磨削


磨削

2021-01-14 致爲新材料

從直觀上看,磨削是砂輪與工件的直接接觸,似乎很簡單,但如果認爲一個工件磨削的好與不好,就可以判斷出砂輪的好與不好,這是不準確的。因爲看上去像是砂輪磨工件,實際上這一過程涉及四個方面的因素:工具機因素、操作方式方法、工件材質類型以及砂輪選型。實際磨削作業是由這四個方面的因素綜合作用的結果。

我們舉例來說,一台新的的工具機同一台舊的工具機工作情況顯然是不同的。新工具機剛出廠不久,就像汽車有一個「磨合期」,其傳動機械裝置需要一個穩定過程。這期間加工出來的零件是比較不穩定的;當新工具機渡過了這個「磨合期」後,就顯示出其應有的加工精度。

對於老的工具機來說,需要一定的保養和維護,如果疏於做這方面的工作,那麼有些部件由於過度磨損(如軸承,皮帶等)會導致工具機的高故障率。這期間所加工的零件質量也是不穩定的。

對於數控工具機和手動工具機來說,區別則更明顯。現代化的生產要求大批量的規模效應,數控工具機可以滿足這一要求,即能夠保證工件的尺寸精度的重複性。而手動工具機儘管某幾件工件能達到要求,但無法滿足大批量的重複精度要求。

從操作方法上來看,這主要是操作者的人爲因素。如有的操作者性子急,喜歡進刀量大,有的操作者喜歡慢慢地進刀,那麼同一片砂輪在這兩個人手裡會有不同的表現。進刀量大的容易引起燒傷。再例如有的操作者爲了怕冷卻液濺到身上,將冷卻液閥門調小,冷卻液在磨削中的作用相當大,這樣一來同樣給磨削帶來很不利的影響。

再看工件情況,實際操作中往往不能達到理論上的設定值。如這道工序磨削餘量是50絲,而上道下來卻有80絲,或經熱處理之後工件有變形,有的地方磨得多,而有的地方磨得少,這就給加工帶來了難度。工件和砂輪的符合性也影響磨削的結果。如砂輪在外圓磨時能夠達到要求,而同時進行側面(止推面)磨削時就會產生燒傷。

而對於砂輪的選型,是個比較複雜的話題,我們後面會和大家細細講述,大家先好好吸收今天的知識~

磨料是什麼

今天我們的主題是磨料,衆所周知,磨料一直是砂輪製造和應用領域研究的對象,不同的材料需要用不同的磨料來磨削。現在工件材料越來越朝著耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的方向發展,因此針對這些材料要不斷開發新的磨料來適應其磨削要求。

磨料從其物理性上來分,有塊狀和分離型兩大類。所謂塊狀就是本身呈一個四角或多角形顆粒狀,具有一定的韌性,當鋒口被磨損後自身不容易破碎,而分離型磨料呈一條狀或片狀,內部有規則和不規則的分離層。當所受壓力達到一定程度會產生破碎,出現新的鋒口。塊狀磨料的典型是棕剛玉,分離型磨料的典型是白剛玉。

