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镜面磨削|金刚石砂轮选择和工艺技术要求!

更新时间:2016-08-10 11:48:32点击次数:686次 字号:T|T

电解镜面磨削


1.电解磨削时应留意哪些题目?

 电解磨削具有比机械磨削高近10倍的效率,工件表面粗糙度可稳定在Ra0.1μm,最好可达Ra (0.012~0.01)pm,被磨削的表面产生热量很少,不会使工件表面产生烧伤和裂纹,表面质量好等优点,常用于磨削导电的难磨削的材料。在使用电解磨削时,应留意以下题目。

 (1)为避免损伤砂轮,开始使用时进给量应小一些。当工件走出砂轮外时,不应再进刀。

 (2)在磨削过程中,有少量的机械磨削暗红色火花或微小的电火花是正常的。若工件与砂轮之间出现绿色电火花或白色电弧火花,并伴有特殊的霹啪响声现象,说明砂轮的结合剂露出并与工件接触,发生短路。这时必须进行反极性处理(把原来工件上的电源正极接到砂轮上,把砂轮上的负极接在工件上),进行磨削,把结合剂进行电蚀溶解,使磨粒露出,以消除短路现象后,再正常接好电源,进行磨削。

 (3)电解液应喷射在砂轮中心.靠砂轮高速旋转的离心力均匀散:布于砂轮工作表面。在安装与拆卸砂轮时,不要敲击砂轮工作表面,以免损坏砂轮。

 

2.什么是镜面磨削?
 磨削后的工件表面粗糙度达到Ra 0.01μm的磨削方法,称为镜面磨削。它的磨削过程是:光用锋利的单粒金刚石,以很小的修整导程和小的修整深度修整80#~w40细粒度砂轮,使砂轮表面磨粒的切削刃获得较好的微刃等高性和微刃性。磨削时,磨粒的微刃在工件表面上切下细微的切屑。同时,在适当的压力作用下,借助于半钝状态下的微刃与工件表面产生摩擦和抛光,使工件表面形成很低的表面粗糙度。然后再用粒度W14~w5、并加有石墨填料的树脂结合剂砂轮,通过更精细的修整,在适当的磨削压力下,再经过摩擦和抛光作用,即可使工件表面形成粗糙度为Ra 0.01μm的镜面。通常工件磨削后表面粗糙度大于Ra0.Olffm称为一般磨削,粗糙度在Ra(0.1~0.05)μm的为精密磨削,粗糙度在Ra(0.0250~.012)μm超精密磨削,粗糙度在Ra 0.01μm以下为镜面磨削。

 

3.镜面磨削的原理是什么?

 镜面磨削的原理是:在良好机床精度和无振动的条件下,采用细粒度(WlO以下)、硬度为中软和树脂结合剂的砂轮,经过精细修整,使砂轮获得微刃等高性和微刃,对l丁件表面的切削与摩擦抛光作用的结果。

 采用砂轮磨削,工件表面上的微观轮廓是砂轮工作表面微廓的某种复映。它和砂轮表面微观轮廓与砂轮特性、修整砂轮的工具、修整方法与修整用量有密切的关系。在一般磨削时,由于修整砂轮的用量比较大,磨粒在金刚石的撞击下,破裂的外形不规则,其断面外形不一样,砂轮表面不能形成微刃,所以磨削后的工件表面粗糙度相对较大。而在超精镜面磨削时,除采用粒度较细、硬度较软的砂轮外,在修整砂轮时,采用很小的修整导程和修整深度,用锋利的金刚石使砂轮上的磨粒产生细微的破碎,在每个磨粒上形成细微的切削刃,并使每个微刃的等高性好。在磨削过程中,由于摩擦和磨损的作用,微刃的等高性进一步进步,摩擦抛光作用增强,使工件磨削后的表面质量大大进步。微刃切削作用和摩擦抛光作用正确充分的发挥,还将靠公道的操纵与控制磨削用量、磨削液的清洁来保证。


4.镜面磨削有哪些特点?

 镜面磨削是磨削加工领域发展起来的一项光整超精加工新工艺、新技术。通过镜面磨削能使T件表面达到极高的微观几何精度和极低的表面粗糙度。这项技术与研磨和超精加工相比,有下列特点:

 (1)可以获得超精加工和研磨加工不轻易达到的Ra(0.012~0.006)μm粗糙度。而且可获得较高的工件外形精度和尺寸精度。

 (2)这种磨削与手工研磨加工相比较,可以大大减轻劳动强度,易于实现自动丈量。工件的加工精度和表面粗糙度比较稳定,操纵技术便于把握,而且生产效率高。

 (3)它的加工范围较广,可以磨削加工内外圆柱面、内外锥面和简单的成形面。


5.镜面磨削对磨床有哪些要求?

