通過(guò)實(shí)踐，PCD刀具車(chē)削砂輪的切削用量，一般采用νc＝ 25～40m/min，ap＝4～5mm，f＝1～1.5mm/r。
(3)除塵：用刀具車(chē)削砂輪時(shí)的粉塵不可避免。用PCD刀具切削砂輪時(shí)的粉塵，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的刀碗擠壓。為了防止粉塵飛揚(yáng)，可以采用噴水霧的辦法。
在20世紀(jì)80年代初，開(kāi)始用PCD刀具車(chē)削砂輪，采用上述的刀具與切削用量，就成功地車(chē)完了內(nèi)孔小于150mm、厚度120mm的50片砂輪。這時(shí)的PCD刀頭一邊磨損不到0.5mm，反映出這種刀具用來(lái)切削砂輪的耐用度很高。
4.用人造聚晶金剛石復(fù)合刀片修整砂輪有哪些特點(diǎn)？
將人造聚晶金剛石復(fù)合刀片(PCD)做成如圖15-3所示的工具，用來(lái)修整磨刀機(jī)上的砂輪，顯示出比其他修整工具突出的特點(diǎn)。
(1)刀片耐磨使用壽命長(zhǎng)：由于PCD刀片硬度很高，耐磨性非常好，用它來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的齒形片砂輪修整工具和金剛石筆來(lái)修整砂輪，一般的情況下，一個(gè)機(jī)加工車(chē)間用一個(gè)PCD刀片來(lái)修整磨刀機(jī)上的砂輪，可以使用一年以上，而修整的成本只有原來(lái)的1/10。
(2)修整后的質(zhì)量好：用此工具修整好的砂輪十分平整，徑向跳動(dòng)很小。用它修整好一個(gè)砂輪，只需一分鐘左右，其效率是齒形片修整工具的5倍以上。
(3)節(jié)約砂輪：此工具修整時(shí)，只修整去跳動(dòng)和不平處的高點(diǎn)，對(duì)低點(diǎn)修整去的很少，可以節(jié)約砂輪。
(4)使用方法：用手握住工具柄，將手柄前端的定位平面靠在砂輪機(jī)磨刀托板上，略微松開(kāi)前部的緊固螺釘，用手旋轉(zhuǎn)后部的調(diào)整螺釘，使刀片接觸旋轉(zhuǎn)的砂輪后，再視情況吃刀，然后將工具左右移動(dòng)(走刀)，這樣反復(fù)幾次后，即將砂輪修好。
5.硬質(zhì)合金有哪些切削特點(diǎn)？
硬質(zhì)合金在人們頭腦里的概念是它非常硬而脆，用來(lái)作刀具材料、模具等耐磨零件，加工它的方法，只能采用磨削。由于超硬刀具的出現(xiàn)，硬質(zhì)合金也可用刀具來(lái)切削，其特點(diǎn)如下：
(1)硬度高、脆性大：硬質(zhì)合金的硬度為HRA85～92.5(HRC67～81)，比一般淬火鋼的硬度高出HRC20，所以切削時(shí)極為困難。它沒(méi)有塑性，而且脆性很大，受切削力和刀具的擠壓，切入切出處極易崩邊。
(2)切屑呈粉末狀：由于硬質(zhì)合金脆性很大，所以切屑全呈粉末狀，根本不產(chǎn)生積屑瘤，已加工表面粗糙度容易達(dá)到。
(3)導(dǎo)熱系數(shù)較高，切削溫度較低：硬質(zhì)合金的導(dǎo)熱系數(shù)為17～88 W/(m·K)，平均比淬火鋼高15倍，所以切削溫度比淬火鋼低得多。
(4)切屑與刀面接觸很短：切削硬質(zhì)合金時(shí)，切削力集中在刃口附近，容易造成刀具崩刃。刀具磨損的主要形式是后刀面磨損。
6.怎樣用PCD刀具車(chē)削硬質(zhì)合金？
硬質(zhì)合金的加工，一般采用綠碳化硅、碳化硼砂輪和金剛石磨輪來(lái)磨削加工，也可采用PCD刀具進(jìn)行切削加工。
切削時(shí)的刀具幾何參數(shù)是：γo=-5°～0°，αo=8°～10°，kr=30°～45°，k′r=8°～10°，rε=0.8～1.5mm。
用PCD刀具切削硬質(zhì)合金時(shí)的切削用量是：νc=25～35m/min，ap=0.1～0.5mm，f=0.1～0.15mm/r。切削YG15或YG20時(shí)取大值。
切削時(shí)為了防止因硬質(zhì)合金脆性大而崩邊，在切入切出處要適當(dāng)減小進(jìn)給量或先在此處倒一個(gè)角，并要使刀刃鋒利。在切削過(guò)程中，可選煤油作切削液。
7.用PCD刀具加工模具用硬質(zhì)合金有哪些優(yōu)越性？
(1) 改善沖模的強(qiáng)度特性和使用性能：用PCD刀具切削鎢鈷類(lèi)(YG15、YG20)硬質(zhì)合金沖模時(shí)，加工表面產(chǎn)生較大的殘余壓應(yīng)力，可改善模具的強(qiáng)度特性和使用性能。如用綠碳化硅砂輪磨削，磨削時(shí)產(chǎn)生的高溫，使工件表面產(chǎn)生退火層、微裂紋和殘余拉應(yīng)力，影響磨具的使用性能。