從兩種類型磨料的物理性能來分析,塊狀能承受較大的磨削力,對於表面粗糙度有改善趨勢,並且消耗比較慢。分離型磨料更適應大切削量的粗磨,並且消耗比較快。

磨料從化學成份上來分,主要有碳化矽,剛玉,立方氮化硼,金剛石等。

磨料的代號特徵與應用範圍

品種

代號

顏色

特徵

應用範圍

棕剛玉

一種

棕褐

韌性大,磨削性能適合於較重負荷,價格低,應用廣

碳素鋼,合金鋼,可鍛鑄鐵,硬青銅的普遍磨削,切斷

白剛玉

西澳

純度高,破碎性好,切削刃銳利,切削力較強

合金鋼,高速鋼,淬火鋼等工件的普通磨削,刃磨超精,齒輪,螺紋磨

鉻剛玉

功放

玫瑰紅

韌性較大,切削刃銳利,稜角保持性好,光潔度高

合金鋼,工具鋼,淬火鋼的內園,工具,齒輪,仿型磨

單晶剛玉

灰白色

切削刃硬度高, 韌性高,切削力強

高釩高速鋼,不鏽鋼,高速鋼,鈦合金等高硬度,高強度材料的磨削

微晶剛玉

棕褐

切削刃多,磨削性能表現較好的脫粒性

各種淬火鋼,不鏽鋼,球墨鑄鐵的磨削

鋯剛玉

為了

灰綠

韌性大,強度高,耐磨性好

重負荷磨削,耐熱合金鋼,不鏽鋼的磨削

黑碳化矽

C

硬度高, 韌性小,切削刃銳利,導熱性好

鑄鐵,有色金屬,非金屬材料的磨削,切斷

綠碳化矽

GC

純度高,強度高,脆性大,刃口鋒利

脆而硬的硬質合金,玻璃,石料的磨削

人造金剛石

光盤

黃綠色

硬度高,稜角鋒利,耐磨性好, 韌性高

硬質合金,光學玻璃,寶石,半導體材料的磨削

立方氮化硼

立方氮化硼

黑白

硬度高,化學穩定性好, 稜角鋒利

耐熱合金,高釩,高鉬,高速鋼,鈦合金等的磨削

粒度是什麼​​

粒度是指磨料顆粒尺寸的大小,很容易理解,即越粗的顆粒磨出來的工件表面越粗糙,越細的顆粒磨出來的工件表面越光滑。

其定義是:1英寸篩網上的孔的數目。孔的數量越多,孔的尺寸就越小,通過的砂粒也越細,即粒度就越細。

砂輪的粒度選擇取決於工件所要達到的表面粗糙度。

有這麼一個對應關係,一般情況下,以外圓磨爲例,60粒的砂輪可以達到Ra0.8,80粒的砂輪可以達到Ra0.4。

如果是平面磨,由於其接觸面積比外圓磨來得大,因此同樣是60粒砂輪,在平面磨所達到的粗糙度要比外圓磨高一級,它可以達到Ra0.4。那是因爲接觸面大,砂輪同樣旋轉一圈但所參與作用的磨料顆粒數增加的原因。

同時我們也要注意到,粒度越細砂輪表面越緻密,進刀量不能大,只能用於精磨場合,這時要加大進刀的話,只能引起燒傷哦~

結合劑部分我們主要來介紹陶瓷結合劑和樹脂結合劑。

陶瓷結合劑——75%以上的砂輪採用陶瓷結合劑,其多孔性強度形成了高度的磨屑容納率,即容屑性好,同時其剛性有助於提高精度,且不受水、酸、油、正常溫度等變化的影響。

樹脂結合劑——主要用於鑄造工場,熔接及鋼塊廠的高速砂輪,也用於切斷及螺紋磨削作業。

以下是兩種結合劑各自的特點:

砂輪的組織結構是指砂輪中磨料與磨料間的空隙。一般用5號到12號之間的數字來表示。5號表示非常緻密,8號表示一般,10號代表有微氣孔,12號代表大氣孔。這些氣孔是一種類似樟腦的物質與磨料、結合劑相混合,在燒結過程中揮發而形成的較大空隙。氣孔的主要作用是在深切緩進(強力磨)中能容納較多的金屬屑,不會使這些金屬屑堵塞在砂輪的表面。同時氣孔也有助於冷卻液在磨削區域的流動,從而可以提高冷卻效率。磨料在砂輪中所占的體積比例,可以通過下面的公式來計算:Vgrain% = 2 x(32-S),其中S代表組織號通常,選擇普通組織的砂輪時,不必費心於組織號的選擇。根據經驗,每一粒度、硬度通常有一個最好的或標準的組織。

砂輪的硬度,是砂輪的一個重要指標,所以我們一起來看看這個「硬度」到底該怎樣理解。

砂輪的硬度是指磨料與磨料之間的粘接強度,也就是說結合劑量的多少決定了砂輪的軟硬程度。這裡有兩個關於硬度的概念,一個是砂輪的硬度,一個是磨料本身的硬度。這是兩個不同的概念。砂輪的硬度僅僅是指結合劑量的多少,決定採用什麼樣的砂輪來磨削時,基本規則是:軟的材料要選用硬的砂輪來磨削,而硬的材料要選用軟的砂輪來磨削。而磨料本身的硬度卻恰恰相反,硬的材料需要更硬的磨料來磨削,軟的材料就需要用較軟的磨料來磨削。

砂輪的硬度用英文字母來表示,字母越往後表示砂輪越硬。

新國標:DEFGHIJKLMNOPQRSTU

適合某項加工的砂輪應該是磨粒在鈍化時會破碎或自動脫落,以露出銳利的磨料層。換言之,砂輪只須偶爾進行輕度修整,就可以保持切削麵的乾淨和銳利。如果磨粒未完全發揮效率而在鈍化前就脫落的話,就表明砂輪太軟;如果正常的磨削壓力不能克服結合劑強度而使鈍化的磨料脫落的話,磨粒的鋒口繼續鈍化,摩擦接觸面增大,導致磨粒在工件表面打滑,就會減慢切削,表明砂輪太硬。

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