提高金属零件磨削加工表面质量的措施

研磨者

1、高精度低表面粗糙度的磨削 随着近代机械工业的发展，对仪器、仪表及量具等精密零件要求越来越高。一般认为，已磨削零件外圆圆柱度在0.2μm/500mm以内，内孔圆度在0.2μm以内的称为高精度磨削；而加工表面粗糙度值小于Ra0.16μm称为低表面粗糙度磨削。低表面粗糙度磨削又可分为高精度磨削（Ra0.16~Ra0.04μm）、超精度磨削（Ra0.04~Ra0.0lμm）和镜面磨削（Ra小于0.0lμm）。工件表面的粗糙度是砂轮微观形貌的某种反映。砂轮微观形貌决定于对砂轮的修整。砂轮修整可以用锋利单粒金刚石或多粒金刚石笔。当修整精细时，砂轮表层微刃多，等高性好，就可以获得较低的表面粗糙度值的加工表面。 - l: o- s- F1 |0 x 2、高速磨削 1 [% ]+ J7 V \) I9 [6 n 金属件的磨削加工时，常规磨削速度为30~35m/s，当磨削速度v/≥50m／s时为高速磨削。如果砂轮速度提高一倍，单位时间内通过磨削区的磨粒数将增加一倍。若使单位最大磨削厚度不变，则工件转速应提高一倍，金属磨削率或生产效率将增长一倍。如果工件转速不变，则单位最大磨削厚度将减少一半。磨削厚度的变薄，残留在工件表面的磨痕深度减少，同时由于磨削速度的提高，工件表面在磨粒刻划后形成的隆起高度将减少，这些都将使磨削表面粗糙度值降低。此外，随着单位磨削厚度的变薄，磨削力将下降，这不仅可提高砂轮耐用度与寿命，而且还可以减少工件的变形，提高工件的加工精度。 2 \3 J; l, c4 r 高速磨削时，高速砂轮的离心力很大：为防止砂轮破裂，必须提高砂轮强度，并且要有可靠的安全防护措施。由于金属磨量的增大，砂轮电机功率应按比例增大，机床部件的静、动刚度也要加强，以确保机床工作的稳定性。此外，还要保证有足够的切削液正常的送入磨削区。 3、缓进给磨削 / M& R7 H) O7 s2 W/ d: ^ 常规磨削采用的径向进给量极小（＜0.02mm），而工件进给速度极大（0.05~5m/s)。缓进给磨削是采用极大的径向进给量（几毫米至十几毫米）和极小的工件进给速度（0.002—0.005m／s）的一种磨削工艺方法。因此，常规磨削工艺的磨屑厚而短，缓进给磨削的磨屑薄而长。 . y( C# c3 c' O: l( a/ J 由于磨削深度很大，可以在一次进给下将磨削完成，大大减少了工作台往复行程数，节省了工作台换向时间及空磨时间。由于砂轮与工件的接触长度要大得多，接触区同时工作的磨粒数大为增加，使单位时间的金属磨量增大。所以，缓进给磨削的生产效率要比常规磨削提高3~5倍。这样，磨削不仅是一种精加工，而且成为粗、精加工的综合加工。 1 Q$ v1 Q% x# G2 |) E0 K; U# m 常规磨削时，工作台速度较大，砂轮边缘与工件尖角频繁撞击，加速了砂轮的破损。缓进给磨削时，工作台进给缓慢，避免了工作台与工件尖角的撞击。由于缓进给磨削时的单位磨削厚度减少，磨粒承受的磨削载荷减轻，不仅提高了砂轮的耐用度与寿命，而且能获得较好的磨削精度及表面质量。缓进给磨削特别适合于磨削成形表面及各种沟槽，适合于磨削耐热合金等难加工材料。 8 P3 z, x$ `$ L5 q4 ] 缓进给磨削时，要求砂轮具有足够的容屑空间，良好的自锐性和保持轮廓精度的能力。因此，在选择砂轮的粒度、硬度及组织时，应仔细综合考虑。如应选用疏松多孔的砂轮组织，一般大都在12号以上。 缓进给磨削时磨量大，机床功率消耗较多，一般单位砂轮宽度所需功率为0.25~1kW。 9 W2 ^7 b; Q5 U( N5 r 缓进给磨削时巨大的功率消耗转化为大量热，易引起工件表面烧伤。在较长接触弧上大量新鲜金属面的暴露和由于磨粒自锐、新晶面的不断出现，将引起外层电子的强烈放射，加速了砂轮与工件间的粘结和扩散，使砂轮工作表面易堵塞变钝。为此，应充分地注射高效水溶性离子切削液，以减轻砂轮粘结磨损，提高砂轮耐用度和寿命，避免工件表面烧伤。 9 y9 }. N! v- Y' x4 A 4、砂带磨削 : j5 _) u2 P2 {8 J$ @' G2 s' t 环形砂带安置于接触轮与张紧轮之上，使砂带高速回转，实现切削运动。工件由传送带向前输送，实现进给运动。 砂带由磨料、基体及结合剂组成。基体由纸型、布型及布纸混合型三种。结合剂可以是动物胶或合成树脂。前者适用于干磨，后者适用于湿磨。 + s2 E1 o+ U0 m2 |3 q9 Y 砂带磨粒尺寸均匀，等高性好，分布有规律，容屑空间大，故磨削中金属摩擦及变形小，磨削热少，且散热条件好。砂带磨削生产效率高．磨削精度和表面质量也好。但是，易形成微细裂纹，这些微小裂纹，在交变载荷作用下，会迅速扩展，并造成零件的失效。磨削表面烧伤、残余应力及裂纹均与磨削温度有紧密联系，凡能降低磨削温度的措施，都会提高磨削表面质量。 砂带磨削机床设备简单、适应性强。接触轮由电机驱动， 砂带磨削可适用于大、小平面的磨削，复杂形面的磨削及内径小于25mm的深孔磨削等。目前正朝着进一步提高加工精度、自动化程度及延长砂带寿命等方向发展。