深圳市恒銳金剛石砂輪技術(shù)有限公司
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磨削加工主要應(yīng)用在精度、表面質(zhì)量要求高的零件的加工。磨削加工中影響砂輪堵塞的不利因素,不限于磨粒的尺寸、形狀和分布,砂輪堵塞鈍化,導(dǎo)致砂輪壽命過(guò)早結(jié)束。為了避免這些不利影響。
一、磨屑的形成
砂輪是一個(gè)由磨料、結(jié)合劑經(jīng)壓坯、干燥、燒結(jié)而成的疏松體,每個(gè)磨粒就是一把微型切削刃。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中磨粒經(jīng)過(guò)滑擦后切入工件,切削層材料有明顯的沿剪切面滑移后形成的短而薄的切屑,在磨削熱的作用下被氧化和熔化,隨后固化成微粒帶狀屑。通過(guò)掃描電子顯微鏡,可發(fā)現(xiàn)大量帶狀磨屑(球狀、節(jié)狀磨屑等)和灰燼填充到砂輪氣孔中,依附在磨料的四周,引起砂輪的堵塞,導(dǎo)致磨削精度下降,燒傷工件,縮短砂輪壽命。
二、CBN砂輪堵塞的類型和原因
砂輪堵塞的類型有嵌入型、依附型、粘著型、混合型。
嵌入型堵塞是磨屑嵌在砂輪工作表面氣孔處的堵塞狀態(tài)。依附型堵塞是磨粒暫時(shí)的力量依附在磨粒切削刃的后刀面上的一種堵塞狀況。粘著型堵塞是指磨削熔化后粘附在磨粒凸出切削刃的四周或粘結(jié)劑上?;旌闲投氯且陨先N類型在某一微小部位的集合或?qū)蛹?/span>
1、嵌入型和依附型堵塞的原因
嵌入型和依附型堵塞來(lái)自兩個(gè)方面,一個(gè)是外在的,一個(gè)是內(nèi)在的,涉及到物理反應(yīng)等多方面的因素。
外在因素:磨屑沿磨粒前方滑出,磨粒前方的局部區(qū)域堆積著數(shù)層磨屑,由于砂輪高速旋轉(zhuǎn)形成一個(gè)氣流旋渦區(qū),旋渦區(qū)的空氣壓力顯著減小,在負(fù)壓作用下,使部分磨屑依附在磨粒的后面,形成磨粒刀面的依附性堵塞,依附物多數(shù)是灰燼和微粒。
靜電場(chǎng)的作用:砂輪與工作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),砂輪與工件表面的電荷與磨削區(qū)內(nèi)的氣體,因高溫作用產(chǎn)生物理反應(yīng)形成小電場(chǎng)。在電場(chǎng)的作用下,根據(jù)異性相吸原理,與砂輪極性相反的磨屑就被吸附在砂輪工作表面,借助于砂輪與工件之間較大的機(jī)械壓力,使已吸附在砂輪表面的磨屑能穩(wěn)定地嵌入砂輪表面的空隙之間。
2、粘著型堵塞的原因
磨削過(guò)程中,磨削點(diǎn)溫度高達(dá)1200K以上,在如此高溫作用下,磨屑遇空氣形成低熔點(diǎn)的金屬氧化物,在磨削區(qū)高溫加熱融化狀態(tài),覆蓋在砂輪表面,在磨削力的作用下,被擠開,被強(qiáng)化,被擠壓粘附在工件表面隆起的溝槽表面中。通過(guò)多次隨機(jī)磨削,磨粒四周將粘附更多磨屑,由此形成惡性循環(huán),加劇堵塞,直至磨粒破碎或脫落,這是熔化性粘結(jié)。
三、CBN砂輪自身對(duì)堵塞的影響
1、磨料
不同的磨料與工件材料的化學(xué)親和力不同,磨削溫度不同,磨削力不同,為了減少堵塞程度,不同的工件材料,應(yīng)選用不同的磨料種類。
2、磨料粒度
在組織、砂輪大小相同的前提下,磨料越細(xì),粒數(shù)越多,排布越均勻,氣孔的數(shù)目增多,單個(gè)氣孔的體積變小,在相同磨削參數(shù)下,細(xì)砂輪容易堵塞。
3、粘結(jié)劑與硬度
CBN砂輪的硬度,由粘結(jié)劑的強(qiáng)度予以保證,對(duì)砂輪堵塞影響較大。高強(qiáng)度粘結(jié)劑砂輪,硬度高,磨鈍磨粒脫落前對(duì)工件的劃擦、擠壓嚴(yán)重,磨屑容易填充到砂輪孔隙中去,磨 削在這個(gè)過(guò)程中伴隨大量的摩擦熱,為粘結(jié)性堵塞提供熔結(jié)物。
4、砂輪組織
砂輪組織反映了磨料、粘結(jié)劑、氣孔之間的比例關(guān)系,組織越密,氣孔比例就越小,切削刃間隔距離也越小,砂輪更容易堵塞。
四、磨削條件的影響
1、砂輪線速度
砂輪線速度增加會(huì)致使磨粒的最大切深減小,切屑截面積減小,同時(shí)切削次數(shù)和磨削熱增加,使得堵塞量增加。磨削加工時(shí)要合理選擇砂輪速度。
2、工件速度
實(shí)踐證明,工作速度提高一倍,砂輪堵塞量增加三倍。因?yàn)楣ぜ俣仍礁撸チX?fù)荷越大,磨粒切入深度就越淺,切屑截面積變小,當(dāng)磨削厚度增大,磨粒鈍化加重,加大砂輪對(duì) 工件磨削層的擠壓,相當(dāng)于砂輪特性變硬,因而會(huì)加劇砂輪的堵塞。
3、磨削方式
在磨削方式上,增大砂輪與工件接觸面積會(huì)加劇砂輪的堵塞。因砂輪與工件接觸面積大,冷卻液又難以進(jìn)入磨削區(qū),磨削熱量多、溫度高,為堵塞創(chuàng)造條件,易產(chǎn)生化學(xué)粘著性堵 塞和嵌入性堵塞。如端磨比周磨易堵塞,橫向切入磨削比縱向磨削堵塞嚴(yán)重。
4、徑向切入量
徑向切入量對(duì)CBN砂輪堵塞的影響呈駝峰趨勢(shì)。當(dāng)徑向切入量ap<0.01mm產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象,當(dāng)切入量增加到ap=0.03mm時(shí),堵塞量又呈減小趨勢(shì),當(dāng)繼續(xù)增加切入量ap=0.04mm 時(shí),堵塞量又急劇上升。
5、磨削液
選用優(yōu)良的磨削液對(duì)改善磨削堵塞。
總結(jié),CBN砂輪的粒度、硬度、組織、砂輪速度、工件速度、磨削方式、切削深度及磨削液等是磨削過(guò)程中影響砂輪堵塞的因素;建立優(yōu)化合理的磨削參數(shù)并總結(jié)出規(guī)律。