磨削加工質(zhì)量因素分析

郭勝文

盤錦職業(yè)技術(shù)學(xué)院 (盤錦 124010)

磨削加工在在機械制造業(yè)中占有很重要的地位，磨削既能加工淬火的黑色金屬零件，也可以加工不淬火的黑色金屬以及超硬非金屬零件（如玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體材料、高溫合金）等，磨削可以達(dá)到的經(jīng)濟(jì)加工精度 IT6，表面粗糙Ra值為0.8～0.2mμ高精度磨削的加工精度可達(dá)到IT5以上，表面粗糙度Ra值為0.01mμ。在磨床上加工零件，想得到幾何形狀尺寸精度和表面光潔度較高的工件及提高生產(chǎn)效率，必須合理的選擇砂輪、正確的安裝砂輪及修整、合理選擇磨削用量、圓周速度及切削液等等，同時必須保證磨床設(shè)備的精度符合要求。

1 砂輪的選擇

1.1 砂輪材料的選擇

砂輪是由磨粒加結(jié)合劑用粉末冶金的方法制成的一種多孔體，砂輪的切削性能主要由磨粒、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織、形狀和尺寸等要素決定。主要有氧化物系（剛玉類）、碳化物系、高硬磨料系三種。一般情況下，氧化物系適用于磨削碳鋼、合金鋼、淬火鋼、高速鋼。碳化物系適用于鑄鐵、銅、鋁、硬質(zhì)合金、寶石、陶瓷、玻璃等。高硬度磨料系適用于脆硬材料、硬質(zhì)合金、各種高溫合金等。

1.2 砂輪硬度的選擇

砂輪硬度是指砂輪上磨粒在磨削力的作用下，從砂輪的表面脫落的難易程度，砂輪硬，表示難以脫落，砂輪軟，表示砂輪磨粒易脫落。選擇砂輪時，硬度應(yīng)適當(dāng)，工件材料硬，應(yīng)選擇軟的砂輪使磨粒易脫落，砂輪自勵性好，以便保持良好的磨削性能；工件材料軟，砂輪應(yīng)選擇硬一些，使磨粒脫的慢一些，以便充分發(fā)揮磨粒的切削作用。砂輪本身自勵性差，可保證被磨削工件表面質(zhì)量不出現(xiàn)凹凸不平現(xiàn)象，工件與砂輪接觸面積大時，應(yīng)選擇較軟的砂輪使磨粒脫落快些，以免引起工件表面燒傷，磨料粒度的選擇，主要與表面粗糙度和生產(chǎn)效率有關(guān)。粗磨時，選擇粒度號小的砂輪，粗磨時工件加工余量大，要求提高加工效率而不要求過高的表面質(zhì)量。一般外圓磨削時，選用 36#～70#粒度。精磨時，選擇粒號大的砂輪，加工尺寸比較精確，表面光潔度較高，一般采用60#～100#粒度。

2 砂輪的安裝與修整

2.1 砂輪的安裝

為了使砂輪精確而平穩(wěn)的工作，砂輪必須經(jīng)過平衡。一般直徑大于125 mm的砂輪都要進(jìn)行平衡。根據(jù)工件精度要求高時，應(yīng)修整前和修整后進(jìn)行兩次平衡，修整前進(jìn)行一般平衡修整后進(jìn)行精確平衡。

2.2 砂輪的修整

砂輪的修整次數(shù)應(yīng)根據(jù)砂輪的磨損程度而定。修整次數(shù)越多，磨粒沒有磨鈍就被修整。砂輪的磨刃鋒利，則便于切削。不用彈性變形可獲得較細(xì)的表面粗糙度。

砂輪的修整直接關(guān)系到工件表面的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。一般根據(jù)工件的精度要求，砂輪的性質(zhì)、工件的材料和加工方式等，決定砂輪表面的修整粗、細(xì)及修整方法。

