磨削參數(shù)分析

1、砂輪與磨削參數(shù)DCT工廠 現(xiàn)場工程師（主管工程師） 周鵬摘要：磨削加工廣泛的被機(jī)加工行業(yè)運(yùn)用，我廠在齒軸熱后精加工中經(jīng)常使用磨削加工。砂輪的選擇和磨削參數(shù)的選擇直接影響零件的加工精度。關(guān)鍵詞：磨料 粒度 結(jié)合劑 硬度 組織 線速度 軸向進(jìn)給 徑向進(jìn)給一、 概論磨削是齒軸熱后精加工的主要方式，零件的尺寸精度、形狀公差及表面精度主要通過砂輪的選擇和機(jī)床的加工參數(shù)決定。下文主對砂輪規(guī)格參數(shù)與機(jī)床加工參數(shù)進(jìn)行了分析。二、砂輪的選擇砂輪的特性由下列五個因素來決定：磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度和組織。常用的磨料有氧化物系（Al203）、碳化物系（SiC 、BC）、高硬磨科系（CBN、金剛石）三類。下圖為常用磨

2、料的名稱和代號。其中CBN砂輪在生產(chǎn)中越來越多的被運(yùn)用，第一、CBN的硬度比金剛石略低，但其耐熱性(1400)比金剛石(800)高出許多，而且對鐵元素的化學(xué)惰性高，特別適合于磨削既硬又韌的鋼材。第二、CBN的磨粒切削刃鋒利，在磨削時可減小加工表面材料的塑性變形，因此，磨出的表面粗糙度比用一般砂輪小。第三、CBN砂輪加工所得的表面層為殘余壓應(yīng)力，而Al203砂輪加工的表面層為殘余張應(yīng)力，殘余張應(yīng)力是形成表面裂紋的主要原因。如右圖所示。粒度表示磨粒的大小程度，磨粒的直徑大于40m時，稱為砂粒，磨粒的直徑小于40m時，稱為微粉。磨粒粒度對磨削生產(chǎn)率和加工表面粗糙度有很大的影響。結(jié)合劑的作用是將磨粒粘

3、合在一起，使砂輪具有必要的形狀和強(qiáng)度，它直接影響砂輪的強(qiáng)度、耐熱性和耐用度。常用的結(jié)合劑有四種：陶瓷結(jié)合劑（V），它的特點(diǎn)是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐水、耐酸、耐熱和成本低，但較脆，它所制成的砂輪線速度一般為35ms。樹脂結(jié)合劑（B），它的強(qiáng)度高，彈性好，多用于高速磨削、切斷和開槽等工序，但在使用時要注意切削液的含堿量不宜超過1.5，砂輪也不宜長期存放，存放太久可能會變質(zhì)而使結(jié)合強(qiáng)度降低。橡膠結(jié)合劑(R)，多用于制作無心磨床的導(dǎo)輪和切斷、開槽及拋光砂輪。但不宜于用作粗加工砂輪。金屬結(jié)合劑(M)，常見的是青銅結(jié)合劑，主要用于制作金剛石砂輪。硬度是指砂輪的磨粒在磨削力作用下，從砂輪表面上脫落的難易程度。砂輪

4、的硬等級名稱及代號如下圖所示。選擇砂輪硬度時，可參照以下幾條原則：一、工件材料越硬，砂輪硬度應(yīng)選得軟些，工件材料越軟，砂輪的硬度應(yīng)選得硬些。 二、砂輪與工件的接觸面大時，應(yīng)選用軟砂輪，內(nèi)圓磨削和端面平磨時，砂輪硬度應(yīng)比外圓磨削的砂輪硬度低。磨削薄壁零件及導(dǎo)熱性差的工件時，砂輪硬度也應(yīng)選得低些。三、精磨和成形磨削時，應(yīng)選用硬一些的砂輪，以保持砂輪必要的形狀精度。四、 砂輪的粒度號越大，其硬度應(yīng)選低一些的，以免砂輪表面組織被磨屑堵塞。 五、磨削有色金屬、橡膠、樹脂等軟材料，應(yīng)選用較軟的砂輪，以免砂輪表面被磨屑堵塞。 組織是指砂輪的磨粒、結(jié)合劑、氣孔三者之間的比例關(guān)系。磨粒在砂輪總體積中所占的比例越

5、大，則砂輪的組織越緊密，氣孔越?。环粗?，磨粒的比例越小，則組織越疏松，氣孔越大。砂輪組織的級別可分為緊密、中等、疏松三大類別，緊密類砂輪（組織號03）主要用在重壓力磨削、成形磨削、精密磨削；中等類砂輪（組織號47）主要用在一般情況下的磨削；疏松類砂輪（組織號812）主要用在接觸面較大的磨削、熱敏材料的磨削、薄壁件磨削、軟質(zhì)材料磨削。 PB 4004060 A 60 L 5 B 35形狀代號薄片外經(jīng)Dx 厚度Hx內(nèi)徑d60mm 磨料（棕剛玉）60號粒度硬度中軟25號組織樹脂結(jié)合劑最高工作線速度（m / s）三、磨床參數(shù)的選擇磨床加工參數(shù)主要有砂輪線速度Vc（ms），工件線速度Vw（ms），徑向進(jìn)