 镜面磨削是高精度磨削。为了达到极高的加工精度和极低的表面粗糙度,一般应采用高精度磨床。若没有高精度磨床,在普通磨床上磨削时,机床必须达到以下要求:

 (1)振动要小。磨床振动主要是强迫振动和自激振动。当进行高精度和低粗糙度磨削时,纵、横向进给量和磨削力很小,在工艺系统刚性较好的情况下,一般不会产生自激振动,而主要表现为强迫振动。造成强迫振动的主要原因是砂轮和砂轮传动电机不平衡,传动皮带是非、薄厚不一致,砂轮主轴系统偏移,头架电机、液压电机和液压泵振动,工作台往复运动的惯性冲击等。这些振动集中影响到磨削过程中砂轮相对工件的振动,而影响到工件的磨削质量。所以,当发现振动时,分析其振源,采取相应措施以消除或使其减小,达到砂轮架和工作台之间的相对振幅应小于0.001mm,以满足镜面磨削的要求。

(2)砂轮主轴旋转精度要高。砂轮主轴旋转精度应小于0.001mm。滑动轴承的配合间隙应在(0.01~0.015)mm之间。内圆磨具应选用4~2级精度的轴承,预加负荷(10~15)kg,或选用静压内圆磨具,其旋转精度在150mm长度内径向跳动小于0.005mm。

(3)横向进给机构灵敏度和重复精度高。其精度误差应小于0.002mm。横向进给刻度值应小于0.005mm。    、

(4)工作台低速运动要平稳。要求工作台在10mm/min的低速下无爬行现象,往复速度差未几超过10﹪。

(5)磨削液应过滤。只有在磨削中使用经过过滤装置的磨削液,才能防止砂轮脱落的磨粒和磨屑划伤工件表面。

 

6.镜面磨削时怎样选择砂轮?

镜面磨削是微量磨削,大部分作用是摩擦和抛光。对砂轮上的磨粒的微刃性和微刃等高性有较高的要求。所以,对镜面磨削时砂轮的特性选择,要符合下述作用要求。

(1)磨料。磨削钢和铸铁零件时,应采用白刚玉、单晶刚玉类的磨料。对铜合金和铝合金,也采用刚玉类磨料。在刚玉类磨料中,单品刚玉效果最好。这是由于单晶刚玉磨料是由单一的接近等轴晶体所组成,且不含杂质,具有较高的机械强度。此磨料的砂轮经修整后,能形成较好的微刃,而且微刃的保持性较好。

(2)粒度。镜面磨削的砂轮宜采用w10以下的粒度。由于细粒度的砂轮,磨削后的表面粗糙度低,不产生划伤和拉毛。

(3)硬度。镜面磨削应采用D、E、F超软的砂轮,以利于充分发挥摩擦和抛光的作用,降低磨削后的工件表面粗糙度。

(4)结合剂。镜面磨削应采用树脂结合剂的砂轮,并加有一定石墨为填料。

(5)组织。低粗糙度磨削要求砂轮的组织均匀而紧密,应选用(0~3)号组织。

 

7.镜面磨削对砂轮平衡和修整有哪些要求?

镜面磨削的砂轮必须经过精细平衡外,应进行空转30min后,进行第三次平衡。达到砂轮在平衡架上任意一点都能停下来没有偏摆,在磨削过程中无振动。

在砂轮修整时,为达到砂轮的微刃等高性和形成均匀的细微切削刃,要求采用比较锐利的金刚石,金刚石的顶角为70°~80°为好,其金刚石尖锋应低于所修整砂轮中心(1~2)mm,垂直角度为5°~8°左右。不能采用较钝的金刚石笔来修整砂轮,以免使磨削后的工件表面发暗,烧伤。修整时的横向进给量为(0.0025~0.005)mm,工作台移动速度为(5~20)mm/min。


8.镜面磨削对砂轮平衡和修整有哪些要求?

镜面磨削的砂轮必须经过精细平衡外,应进行空转30min后,进行第三次平衡。达到砂轮在平衡架上任意一点都能停下来没有偏摆,在磨削过程中无振动。

在砂轮修整时,为达到砂轮的微刃等高性和形成均匀的细微切削刃,要求采用比较锐利的金刚石,金刚石的顶角为70°~80°为好,其金刚石尖锋应低于所修整砂轮中心(1~2)mm,垂直角度为5°~8°左右。不能采用较钝的金刚石笔来修整砂轮,以免使磨削后的工件表面发暗,烧伤。修整时的横向进给量为(0.0025~0.005)mm,工作台移动速度为(5~20)mm/min。


9.镜面磨削时怎样选择工艺参数? 

