磨削加工质量因素分析

2011-08-15郭胜文

电大理工 2011年3期

郭胜文

盘锦职业技术学院 (盘锦 124010)

磨削加工在在机械制造业中占有很重要的地位，磨削既能加工淬火的黑色金属零件，也可以加工不淬火的黑色金属以及超硬非金属零件（如玻璃、陶瓷、半导体材料、高温合金）等，磨削可以达到的经济加工精度 IT6，表面粗糙Ra值为0.8～0.2mμ高精度磨削的加工精度可达到IT5以上，表面粗糙度Ra值为0.01mμ。在磨床上加工零件，想得到几何形状尺寸精度和表面光洁度较高的工件及提高生产效率，必须合理的选择砂轮、正确的安装砂轮及修整、合理选择磨削用量、圆周速度及切削液等等，同时必须保证磨床设备的精度符合要求。

1 砂轮的选择

1.1 砂轮材料的选择

砂轮是由磨粒加结合剂用粉末冶金的方法制成的一种多孔体，砂轮的切削性能主要由磨粒、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等要素决定。主要有氧化物系（刚玉类）、碳化物系、高硬磨料系三种。一般情况下，氧化物系适用于磨削碳钢、合金钢、淬火钢、高速钢。碳化物系适用于铸铁、铜、铝、硬质合金、宝石、陶瓷、玻璃等。高硬度磨料系适用于脆硬材料、硬质合金、各种高温合金等。

1.2 砂轮硬度的选择

砂轮硬度是指砂轮上磨粒在磨削力的作用下，从砂轮的表面脱落的难易程度，砂轮硬，表示难以脱落，砂轮软，表示砂轮磨粒易脱落。选择砂轮时，硬度应适当，工件材料硬，应选择软的砂轮使磨粒易脱落，砂轮自励性好，以便保持良好的磨削性能；工件材料软，砂轮应选择硬一些，使磨粒脱的慢一些，以便充分发挥磨粒的切削作用。砂轮本身自励性差，可保证被磨削工件表面质量不出现凹凸不平现象，工件与砂轮接触面积大时，应选择较软的砂轮使磨粒脱落快些，以免引起工件表面烧伤，磨料粒度的选择，主要与表面粗糙度和生产效率有关。粗磨时，选择粒度号小的砂轮，粗磨时工件加工余量大，要求提高加工效率而不要求过高的表面质量。一般外圆磨削时，选用 36#～70#粒度。精磨时，选择粒号大的砂轮，加工尺寸比较精确，表面光洁度较高，一般采用60#～100#粒度。

2 砂轮的安装与修整

2.1 砂轮的安装

为了使砂轮精确而平稳的工作，砂轮必须经过平衡。一般直径大于125 mm的砂轮都要进行平衡。根据工件精度要求高时，应修整前和修整后进行两次平衡，修整前进行一般平衡修整后进行精确平衡。

2.2 砂轮的修整

砂轮的修整次数应根据砂轮的磨损程度而定。修整次数越多，磨粒没有磨钝就被修整。砂轮的磨刃锋利，则便于切削。不用弹性变形可获得较细的表面粗糙度。

砂轮的修整直接关系到工件表面的质量和生产效率。一般根据工件的精度要求，砂轮的性质、工件的材料和加工方式等，决定砂轮表面的修整粗、细及修整方法。

修整砂轮应选用金刚石工具进行，金刚石具有极高的硬度和耐用度，金刚石的磨损主要取决于在修整过程中热量的散发。因此推荐要有冷却液不间断地注射接触区，已冲刷修整掉落的沙粒。以避免金刚石因温度急剧上升而引起破裂，金刚石的大小根据砂轮的大小选择，金刚石的顶角一般取70°～80°较为合理，合理的顶角和锐利的尖峰是保证获得砂轮工作面上磨粒的切刃和微刃的等高条件之一。实践证明当其它因素不变时，工件表面光洁度随金刚石顶角的减小和剑锋的锐角的锐利而提高。金钢石的安装角度取10°安装角，有些还应与砂轮侧面成20°～30°的角度，金刚石的安装角度要低于砂轮中心1～2mm，如果安装过低，发挥不了金刚石的尖锐作用。

2.3 修整砂轮的用量选择

工作台的速度与砂轮的修整好坏有密切关系，走刀越细，随工作台速度降低，砂轮表面修整越平滑，磨粒的微韧性和微刃的高等性越好，磨出工件的表面光洁度越高。

推荐为粗修100 mm/min

精修 30 mm/min

进给量粗修 0.03～0.05 mm

精修 0.01～0.005 mm

精修砂轮时，一般横向进给次数为3～5次，然后在无横向进给情况下作纵向进给一次，以便提高磨粒修平，松的磨粒修掉，另外为了安全起见，砂轮最大工作圆周线速度不应超过砂轮的安全圆周速度。

3 磨削用量的选择

磨削用力过大则切削力、切削热增加和升高，砂轮与工件接触面增大，冷却液不充足时，则工件表面易被烧伤。另外，切削力增加后，造成系统震动，工件表面将会产生明显的波纹。

3.1 纵向进给量

纵向进给量，指工件在每一转期沿自身轴线方向移动的距离，其量应比砂轮的宽度量小些，一般粗磨时S纵=（0.3～0.85）B，精磨时S纵=（0.2～0.3）B。

3.2 横向进给量

横向进给量，即吃刀深度，横向进给量在磨削过程中，一般不进行的，而是在工作行程终了时，周期地进行的。粗磨时S横=0.01～0.07 mm/s，精磨时S横=0.005～0.02 mm/s往复行程。

4 圆周速度

砂轮的圆周速度越高，则单位时间内参加切削的磨粒越多，每个切削磨粒变薄、工艺系统震动变小。表面粗糙度越好，反之就差。

4.1 砂轮圆周速度

砂轮的圆周速度，即砂轮外圆表面上任意一点在单位时间内走过的距离，砂轮圆周速度的最大值决定于结合剂的种类和磨床的刚性，一般在20～40 mm/min。

4.2 工件圆周速度

工件圆周速度，工件表面上任意一点在单位时间内走过的距离，粗磨时，取 V工件=20～80 m/min,精磨时 V工件=15～50 m/min。

5 切屑液的选择

磨削时，由于工件材料变形的内摩擦与工件材料间的外摩擦，将产生磨削热在磨削区域内温度达1000 ℃～1500 ℃。为了改善散热条件，降低磨削温度，通常采用冷却液对磨削区进行充分地冷却。根据冷却液对结合剂有腐蚀的作用，使用树脂结合剂的砂轮不能用水溶液冷却液，因为水溶液冷却液呈碱性，对树脂结合剂有腐蚀作用，降低砂轮的切削性能，使用橡胶结合剂时，不应用乳化腊剂。