一 磨削加工的分類
磨削加工,是指用磨料來去除工件材料的方法。根據(jù)不同的要求與工藝目的,磨削已經(jīng)發(fā)展成為多種形式的加工工藝,它的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。本文所指的磨削,主要是指用砂輪進(jìn)行磨削。砂輪磨削的目的在于:將毛坯加工成一定尺寸和形狀的半精加工和精加工。它是各種金屬材料、淬硬鋼和各種高硬度、高強(qiáng)度難加工合金材料的加工手段,同時(shí)也是加工陶瓷、光學(xué)玻璃、橡膠、木材等非金屬材料的加工手段。
一般來說,按照加工對(duì)象來分,可以分為外圓磨削、內(nèi)圓磨削、平面磨削及成型磨削等。本文所指,以下皆為平面磨削。
二 磨削加工的特點(diǎn)
磨削加工,是指利用磨具、磨粒進(jìn)行加工的總稱,與車、銑加工比較,具有以下特點(diǎn):
1、砂輪表面有大量切削刃(磨粒),其形狀、大小和分布處于不規(guī)則的隨機(jī)狀態(tài),參加切削的磨粒數(shù)是具體條件而定。
2、每顆磨粒切去切屑厚度很薄,一般只有幾微米,因此加工表面可以獲得很高的精度和很低的表面粗糙度。一般表面粗糙度可以達(dá)到Ra0.08~0.05微米,精密磨削可以達(dá)到更高,所以磨削常用在精加工工序。
3、磨粒具有一定的脆性。磨粒在磨削力與熱量的作用下會(huì)破裂及掉落從而更新其切削刃,這一性質(zhì)稱為“砂輪的自銳性”。
4、磨削效率高。一般砂輪磨削速度為35m/s左右,約為普通刀具的20倍以上,故可以獲得較高的金屬切除率。同時(shí),磨粒和工件表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦和急劇的塑性變形,所以產(chǎn)生大量的磨削熱。
5、砂輪磨粒硬度高、熱穩(wěn)定性好,不但可以磨鋼材、鑄鐵、銅鋁等材料,還可以磨各種硬度高的材料,如淬硬鋼、硬質(zhì)合金、玻璃、陶瓷、石材等。而高硬度材料用一般的車、銑等傳統(tǒng)加工方法很難加工。
三 磨削加工的過程
磨削時(shí),砂輪和工件發(fā)生摩擦和切削變形,在砂輪和工件上分別作用著大小相等方向相反的作用力,稱為磨削力。
磨削過程中,切屑的形成過程大致分3個(gè)階段:
第1階段:磨粒與工件表面接觸,磨粒未切入工件而僅在表面產(chǎn)生摩擦,工件表層產(chǎn)生熱應(yīng)力。此階段稱為彈性變形階段。
第2階段:隨著磨粒切入量增加,磨粒逐漸切入工件,使該部分材料向兩旁隆起,工件表面形成刻痕。此階段稱為刻劃階段。
第3階段:此時(shí)磨粒已經(jīng)切入一定深度,被切處也已經(jīng)達(dá)到一定溫度,此部分材料沿剪切面滑移而形成切屑飛出,在工件表層產(chǎn)生熱應(yīng)力和變形應(yīng)力。此階段稱為切削階段。磨削過程中,一些在砂輪表面凸出且鋒利的磨粒,在擠壓摩擦作用下,切下一定厚度的材料;而較鈍的磨粒,僅起表面刻劃作用;凸出低且鈍化的磨粒,或兩相鄰磨粒中靠后的磨粒只產(chǎn)生摩擦作用。磨粒切下的切屑一般非常細(xì)?。ㄖ刎?fù)荷磨削除外),一般分為帶狀切屑、碎片狀切屑和熔融的球狀切屑。由于切削速度高、砂輪鈍化等原因,砂輪與工件接觸產(chǎn)生大量的熱,其中有80%傳入工件,切屑帶走4%~8%,砂輪帶走10%~16%,另外有部分以傳導(dǎo)和輻射形式散出。(傳導(dǎo)到工作臺(tái)面與夾具上、輻射到空氣中。)當(dāng)工件表層溫度很高時(shí),加工表面就會(huì)出現(xiàn)ss和熱變形,影響加工表面質(zhì)量與加工精度。所以在磨削過程中,給工件降溫是保證磨削質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。
在磨削區(qū)附近,溫度差別很大,一般有以下區(qū)分:
磨粒磨削點(diǎn)溫度:磨粒切削刃與工件、切屑接觸點(diǎn)的溫度,是磨削中溫度{zg}的部位,瞬間可達(dá)攝氏1000度以上。此溫度不僅影響加工表面質(zhì)量,還對(duì)磨粒的磨損、破碎、切屑與磨粒的粘附及砂輪氣孔的堵塞有影響。
磨削區(qū)溫度:指砂輪與工件接觸區(qū)域的平均溫度,一般約為500~800攝氏度,此溫度影響磨削表面的殘余應(yīng)力、ss及裂紋等。
工件平均溫度:熱量傳入工件,是工件整體溫度上升,一般只有十幾度,此溫度直接影響工件的形狀和尺寸精度。
通常我們說的磨削溫度是指磨削區(qū)的溫度。為了降低磨削溫度,應(yīng)通過合理選擇砂輪和磨削量、減少磨削深度來減少工件表面ss和裂紋;正確選擇砂輪、選擇較粗粒度、降低砂輪硬度和及時(shí)修整砂輪;正確選用冷卻液或磨削液,等等。