(2)提高加工效率：如用美國(guó)通用公司生產(chǎn)的PCD刀具，它的縱、橫向前角均為-5°，后角為5°，車(chē)削硬度為HV1204的鎢鈷硬質(zhì)合金，在νc＝28～56m/min、ap=0.5mm、f=0.25～0.35mm/r、采用乳化液的情況下，金屬切除量為3.5～8cm³/min，其切削效率高于現(xiàn)在使用的其他加工方法。
(3)有較高的刀具耐用度：用日本住友電器公司生產(chǎn)的DA200、DA150和DA100的PCD刀片車(chē)削YG15硬質(zhì)合金，在νc＝15 m/min、ap=0.5mm、f=0.1mm/r的情況下，用DA100這種粗晶粒和細(xì)晶�；旌辖M織的刀片，耐用度為30min，后刀面只磨損了0.2mm。
8.用CBN刀具切削硬質(zhì)合金的實(shí)例有哪些？
采用CBN刀具切削硬質(zhì)合金(YG15、YG20、YG25)，可以代替電物理加工、金剛石刀具切削和金剛石磨輪磨削。
(1)鏜孔：在硬質(zhì)合金襯套上鏜孔，精度為IT6～I(xiàn)T8，表面粗糙度Ra為1.6～0.8μm。切削用量是：νc＝15m/min，ap=0.2～0.5mm，f=0.1～0.15mm/r。刀具幾何參數(shù)是：γo=-5°，αo=6°～8°，κr=45°，κ′r=15°，rε=0.5mm。用CBN刀具鏜孔的效率比用金剛石磨輪磨削高10倍左右。
(2)車(chē)外圓：用CBN刀具在φ40mm、長(zhǎng)100mm的硬質(zhì)合金沖頭上，切去3.5 mm余量，只需25min，如用金剛石磨輪磨削，則需要215min。
(3)斷續(xù)車(chē)削：CBN刀具不僅可以連續(xù)車(chē)削硬質(zhì)合金，而且可以進(jìn)行斷續(xù)車(chē)削。如斷續(xù)車(chē)削YG20、YG25的硬質(zhì)合金套筒時(shí)，νc＝30m/min，ap=0.35mm，f=0.034mm/r。刀具的幾何參數(shù)是：γo=-6°，αo=8°，κr=45°，刀具的耐用度為6.5min。
用PCD和CBN刀具切削加工精度特別高的零件是困難的，還是要用金剛石磨輪磨削。這是因?yàn)榍邢饔操|(zhì)合金時(shí)的徑向分力FP 很大，導(dǎo)致刀具發(fā)生退讓。當(dāng)νc=10m/min、ap=0.5mm、f=0.1mm/r、后刀面磨損0.05mm時(shí)，F(xiàn)P為400N左右；VB＝0.1mm時(shí)，F(xiàn)P=700N；VB＝0.2mm時(shí)，F(xiàn)P=1300 N。因此，用超硬刀具切削硬質(zhì)合金，必須選用工藝系統(tǒng)剛性好的工藝條件，而且也只能加工精度為IT6左右、粗糙度大于0.8μm的零件。
9.怎樣對(duì)磁鋼進(jìn)行磨削？
磁鋼是磁合金的總稱(chēng)，是現(xiàn)代最重要的永磁材料。它具有良好的磁性，在機(jī)電工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。常用的磁鋼有Al—Ni—C05和Al—Ni—C08兩種，通稱(chēng)為五類(lèi)磁鋼和八類(lèi)磁鋼。
(1) 磁鋼的磨削特點(diǎn)：它具有硬脆的性能，在磨削過(guò)程中易產(chǎn)生碎裂、燒傷和崩邊等現(xiàn)象，特別是在砂輪行出工件時(shí)最易產(chǎn)生。五類(lèi)磁鋼比八類(lèi)磁鋼的加工性稍好一些，而八類(lèi)磁鋼的磨加工性就十分困難。八類(lèi)磁鋼的晶格有明顯的方向性和定向?qū)嵝裕谀ハ鬟^(guò)程中所產(chǎn)生的缺陷與結(jié)晶方向有密切關(guān)系。當(dāng)磨削方向與柱狀結(jié)晶組織方向一致時(shí)，磁鋼平面的銳邊，幾乎不產(chǎn)生崩邊現(xiàn)象，即使有也相當(dāng)小。當(dāng)磨削方向與柱狀結(jié)晶組織方向相垂直時(shí)，在砂輪出口處就會(huì)崩邊，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成片狀剝落。所以磨削磁鋼與磨削其他材料不一樣，磨削時(shí)必須注意。
(2)磁鋼的磨削：應(yīng)選用綠色碳化硅或氧化鋁為磨料，粒度為46號(hào)～60號(hào)，硬度為軟2和中軟1的大氣孔砂輪。另外，還可以采用在碳化硅砂輪開(kāi)槽的間斷磨削(參考本書(shū)基礎(chǔ)知識(shí)第72和73題)。在磨削時(shí)應(yīng)采用微量進(jìn)給，加大冷卻液沖洗。為了防止在砂輪行出時(shí)工件崩邊，可在工件兩端接合兩塊普通鋼的防護(hù)板，如圖15-4所示。在磨削過(guò)程中，必須保持砂輪鋒利，使砂輪與工件接觸時(shí)發(fā)出“ 沙沙”的聲音。當(dāng)砂輪與工件接觸時(shí)發(fā)出“嗡”聲時(shí)，就必須修整砂輪，否則會(huì)因砂輪變鈍，而產(chǎn)生燒傷等缺陷。砂輪大于工件覆蓋面時(shí)，必須加大冷卻液的沖洗，加速散熱，并減少工件的進(jìn)給量，防止砂輪對(duì)工件的瞬間沖擊以提高了工件表面質(zhì)量。