 镜面磨削的工件,要经过粗磨、精磨和超精磨,最后才能采用镜面磨削的工艺步骤。在镜面磨削前,工件表面粗糙度应低于Ra0.025μm,工件的尺寸公差要求达到上偏差,或根据实际操纵的经验,放很小微量的余量,供镜面磨削时磨往,工件的几何外形精度要好。在磨削操纵中,为避免出现烧伤、划痕等表面缺陷,应无火花或不答应有明显的磨削火花出现。要正确地判定砂轮与工件是否接触,可采取在工件表面上涂一层很薄的红丹或兰油等显示剂,操纵时,只要看到工件上的显示剂被砂轮所擦掉,即表明砂轮已接触工件。这时,再按(0.0025~0.005)mm的磨削深度进给,假如磨削正常,再进行(10~20)次工作台往复行程,无火花摩擦抛光即可。镜面磨削的工艺参数如下:

 (1)外圆磨削。修整工具为锋利的单颗粒金刚石,砂轮速度为(15~20)m/s。修整时工作台速度为(5~10)mm/min,修整时的横进给量为(0.002~0.003)mm,修整时横向进给次数为(2~4)次/st,光修次数为1次/st。_丁件速度为l0m/min左右,工作台速度为(50~100)mm/min,磨削时横向进给量为(0.003~0。005)mm,磨削时横向进给次数为1次,光磨次数为(20~30)次/st。

 (2)平面磨削。修整T具为锋利的金刚石,砂轮速度为(15~20)m/s,修整时磨头移动速度为(6~l0)mm/min,修整时的垂直进给量为(0.002~0.003)mm,修整时的垂直进给次数为(2~3)次,光修次数为1次,工作台速度为(12~14)m/min,磨削时垂直进给量为(0.005~0.007)mm,磨削时垂直进给次数为1次,光磨次数为(3~14)7X/~t,磨头周期进给量为(0.05~0.1)ram/st。

 (3)内孔磨削。修整丁具为锋利单颗粒金刚石,砂轮转速为(10000~]5000)r/min,修整时工作台速度为(10~20)mm/min,修整时横向进给量为(O.002~o·003)mm,修整时横向进给次数为(2~3)7.~/st,光修次数为1次/st,工件速度为(7~9)m/min,磨削时工作台速度为(60~100)rnlll/min,磨削时横向进给量为(0.。03~0.005)mm,磨削时横向进给次数为1次,光磨次数为(15~25)次/st。


10.镜面磨削时应留意哪些题目?

 (1)工作时先开动机床,如有放气阀应打开,工作台行程速度应尽量快一些。这样可以将油缸、油管中的空气排除,使在低速修整砂轮时液压稳定性好。

 (2)修整砂轮时,金刚石在超越砂轮边沿(3~5)mm后才换向,最好把砂轮边沿角修光或修成小圆角。这样可以减少或消除砂轮此处磨粒脱落而影响磨削质量。

 (3)镜面磨削“对刀”时和在磨削过程中,都不能有磨削火花出现。


11.低粗糙度高精度的工件磨削时,常见的有哪些缺陷和防止措施?

 在超精磨削和镜面磨削中,也轻易出现一般磨削中常见的缺陷,但由于超精磨削和镜面的工件粗糙度很低,因此这些缺陷就更相对地突出,必须采用相应措施予以防止,以保证磨削后的工件表面质量。

(1)网柱形工件表面产生波纹。其产生原因是由于有强迫振动和自激振动及砂轮工作表面磨损不均匀。防止措施是:仔细平衡砂轮,必要时安装自动平衡装置;对砂轮架电机安装皮带轮后进行动平衡,使尽对振幅小于(1~2)pm,并在电机座上安装橡胶或木板隔振装置;选配皮带要是非和薄厚一致,使受力均匀,或采用尼龙丝带;修刮导轨,选配滚柱,进步砂轮架的抗振性;砂轮磨钝后应及时修整;适当降低工件和工作台速度,减小横向进给量。

(2)平面工件平面波纹。防止措施是:修刮导轨,进步磨头系统刚度;调整工作台换向撞块或工作台换向阀的节流螺钉,以减小工作台换向冲击;修整砂轮时,把金刚石安装在工作台面上;减小垂直进给量。其余同上。

