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如何搞懂高精度外圆磨床磨削的整个系统?

发布时间:2021-06-29

如何搞懂高精度外圆磨床磨削的整个系统?
    高精度外圆磨床磨削是一个系统的工程。如果只是一个砂轮一个磨床,通电就能磨工件,那真是太没难度了。如果想让磨削问题搞透,是需要参与到磨削的整个系统且要进行分解才能搞透。
  一、磨削力。
  ①.磨削力的来源和分解。
  磨削时有大小相等、方向相反的力作用在砂轮和工件上,这个在磨削过程中产生的力称为磨削力(切削力)。
  磨削力主要由两部分组成:磨粒在切除金属时要使被切金属产生很大的塑性变形,而形成得到切削力;磨粒和工件表面之间在切削时产生的磨削力。
  ②.磨削力对加工的影响。
  磨削时磨粒以负前角切削,刃口圆角半径R往往要比背吃刀量要大,故磨粒对工件的径向挤压力很大,一般Fp=(2~3)FC。由于较大的径向力作用,使机床~工件~砂轮组成的工艺系统产生较大的弹性变形,从而影响磨削精度。
  如工件由于径向力和切向力的作用产生变形,其轴心相对移动为e,会造成工件的直径误差。
  由径向力引起的工艺系统变形,往往使实际背吃刀量与砂轮进给刻度盘上所示的树值有差别。因此,合理的磨削循环是在进给后要停留一下,以消除由径向力产生的变形,这种不进给的磨削称光磨或者无火花磨削。当磨削细长轴时,由径向力作用,工件被磨成鼓形。
  砂轮的特性、砂轮的磨削宽度、工件材料、磨削用量(ap、f)对径向力有很大影响。
  二、磨削热。
  1. 磨削热及其传导。
  磨削时,砂轮对工件表面的剧烈摩擦,使磨削局部区域的瞬间温度达到1000℃以上。
  磨削火花,就是磨屑在空气中氧化、燃烧的现象。磨粒与工件间的摩擦以及金属层的塑形变形能量全部转化为热能,故磨削热及其传导可用下式表示:
  Q=Q摩擦+Q变形=Q工件+Q磨屑+Q砂轮+Q介质
  2.磨削热对加工的影响。
  ①. 造成工件表面烧伤:在瞬间高温作用下工件表层可能被烧伤。
  所谓烧伤,一般是淬硬工件表面的金属材料在磨削热作用下发生不均匀的退火。于是工件表面硬度降低,从而影响到零件的使用性能和寿命。
  严重烧伤的工件表面肉眼就能看出,表面呈现一层焦黄色或焦黑色的氧化膜。
  轻微烧伤的工件表面呈淡黄色。磨削导热性能差的材料,如轴承钢、耐热合金钢等,最容易产生烧伤。
  ②. 工件表面残余应力和裂纹:当磨削区的温度达到使金属材料的金相组织发生变化(简称相变)时,使金属表层产生金相组织变化,并产生应力。当局部应力超过工件材料的强度极限时,工件表面就产生裂纹。
  ③. 影响工件的加工精度:磨削热会使工件产生热膨胀变形,影响工件的形状精度和尺寸精度。
  ④.减小磨削热的措施。
  A. 根据工件的材质,合理选用砂轮要素,使磨削性能达到最佳化。
  砂轮的硬度对磨削热有较大影响。当干磨或工件与砂轮接触弧长较长时,为了避免烧伤,可选用较软的砂轮,以发挥砂轮的自锐性。
  在磨削量特别大的情况下,可选用大气孔砂轮,不易堵塞,切削力强且散热快。
  B. 采取良好的冷却措施,如选用合适的切削液或高压冷却均可使冷却条件得到改善。目前对大批量生产的磨床,采用切削液调温装置使切削液在常温下冷却工件。
  C. 合理选用磨削用量。当砂轮的圆周速度提高时,单颗磨粒的磨屑厚度减小,但砂轮与工件表面间的摩擦次数增加,磨削热也相应增加,工件表面容易烧伤。
  工件速度提高虽然使磨削热有所增加,但因为减小了工件在磨削区域的接触时间,对散热有利。故粗磨时工件速度应适当高些。
  背吃刀量对磨削热的影响最大。如采用精细修整的砂轮用较大背吃刀量磨削,易产生烧伤现象。
  能搞懂磨削力与磨削热,那么那么离“磨削高手”真的又近一步啦!


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