砂轮选择在磨削中的重要

沈晓林

　　磨削加工一般作为工件加工的终工序，其任务就是要保证产品零件能达到图纸上所要求的精度和表面质量。磨削表面粗糙度与零件精度有密切关系，一定的精度应有相应的表面粗糙度。一般情况下，对尺寸要进行有效的控制，则粗糙度Ra值应不超过尺寸公差的八分之一，磨削表面粗糙度对零件使用性能的影响是：表面粗糙度值越小，则零件的耐磨性，耐蚀性，耐疲劳性越好。反之则相反。因此，在磨削加工中，必须注意降低表面粗糙度。影响磨削加工表面粗糙度的主要工艺因素中砂轮粒度对其有显著影响，砂轮粒度越细，同时参与磨削的磨粒就越多，则磨削表面粗糙度就越低。一般磨削时取46～80号粒度的砂轮，精磨时应选用150～240号粒度的砂轮，镜面磨削时应选用W10～W7粒度的树脂石墨砂轮，可获得较好的工件表面粗糙度。
8 `1 n& _- Z  m- d- J  h* }　　近年来随着新技术的开发应用，高精度磨削技术的发展，使磨削尺寸达到0.1～0.3μm，表面粗糙度达到0.2～0.05μm，磨削表面变质层和残留应力均甚小，明显提高的加工质量。成形磨削，特别是高精度的成形磨削，经常是生活中的关键问题。成形磨削有两个难题：一是砂轮质量，主要是砂轮必须同时具有良好的自砺性和形廓保持性，而这二者往往是有矛盾的。二是砂轮修整技术，即高效、经济的获得所要求的砂轮形廓和锐度。因而为了提高磨削的效率和精度，特别是对于难加工材料的高效精加工，高效和强力磨削采用了CBN砂轮，使得强力磨突破传统磨削的限制，生产率成倍提高，有些零件的毛坯不需要经过粗加工，可直接磨削成为成品，这不仅提高了加工效率，同时还提高了加工质量。如SG磨料。它是一种新颖的陶瓷氧化铝磨料，以纯刚玉为原料，将其在水中与氧化镁之类媒介结合，产生块状胶凝物，干燥之后形成脆性物体。再将其碾碎至所需粒度，在1300℃到1400℃到温度下烧结而成。其硬度大大高于普通氧化铝，且韧性好，因此可以在较高速度和较大载荷条件下运转，金属磨除率比普通氧化铝高三倍以上。它最大的优点是磨削区温度低，砂轮始终具有锋利的磨削刃，砂轮形状保持性好、时间长。立方氮化硼磨削。它是一种坚硬而耐磨的磨料，并具有高的导热性和耐化学侵蚀等优异的性质。最新一代的磨料是以尖锐、高强和可用于无支撑切削为特征的，这些特征可降低磨削加工过程中的磨削力，从而减少对工件的损伤。
　　实际上，对磨料合成条件控制得严格与否将会直接影响到磨粒的最终晶型和包括强度、热稳定性和断裂特征在内的物理性质，从而影响到它的使用性能。如De Beers公司生产的四种ABN产品，这四种产品每种都具有自己不同的特性。ABN200是脆性的黑色磨料，主要用于陶瓷粘结磨削工具和金属包敷树脂粘结的磨削工具。ABN300具有与ABN200相似的强度，但颜色为琥珀色，通常应用于金属和环氧树脂粘结的磨削工具。ABN600为黑色，是一种典型的具有特定晶面的高强立方氧化硼磨料，也是应用于金属和环氧树脂粘结的磨具。ABN800则是最新一代的高强单晶立方氧化化硼材料。ABN800具有与ABN600相似的强度，但是，可以看到两者存在着显著的不同，前者具有尖锐棱角和高热稳定性。
4 h$ Z3 H# c! h9 ]5 G　　在磨削过程中，块状或圆的磨粒可考虑采用与工件呈较大的负前角进行磨削。而对尖锐的多角状的粒子在多数情况下采用较大的正前角进行磨削。因此，在磨削碳化物含量较高的钢(如某些高速钢)时，最好选择具有负前角的磨料粒子。当加工更硬的强韧材料(如某些高速钢和表面硬化钢)时，具有较大的正前角的尖锐多角状磨粒具有潜在的优势。
　　缓进给磨削中磨料特征的影响。在磨削过程中加在单个磨料粒子上载荷的种类与大小都将影响到磨粒的切削性能，进而影响到最佳磨料的选择。为说明这点，进行了台下的试验：使用端头半径为0.5mmr90°V型陶瓷粘结砂轮磨削M2高速钢，对两种ABN600和ABN800磨料进行测试，并对法向磨削力、功率和砂轮的磨损进行监测。可以看到，ABN800法向磨削力较低。当进给量提高时，切削率增加，磨削力也同时提高。但对于ABN800砂轮，磨削力的提高相对较小。而磨削功率随进给量的增加而提高的趋势与ABN600基本相同。尽管对于ABN800磨料制成的砂轮测出的磨削力和能量较低但曲率为0.5mm砂轮端面的磨损也同时减小。当进给量从而200mm/min提高到300mm/min时，三个参数增中的相对百分比，即切削功率提高50%。随着磨削条件的恶劣程度加剧，具有尖角状特征的磨粒的优点表现得更为突出。
　　镍铬钢是一种较难磨削的材料。针对有尖锐棱角的磨料去屑率高的特点，用陶瓷粘结的砂轮对牌号为718的镍铬钢进行磨削试验。对两种高强磨料，ABN600和ABN800进行了如前的试验。可以看到，与ABN600相比，在工作台速度为150mm/min和200mm/min时，ABN800仍保持它的优点。当工作台速度进一步提高到300mm/min时，两种砂轮都表现出高的砂轮磨损速率。然而，试验结果表明，当使用尖锐磨料制成的砂轮磨削同样的材料时，在150mm/min和200mm/min的两种速度下，都可以得到合理的砂轮寿命。
　　使用树脂粘结的砂轮进行M2高速钢平面磨削试验。实验中，用ABN600和ABN800两种磨料制成的小砂轮的尺寸为125mm×6mm。实验结果表明，使用尖锐的磨料的砂轮寿命长，而磨削功率低。
　　众所周知，磨削过程中，在磨料和工件磨削面之间会产生瞬间界面高温。试验证明，与常用磨料相比，立方氧化硼产生的界面磨削温度更低。其中关键原因是立方氧化硼砂轮的比磨削能要比常用磨料的砂轮低。通过试验，可以看到，随着切削深度的提高，立方氧化硼砂轮之所以具有低的磨削能，主要得益于立方氧化硼具有高的热导率。
# n( ~$ l$ g+ n$ A+ b- x　　综上所述，在不同材料和工艺条件的磨削中，合理选用砂轮，可降低磨削加工表面精度，提高磨削加工表面质量，能使磨削效率有成倍的提高，取得低成本加工的效果，并且砂轮寿命长，修整频率低，金属磨除率高，磨削力小冷却效果佳。
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