 (3)圆柱工件和平面工件表面出现划伤和划痕。产生原因是:切削液不清洁,修整后的砂轮表面有个别突出的磨粒;砂轮磨粒太粗、磨粒脆性大和砂轮软硬不均匀,磨粒轻易脱落等。防止措施是:对切削液进行过滤,保持磨削液无磨屑、磨粒和灰尘;砂轮修整后要用大流量的磨削液对砂轮工作表面进行冲洗,或先进行试磨,待凸出的磨粒脱落后再进行正式磨削;公道选择砂轮和修整用量;将砂轮两边角修整成台阶或圆角,以防止砂轮尖角处磨粒脱落。公道选择磨削用量;工件要达到前工序规定的表面粗糙度;调整切削液喷嘴位置改善冲洗效果。

 (4)圆柱形工件产生螺旋痕或平面形工件产生直线痕。其产生原因是:砂轮修整不当,或修整时砂轮主轴翘头或低头;砂轮与工件相对位置产生偏移;砂轮在宽度方向硬度不均匀。防止措施是:公道选择修整用量,在修整时要加大磨削液流量;安装砂轮架时,要使砂轮主轴翘头约0.005/~oomm,待砂轮安装后,使砂轮轴接近于水平;进步砂轮架的刚性,减小砂轮架受力后的偏转;在丁艺系统刚性不足时,应减少磨削用量;工作前开车空运转一段时间,待机床达到热平衡后,再进行修整砂轮或开始工作;更换砂轮。

 (5)烧伤。其主要原因是砂轮修整过细和过钝,磨削深度大,进给过快和磨削液的冷却效果差。防止措施是:砂轮磨钝后应按要求及时修整砂轮;减小磨削深度和进给速度,适当进步工件速度;调整磨削液喷嘴位置,使磨削液进进磨削区,进步冷却效果。

 

12.砂轮电解镜面磨削的原理是什么?

对于金属结合剂的金刚石砂轮,在开始使用前和使用钝化后的修整极为困难。特别用它磨削高硬度、高强度、高脆性的陶瓷材料时,金刚石砂轮将磨损、堵塞而钝化,使磨削力增大、磨削热增高,工件被磨削表面质量变差,乃至不能正常磨削。
 

图2-34 砂轮电解磨削原理示意图

 砂轮电解镜面磨削法是利用电解原理,将电源正极接到金属结合剂的金刚石砂轮上,将电源负极接到与金刚石砂轮相邻的石墨电极上,石墨电极与金刚砂轮的间隙约为0.1mm。当在正负极之间加有直流脉冲电压,并在它们间隙中浇注盐类的水溶性电解液时,作为正极的金属结合剂表面,将发生微弱的电解现象,如图2-34。在磨削过程中,不断对金属结合剂进行电解,使已磨损的金刚石磨粒脱落,而使金刚石砂轮始终处于锋利状态,达到正常磨削。这种砂轮电解磨削技术,不仅使砂轮在磨削过程中不会产生磨屑堵塞,保持砂轮锋利,而且可使微细和超细的超硬磨料制作的砂轮磨削性能得到充分地发挥。采用这种磨削技术,可对高温结构的陶瓷进行高效率的镜面磨削,其表面粗糙度可达Ra0.01μm。在相同的磨削条件下,砂轮的切削刃愈锋利,砂轮磨削性能就愈好,切削力就愈小,切削温度就低,磨削效率就高,工件表面质量和加工精度就高。


13.影响砂轮电解镜面磨削的因素有哪些?

 在砂轮电解镜面磨削过程中,影响它的因素也和一般磨削相同外,其它因素有砂轮金属结合剂的材质、电解电源特性和电解磨削液。

 (1)金属结合剂的材质。超硬磨料砂轮结合剂金属不同,在磨削过程中的磨削力也不同,其法向磨削力在(50~125)MPa变化。青铜结合剂砂轮电解磨削的磨削力最小,钴基结合剂砂轮电解磨削的磨削力稍大一些,纤维铸铁基砂轮电解磨削的磨削力更大一些,采用普通磨削的磨削力最大。

 (2)电解电源。电解砂轮结合剂所采用的直流脉冲电源,此电源不仅能提供直流、高频脉冲电压,而且可提供不同频率的交流电压。

 (3)电解磨削液。在电解砂轮镜面磨削中,应使用弱电解碱性水溶性冷却润滑液为宜。


14.砂轮电解镜面磨削适用于磨削哪些材料?