修整砂輪應(yīng)選用金剛石工具進(jìn)行，金剛石具有極高的硬度和耐用度，金剛石的磨損主要取決于在修整過程中熱量的散發(fā)。因此推薦要有冷卻液不間斷地注射接觸區(qū)，已沖刷修整掉落的沙粒。以避免金剛石因溫度急劇上升而引起破裂，金剛石的大小根據(jù)砂輪的大小選擇，金剛石的頂角一般取70°～80°較為合理，合理的頂角和銳利的尖峰是保證獲得砂輪工作面上磨粒的切刃和微刃的等高條件之一。實踐證明當(dāng)其它因素不變時，工件表面光潔度隨金剛石頂角的減小和劍鋒的銳角的銳利而提高。金鋼石的安裝角度取10°安裝角，有些還應(yīng)與砂輪側(cè)面成20°～30°的角度，金剛石的安裝角度要低于砂輪中心1～2mm，如果安裝過低，發(fā)揮不了金剛石的尖銳作用。

2.3 修整砂輪的用量選擇

工作臺的速度與砂輪的修整好壞有密切關(guān)系，走刀越細(xì)，隨工作臺速度降低，砂輪表面修整越平滑，磨粒的微韌性和微刃的高等性越好，磨出工件的表面光潔度越高。

推薦為 粗修100 mm/min

精修 30 mm/min

進(jìn)給量 粗修 0.03～0.05 mm

精修 0.01～0.005 mm

精修砂輪時，一般橫向進(jìn)給次數(shù)為3～5次，然后在無橫向進(jìn)給情況下作縱向進(jìn)給一次，以便提高磨粒修平，松的磨粒修掉，另外為了安全起見，砂輪最大工作圓周線速度不應(yīng)超過砂輪的安全圓周速度。

3 磨削用量的選擇

磨削用力過大則切削力、切削熱增加和升高，砂輪與工件接觸面增大，冷卻液不充足時，則工件表面易被燒傷。另外，切削力增加后，造成系統(tǒng)震動，工件表面將會產(chǎn)生明顯的波紋。

3.1 縱向進(jìn)給量

縱向進(jìn)給量，指工件在每一轉(zhuǎn)期沿自身軸線方向移動的距離，其量應(yīng)比砂輪的寬度量小些，一般粗磨時S縱=（0.3～0.85）B，精磨時S縱=（0.2～0.3）B。

3.2 橫向進(jìn)給量

橫向進(jìn)給量，即吃刀深度，橫向進(jìn)給量在磨削過程中，一般不進(jìn)行的，而是在工作行程終了時，周期地進(jìn)行的。粗磨時S橫=0.01～0.07 mm/s，精磨時S橫=0.005～0.02 mm/s往復(fù)行程。

4 圓周速度

砂輪的圓周速度越高，則單位時間內(nèi)參加切削的磨粒越多，每個切削磨粒變薄、工藝系統(tǒng)震動變小。表面粗糙度越好，反之就差。

4.1 砂輪圓周速度

砂輪的圓周速度，即砂輪外圓表面上任意一點在單位時間內(nèi)走過的距離，砂輪圓周速度的最大值決定于結(jié)合劑的種類和磨床的剛性，一般在20～40 mm/min。

4.2 工件圓周速度

工件圓周速度，工件表面上任意一點在單位時間內(nèi)走過的距離，粗磨時，取 V工件=20～80 m/min,精磨時 V工件=15～50 m/min。

5 切屑液的選擇

磨削時，由于工件材料變形的內(nèi)摩擦與工件材料間的外摩擦，將產(chǎn)生磨削熱在磨削區(qū)域內(nèi)溫度達(dá)1000 ℃～1500 ℃。為了改善散熱條件，降低磨削溫度，通常采用冷卻液對磨削區(qū)進(jìn)行充分地冷卻。根據(jù)冷卻液對結(jié)合劑有腐蝕的作用，使用樹脂結(jié)合劑的砂輪不能用水溶液冷卻液，因為水溶液冷卻液呈堿性，對樹脂結(jié)合劑有腐蝕作用，降低砂輪的切削性能，使用橡膠結(jié)合劑時，不應(yīng)用乳化臘劑。

6 磨床設(shè)備精度

磨床設(shè)備精度對加工質(zhì)量有著重要影響，所以磨削加工前必須保證磨床的設(shè)備精度符合要求，不符合要求時，先由機修人員對設(shè)備進(jìn)行維修，合格后才可進(jìn)行生產(chǎn)。