6、給量fr（mm/str），軸向進(jìn)結(jié)量fa（mm/r）（如有圖所示）。砂輪線速度越大，零件粗糙度越小，工件線速度越大生產(chǎn)效率越高，但是工件越容易燒傷，同時磨削過程中零件振動越嚴(yán)重，直接影響零件形狀公差和粗糙度。下表為磨削時的常用磨削用量。單個磨粒的最大切削厚度為從上式可定性地分析各因素對磨粒切削厚度的影響：1、工件速度Vw、軸向進(jìn)給量fa和徑向進(jìn)給量fr增加時，hDgmax將增加；2、砂輪速度Vc砂輪直徑dt和砂輪寬度B增大時，hDgmax將減小； 3、粒度號數(shù)大的(細(xì)粒)砂輪因其加大，故hDgmax減小。 單個磨粒的切削厚度加大時，作用在磨粒上的切削力也增大，將影響砂輪磨損、磨削溫度及已加工表

7、面質(zhì)量等。為了提高磨削質(zhì)量及生產(chǎn)效率，我們采用了高速磨削和強(qiáng)力磨削。高速磨削機(jī)理為砂輪速度提高后，使單位時間內(nèi)通過磨削區(qū)的磨粒數(shù)增加。若進(jìn)給量保持與普通磨削時相同，則高速磨削時每顆磨粒切削厚度變薄，同時使每顆磨粒的負(fù)荷減小。因此，高速磨削有如下特點(diǎn)： 1、生產(chǎn)率高。如果高速磨削切削厚度保持與普通磨削一樣，則高速磨削可相應(yīng)提高進(jìn)給量，所以生產(chǎn)率比普通磨削高30100。2、砂輪使用壽命可提高。由于每顆磨粒上所承受的切削負(fù)荷減小，則每顆磨粒的磨削時間可相對延長，因此可提高砂輪的使用壽命。 3、可提高精度和減小磨削表面的粗糙度。由于每顆磨粒切削厚度變薄，每顆磨粒在通過磨削區(qū)時，在工件表面上留下的磨痕深

8、度減小。同時，由于速度提高，使磨削表面由于塑性變形而形成的隆起高度也減小，因此可減小磨削表面粗糙度。 由于切削厚度薄，所以徑向磨削力Fp也相應(yīng)減小，從而有利于保證工件(特別是剛性差的工件)的加工精度。 4、改善磨削表面質(zhì)量。在高速磨削時，需要相應(yīng)提高工件轉(zhuǎn)速，使砂輪與工件的接觸時間縮短，這樣使傳至工件的磨削熱減少，從而減少或避免產(chǎn)生燒傷和裂紋的現(xiàn)象。強(qiáng)力磨削的機(jī)理為普通磨削的軸向進(jìn)給速度通常為0.0330.042ms(22.5mmin)，而強(qiáng)力磨削的軸向進(jìn)給速度則為0.0.005m/s(0.0l一0.3mmin)。這樣就使單個磨粒的切削厚度大為減小，因而作用在每個磨粒上的力也減小。強(qiáng)力磨削的特

9、點(diǎn)：1、由于徑向進(jìn)給大，故砂輪與工件的接觸弧長要比普通磨削時的接觸孤長大得多。這樣，單位時間內(nèi)同時參加磨削工作的磨粒數(shù)目隨著徑向進(jìn)給量的增大而增加。因此，能充分發(fā)揮機(jī)床和砂輪的潛力，使生產(chǎn)效率得以提高。2、不易損傷砂輪：強(qiáng)力磨削時，工件作緩慢的縱向進(jìn)給，這樣便減輕了磨粒與工件邊緣的沖擊。同時也減少了機(jī)床的振動，已加工表面的波紋小。3、精度穩(wěn)定：由于單個磨粒的切削厚度小，每個磨粒上所受的力也小，因而能在較長的時間內(nèi)保持砂輪的輪廓形狀，所以被磨削零件的精度比較穩(wěn)定。4、磨削力和磨削熱大：大的徑向進(jìn)給，使同時參加工作的磨粒數(shù)增加。這樣雖然大大地提高生產(chǎn)率，但也增大了切削力和切削熱。因此，進(jìn)行強(qiáng)力磨削時必須充分供應(yīng)切削液，以降低磨削溫度，保證磨削表面質(zhì)量。 四、總結(jié)目前高速、強(qiáng)力磨削已經(jīng)在我廠被廣泛使用，DCT360五根軸的熱后磨外徑便是采用CBN砂輪，使用了DANOBAT