 砂轮电解镜面磨削的方法,可在高精度各种磨床上通过电源改造,进行外圆、内孔、平面、球面等磨削。适用于电子材料和磁性材料的镜面磨削,如硅片、铁淦氧磁头、光学材料的镜面磨削,陶瓷材料的镜面磨削,高硬度钢铁、复合材料和硬质合金的镜面磨削。


15.什么是难磨材料?怎样区分?

 所谓难磨削材料,就是在磨削加工时,材料的磨削加工性差的材料。难磨材料和难切削材料,有很多共同的特点,也有不相同的特点。难磨材料中,有的就比较好切削,如有色金属中的铜、铝及其合金。一般的淬火钢,切削就很难,可磨削就比较轻易。难磨材料可按下列方法来区分:

 (1)按材料含有的金属元素来区分。材料中含有铬(Cr)、镍(1Ni)、钨(W)、钼(Mo)、锰(Mn)、钛(Ti)、铝(A1)、钴(Co)、钒(V)等元素,进步了材料的强度、韧性、塑性和耐热性,降低了材料的导热性,磨削就比较困难。

(2)按磨削比来区分。在大多数的情况下,根据磨削比G(磨往材料的体积与砂轮磨耗的体积之比)来区分材料磨削性能的好与差。磨削比大,材料磨削就易,反之就难。磨削比小的材料,在磨削过程中,砂轮磨损快、磨削力大,磨削温度高,易产生振动,生产效率低。

(3)按材料的物理、力学性能来区分。工件材料的韧性、塑性高,硬度和导热系数低,磨屑易粘附在砂轮表面上,堵塞砂轮气孔,使砂轮失往磨削能力,造成磨削力增大、磨削温度增高。如磨削高温合金、钛合金、不锈钢、高钒高速钢、纯铁、纯铜、铝等。

(4)按表面质量来区分。有的工件材料在磨削时,易产生烧伤和裂纹及表面粗糙度大,难于达到表面质量要求。这类材料也难于磨削。

 

16.难磨材料在磨削时易产生哪些现象?

(1)烧伤。在磨削韧性大、导热系数低的材料,加之砂轮粒度和硬度特性选择不当、砂轮太钝而没有及时修整、磨削深度过大和冷却液供给不足或没有浇注到磨削区时,易产生烧伤。此种现象,在磨削一些合金钢、耐热合金和不锈钢时较为突出。由于这些难磨材料的韧性大,磨削阻力和磨屑变形大,加上材料的导热系数低,磨削区的高温(1000℃以上)不易传导出往,就可能出现螺旋形或斑点形烧伤。

(2)砂轮堵塞。这是在磨削塑性高、硬度低的难磨材料时的一种现象。磨削时砂轮磨粒的切削刃,被磨下的变形的工件材料碎块粘糊住,而且不易从砂轮上往除,在砂轮表面上形成一层粘糊状化合物,使磨削时摩擦加剧,砂轮失往磨削能力,磨削条件恶化。在磨削紫铜、铝、不锈钢、钛合金、耐热合金时最为突出。

 (3)砂轮磨损严重。在磨削韧性大、强度高的材料时,切屑不易切离,磨削力大,砂轮磨损严重。如在磨削奥氏体不锈钢、高温合金等加工硬化严重的材料、硬质合金和高钒高速钢时,因砂轮轻易变钝、脱粒太快,磨损严重。

 

17.解决难磨削材料的磨削途径有哪些?

解决难磨削材料的磨削途径有:公道选择砂轮、磨削用量、磨削液和磨削工艺方法。 

1)公道选择砂轮公道选择砂轮特性,是解决难磨材料磨削加工的重要途径之一。

(1)选择合适磨料。磨削难磨材料常采用白刚玉(wA)、锆刚玉(zA)、单晶刚玉(SA)、微晶刚玉(MA)、绿碳化硅(GC)和立方氮化硼等磨料。如采用锆刚玉磨削1Crl8Ni9Ti等不锈钢,不仅磨削效率高,而且不易产生烧伤;采用单晶刚玉磨削普通高速钢和高钒高速钢、不锈钢和GH2132、GH901高温合金等硬度高、韧性大的材料效果也好;用绿碳化硅砂轮磨削钛合金、用微晶刚玉磨削淬火球墨铸铁其效果也很好。有时为了解决某种难磨材料的磨削,采用几种磨料按不同比例混合制成砂轮,其磨削效果比单一磨料的砂轮都好。如用白刚玉80%+绿碳化硅20%的混合磨料的砂轮磨削镍基铸造高温合金,采用单晶刚玉和微晶刚玉的混合磨料砂轮,磨削铝高速钢,可以解决烧伤题目。

