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钨钢模具钢及外圆镜面研磨解决方案

外圆镜面研磨

钨钢模具钢及外圆镜面研磨解决方案

镜面外圆研磨主要用于静压主轴的后段精磨,以及光学、薄膜、钢铁、造纸等产业所用之镜面滚轮,最终面粗度要求Ra=0.05~0.01um。某些光学薄膜要求则更低至Ra=0.01um以下。

精磨常用的几种方法,常用陶瓷结合剂砂轮粒度#60~80进行粗磨,后段的精磨常用的几种方法以及优缺点分别介绍如下:

01、细粒度陶瓷砂轮

透过调整修整的速度,增加空刀次数,粒度#120,也有可能得到Ra=0.05um的可能。优点:不用更换机台。缺点:重现性低,操作人员的技术依赖性极高。

02、抛光带抛光

利用抛光带抛光可以得到非常杰出的完成面:优点:有可能得到非常低的面粗度,甚至可以达到Ra=0.01um以下的可能,研磨纹路细致。缺点:需要加装其它设备,作业时间非常久,加工效率较低。

03、立轴抛光砂轮

优点:可以得到多向性的纹路,对于某些光学或印刷产业,纹路较为合适。缺点:研磨的阻力大,对于机台的钢性要求很高,磨床的价格通常较高。

外圆镜面研磨

FBB弹性镜面研磨

上述这几个方法都能得到很好的镜面效果,但也各有其优缺点。然而如果使用FBB弹性镜面研磨砂轮,可以得到非常有效率的成果!

FBB弹性抛光砂轮:特殊的弹性结构,可以得到非常均匀的研磨表面。表面粗糙度可达Ra=0.02um以下。能直接安装在一般外圆磨床,横移式及斜进式都可使用,不需另外添购设备。研磨质量稳定,重现性高,技术依赖性低。

快速:相较于抛光带,可以节省80%以上的加工时间。便利:相较于立轴抛光砂轮,不需另外添购设备。重现性高:相较于使用细粒度陶瓷砂轮,加工效率可以提高50%以上,重现性极高。

外圆镜面研磨

同时研磨钨钢与模具钢的解决方法

某些模具或工件,因为功能的需求会有钨钢与模具钢同时存在的状况。由于材质硬度以及材料特性的不同,容易造成一些研磨问题。下面我们分别依照硬度和特性来看会产生什么研磨问题:

材料硬度不同

表上蓝色分别代表钨钢与热处理模具钢的硬度,左边深红色则是包含钻石及CBN等磨料的硬度。要发挥好的研磨效果,磨料的硬度应该是被磨削物的3~4倍。CBN磨料大约只有钨钢的2倍多,虽然适合研磨热处理的模具钢,但研磨钨钢就相对吃力许多。

具体问题就是CBN的磨料会很快钝化,磨粒无法顺利下切,研磨抵抗提高且温度上升,容易有震动、刮伤、面粗度不佳,出现明显刀痕等状况。同时由于材料的硬度不同,在相同进刀量的情况下,工件被移除的体积大不相同,也就会连带造成平面度不佳的结果。

既然如此,那么选用钻石来研磨不就没有硬度的问题了吗?

材料特性不同

的确按照上图的硬度表,可以知道钻石的硬度高于钨钢四倍,自然也高于模具钢四倍以上!所以如果以钻石当磨料,硬度方面是没有问题的。然而,问题是出现在钻石并不适合研磨模具钢!

钻石是碳组成,而模具钢含铁,属于铁系材料,研磨时会产生下列的化学变化:

C(Sic)+铁(Fe)+氧气(O2) → SiO2 + FeC

原本极高硬度的钻石在这个化学反应后,变成了SiO2,硬度会大幅度降低!钻石磨料的损耗也会加速并且钝化。虽然研磨钨钢时没有问题,但在接触到模具钢时反而会有无法顺利研削的状况。

具体问题也就是:研磨抵抗提高、温度上升、容易有震动、刮伤、面粗度不佳、出现明显刀痕等状况。

CBN磨料硬度不够,钻石磨料又有化学反应,那不就没有解决的方法了?

外圆镜面研磨

解决办法:同时研磨钨钢与模具钢其实可以这么解决

采用混合磨料_CBN+DAI=TDM:混合CBN与钻石,就同时具备有两种特性,也就可以互相弥补双方的缺点!虽然,混合磨粒烧制成砂轮的困难度很高,不过,我们已成功克服!能够稳定地生产出混合CBN与钻石的砂轮!

磨粒层气孔技术:两种磨粒研磨时,具体的问题起源,都在于研磨抵抗高,温度提升。

因此我们利用独特的气孔技术,气孔植入结合剂层中,这样一来可以大幅减少研磨阻力。同时气孔也提供了良好的散热机制,这样一来,就可以降低同时研磨两种材质,所产生的不良效应。

同时研磨钨钢与模具钢的实际案例

01、平面研磨

磨床:冈本157EX

砂轮:TEIKEN 3A1 400 x 50 x127 x 30u x 3x x BT3 TDM 170 L 75 B2

工件材质:钨钢+铁

工件尺寸:34 x 15 x 183

客户心得:研磨力很好,相较于之前只用钻石研磨,面粗度也改善很多。

02、平面研磨

磨床:日本黑田

砂轮:1A1 200 x 12 x 31.75 x5x TDM 200 M 75 B2K2

工件材质:钨钢+SKS2(HRC60)

工件尺寸:40x10x1.2-1.5mm 排列

客户心得:研磨纹路减少,同时修整次数也大幅减少,以前使用单一钻石磨料时,因为磨料钝化很快,需要一直修整,使用TDM砂轮后,加工效率大幅度提升了。

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