磨削參數(shù)分析

1、砂輪與磨削參數(shù)DCT工廠 現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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(gè)因素來(lái)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(hào)。其中CBN砂輪在生產(chǎn)中越來(lái)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(duì)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(shí)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(shí)，稱為砂粒，磨粒的直徑小于40m時(shí)，稱為微粉。磨粒粒度對(duì)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(shí)要注意切削液的含堿量不宜超過1.5，砂輪也不宜長(zhǎng)期存放，存放太久可能會(huì)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(wú)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(jí)名稱及代號(hào)如下圖所示。選擇砂輪硬度時(shí)，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(shí)，應(yīng)選用軟砂輪，內(nèi)圓磨削和端面平磨時(shí)，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(shí)，砂輪硬度也應(yīng)選得低些。三、精磨和成形磨削時(shí)，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(hào)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(jí)別可分為緊密、中等、疏松三大類別，緊密類砂輪（組織號(hào)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(hào)47）主要用在一般情況下的磨削；疏松類砂輪（組織號(hào)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(hào)薄片外經(jīng)Dx 厚度Hx內(nèi)徑d60mm 磨料（棕剛玉）60號(hào)粒度硬度中軟25號(hào)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(shí)磨削過程中零件振動(dòng)越嚴(yán)重，直接影響零件形狀公差和粗糙度。下表為磨削時(shí)的常用磨削用量。單個(gè)磨粒的最大切削厚度為從上式可定性地分析各因素對(duì)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(shí)，hDgmax將增加；2、砂輪速度Vc砂輪直徑dt和砂輪寬度B增大時(shí)，hDgmax將減??； 3、粒度號(hào)數(shù)大的(細(xì)粒)砂輪因其加大，故hDgmax減小。 單個(gè)磨粒的切削厚度加大時(shí)，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(shí)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(shí)相同，則高速磨削時(shí)每顆磨粒切削厚度變薄，同時(shí)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(shí)間可相對(duì)延長(zhǎng)，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(shí)，在工件表面上留下的磨痕深

8、度減小。同時(shí)，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(shí)，需要相應(yīng)提高工件轉(zhuǎn)速，使砂輪與工件的接觸時(shí)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(gè)磨粒的切削厚度大為減小，因而作用在每個(gè)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(zhǎng)要比普通磨削時(shí)的接觸孤長(zhǎng)大得多。這樣，單位時(shí)間內(nèi)同時(shí)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(shí)，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(shí)也減少了機(jī)床的振動(dòng)，已加工表面的波紋小。3、精度穩(wěn)定：由于單個(gè)磨粒的切削厚度小，每個(gè)磨粒上所受的力也小，因而能在較長(zhǎng)的時(shí)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(shí)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(shí)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