 (2)选用两种不同粒度的磨料。按一定比例选用两种不同粒度的磨料制成的砂轮,有利于进步砂轮的耐用度。

 (3)选用合适的砂轮硬度和 织。磨削难磨材料时,应选用硬度偏低、组织疏松的砂轮。这是由于硬度低的砂轮,在磨削过程中磨粒易脱落,使砂轮表面获得新的锋利的切削刃,因而磨削温度和磨削力较低,不易造成T件表面烧伤,改善磨屑对砂轮工作表面的粘糊。为解决高温合金GH90l、GH2132等磨削的困难,采用大气孔组织疏松的砂轮,有明显好的效果。但砂轮组织疏松,也要受磨削加T精度要求的限制。由于砂轮组织疏松,砂轮硬度太软,对保持加工精度也有不利的一面,必须适度。

 2)公道选择磨削用量

 (1)砂轮速度的选择。在一般的情况下,磨削难磨材料的砂轮速度应低于35m/s。但采用高速磨削有些难磨材料,也有很好的效果。如选用砂轮速度u。=55m/s磨削】Crl8Ni9Ti,其生产效率和砂轮耐用度可比一般砂轮速度进步1倍。采用υc=60m/s磨削GH2132等高温合金,也可使磨削效率进步l倍。但在采用绿碳化硅砂轮磨削钛合金时,就得用υc=17m/s较低的砂轮速度,这样可获得高达25的磨削比。

 (2)磨削深度。由于难磨材料的磨削加工性差,在一般的情况下,应采用小的磨削深度。如采用绿碳化硅砂轮磨削TC4钛合金时,用较小的磨削深度,可以获得较高的磨削比和较大的金属切除量。可是在用υc=50m/s纵磨淬火球墨铸铁时,却应采用0.1mm的较大磨削深度,当磨削深度αP(0.0l-0.02)mm时,砂轮反而易被堵塞,加速砂轮钝化。

 (3)工件速度。应采用较高的工件速度,以减轻或防止工件烧伤。但在采用深切缓进给磨削时,为避免烧伤,应选用较低的工件速度。

3)公道选用磨削液

针对难磨材料选用不同的磨削液,是改善材料的磨削加工性的重要途径。例如在磨削铁、镍、铬为基体的GH901和GH2132高温合金及钛合金TC4时,不管用何种砂轮,其金属切除量很低,磨削比在2以下。但采用淡色硫化切削油作磨削液后,其金属切除量进步了4倍,磨削比进步了10倍以上。又如用金刚石砂磨削钢基硬质合金时,采用硼砂和三乙醇胺的水溶液作磨削液,可以改善砂轮工作表面的粘屑现象,而进步磨削比和降低工件表面粗糙度。4)公道选择磨削方法当普通磨料和磨削方法难以解决材料磨削题目时,可采用下面的工艺措施。

(1)采用人造金刚石和立方氮化硼砂轮。

(2)采用电解磨削、电火花磨削、深切缓进给磨削、电解砂轮磨削和砂带磨削。

(3)采用开槽砂轮磨削,以减小磨削热,改善散热条件、减轻工件烧伤和磨削裂纹。

 

18.用立方氢化硼砂轮磨削高速钢有哪些特点? 

 高速钢是淬火钢中有特殊用途的钢种。由于立方氮化硼的特性,用它为磨料做成的砂轮,特别适用于磨削高速钢。采用刚玉砂轮磨削高速钢,尤其是磨削十分困难的高钒高速钢时,磨削力大,磨削温度高,易发生烧伤,砂轮磨粒磨损快,易堵塞,易脱粒,磨削极为困难。用立方氮化硼砂轮磨削W18Cr4V、W2M。9Cr4V.C08、W6M05Cr4V5SiNbAl、W6MoSCr4V5C03SiNbAl、W10M04Cr4V3A1等5种高速钢的试棒时,累计磨往17mm,砂轮仍然锋利。又如用镀铜的立方氮化硼磨粒的砂轮,磨削W6MoSCr4VSSiNbAl高速钢拉刀,可磨150+TJN,而用白刚玉砂轮一个刀齿也磨不了,单晶刚玉加微品刚玉的砂轮只能磨出(7~8)个刀齿。

(1)用立方氮化硼砂轮磨削高速钢有很高的耐用度。它的磨损量是单晶刚玉的1/64,是绿碳化硅的1/104,是白刚玉的1/99。

 (2)有很高的磨削比。用立方氮化硼砂轮磨削W12Cr4VSCo高钒高速钢的磨削比为140,而刚玉类砂轮是10。用它磨削W2MogCr4VC08超硬高速钢的磨削比为660,而刚玉类砂轮是l0。用它磨削W6MoSCr4V2钨钼高速钢的磨削比为980,刚玉类砂轮为10。

 (3)可以避免烧伤。用刚玉砂轮磨削高速钢时,砂轮很快就磨损,如不及时修整,就会出现烧伤,影响磨削质量。用立方氮化硼砂轮进行磨削,直到砂轮的工作层磨耗完,也不需要修整,磨削表面也不会出现烧伤。

 (4)磨削功率小。立方氮化硼砂轮有很高的磨削能力,单位磨削功率比刚玉砂轮小2/3~5/6。

 

19.不锈钢在磨削时有哪些特点?

  通凡人们把含铬量大于12%或含镍量大于8%的合金钢称为不锈钢。这种钢在大气中或在腐蚀介质中具有一定的耐蚀能力,并在较高温度(>450℃)下具有较高的强度。当含铬量达16 9/6~18%的钢称为耐酸不锈钢。在不锈钢中还加MoMnCu、Nb、Ti、W、Co等元素,不仅进步钢的耐腐蚀能力,lSl~dz改变了钢的内部组织及物理、力学性能。这些合金元素在钢中的含量不同,对不锈钢的性能产生不同影响。有的有磁性,有的无磁性,有的能够热处理,有的则不能热处理。由于不锈钢具有耐蚀、耐热、塑性和韧性、导热系数低·而广泛用于航天、航空、化工、石油、建筑和食品等产业部分及日常生活用品中。不锈钢的切削和磨削加工性比较差,磨削它时有以下特点:    (1)磨屑易粘附、堵塞砂轮。磨削不锈钢时,磨屑易粘附在砂轮工作表面,堵塞砂轮上的气孔,使磨粒失往切削作用。不同种类的不锈钢,磨削时出现的这种现象的程度也不同。如磨削耐浓硝酸和耐热不锈钢,最为严重。奥氏体不锈钢次之。1Crl3、2Crl3等马氏体不锈钢粘附和堵塞较轻。

 (2)磨削力大,磨削温度高。不锈钢的韧性大,热强度高,而砂轮的磨粒的切削刃具有很大的负前角,磨削过程中的磨屑不易被切离,切削阻力很大,挤压、摩擦剧烈。加上不锈钢的导热系数比一般钢件低得多,造成单位面积磨削力68000MPa,磨削区温度达(1000~1 500)℃,轻易产生烧伤。

 (3)磨削表面硬化严重。在磨削过程中,摩擦、挤压变形大,致使磨削表层冷硬现象严重。由于不锈钢的延伸率大,在大的磨削力的作用下,金属塑性变形、品格错位、强化系数变大,使_T件表层硬度比基体硬度高(1.4~2.2)倍。磨削奥氏体不锈钢时,这一现象最为严重。同时,由于磨削的高温,工件表面还会产生退火现象,退火深度有时可达(0.0l~0.02)mm。

 (4)工件变形大。不锈钢的线膨胀系数比一般钢材大,因此轻易造成热胀冷缩尺寸和外形上的误差。尤其是在磨削细长轴和薄壁件时,轻易产生翘曲不平或尺寸变化。

 (5)无磁不锈钢平磨时装夹困难。对1Crl8NigTi等奥氏体类不锈钢,不能被磁化,在平面磨削时,只能靠机械夹固或用专用夹具来夹持工件。在磨削薄板时,只能用工件侧面夹紧,会造成工件变形或尺寸误差。同时也会引起磨削过程中的颤振,而出现鳞斑状的波纹。

 

20.磨削不锈钢时怎样选择砂轮?

 由于不锈钢的磨削特点和磨削加工性差,公道选择砂轮,将直接影响磨削加工的效率和质量。

 (1)磨料。由于白刚玉(WA)较好的切削性能和自锐性能,砂轮较锋利,磨屑变形小,磨削力和磨削温度低,适于磨削马氏体和马氏体+铁素体不锈钢。单晶刚玉为六方单晶体,磨粒为球形多棱多面体,切削刃的强度和韧性高,适用于磨削奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢。微晶刚玉是六方聚晶体,磨粒是韧性大、强度高的微小晶体集合体,自锐性好。其自锐的特点是沿微晶的缝隙破裂,从而可获得微刃性和微刃等高性,可减少_丁件的烧伤和拉毛现象,并可以降低磨削表面的粗糙度,进步磨削比,适合于磨削各种不锈钢。采用微晶刚玉和绿碳化硅混合磨料制成的砂轮,用于磨削奥氏体不锈钢,可以降低磨削表面粗糙度。减少和消除磨削烧伤现象。立方氮化硼磨料的硬度仅次于金刚石的硬度(HVl0000),它的化学稳定性好,不与铁族元素发生亲和作用,在(1300~15 0())℃不氧化,磨粒刃尖不易变钝,所以磨削力和磨削热低,磨削表面质量高,适合于磨削各种不锈钢。

 (2)粒度。不锈钢在磨削时,磨屑易粘附和堵塞砂轮_丁作表面。所以在磨削时,应选比磨削一般钢材稍粗粒度的砂轮。一般采用36#、46#、60#中等粒度的砂轮为宜。其中粗磨时,采用36#和46#,精磨时用60#粒度。同时进行粗磨和精磨,则应采用46#或60#粒度。

 (3)结合剂。磨削不锈钢的砂轮,要求具有较高的强度,以能承受较大的载荷。陶瓷结合剂耐热、抗腐蚀、不怕湿润、具有多孔性,不仅能保持砂轮的磨削性能,而且具有高的生产率,适合于制作磨削不锈钢砂轮的结合剂。磨削耐酸不锈钢等材料内孔时,也可采用树脂结合剂制造砂轮,能降低磨削表面的粗糙度。

 (4)硬度。磨削不锈钢时,由于材料性能和磨削特点等原因,砂轮轻易变钝,应选择的砂轮硬度比磨削一般钢材低,使砂轮获得白锐性。但砂轮的硬度不能过低,过低后的砂轮脱离太快,造成磨削比降低,砂轮外形保持性差。  一般应选用G~N硬度的砂轮,其中K~L使用最为多。但在使用微品刚玉磨料作内孔砂轮时,则应采用H、J的砂轮硬度为宜。

 (5)组织。为了避免砂轮在磨削过程中堵塞,砂轮组织应选疏松的(5~8)号为宜。

 

21.磨削不锈钢时怎样选择磨削用量?

 (1)砂轮速度。磨削不锈钢时的砂轮速度不宜选择得过高。过高会造成砂轮堵塞,丧失磨削能力,产生磨削烧伤。陶瓷结合剂的砂轮速度为(30~35)m/min;树脂结合剂的砂轮速度为(35~50)m/min。当发现工件表面有烧伤现象时,应适当降低砂轮速度。实践得知,磨削不锈钢的砂轮速度为25m/s以下合适。

 (2)工件速度。工件速度是随砂轮速度的变化而变化。外网磨削和内网磨削时,一般为砂轮速度的1/100~1/60。用砂轮外网进行平面磨削时,工作台速度一般为(15~20)m/min。 

 (3)磨削深度。磨削不锈钢时的磨削深度不能选取的过小,粗磨深度为(0.04~0.08)mm,精磨深度为0.0lmm。修整砂轮后应适当减小磨削深度。

 (4)进给量。外圆磨削时的纵向进给量,粗磨时为(0.2~0.7)Bmm/r,精磨时为(0.2~0.3)Bmm/r。内圆磨削时的纵向进给量,粗磨时为(0.4~O.7)Bmm/r,精磨时为(0.25~0.4)Bmm/r。用砂轮外圆平磨横向进给量,粗磨时为(0.3~0.7)Bmm/dst,精磨时为(0.05~0.1)Bmm/dst。

 (5)工件磨削余量。不锈钢的磨削加工性较差,磨削余量应取小一些。外圆和内圆磨削时,直径上的磨削余量为(0.15~0.3)mm,精磨余量为0.05mm。平面磨削时,磨削余量为(0.15~0.2)mm。工件刚性差、面积大时,取大值。

 (6)冷却。磨削不锈钢时,应采用清洁的乳化液进行充分冷却,供给量一般为(20~40)L/min。采用大砂轮时,供给量为80L/min以上。

 

22.磨削不锈钢时应留意哪些题目?

 (1)磨削不锈钢时,砂轮磨粒上的切削刃易磨损变钝和磨屑堵塞及粘附在工作表面,应及时修整砂轮。在粗磨时,砂轮应修整粗一些.精磨时砂轮要始终保持锋利,以免过热烧伤。修整后的砂轮两侧转角处,应用油石倒圆,不得有毛刺存在。

 (2)低表面粗糙度磨削时,应分粗磨和精磨。

 (3)在磨削过程中,必须进行充分冷却,以带走大量的磨削热和对砂轮进行冲洗,减轻砂轮堵塞和防止工件产生烧伤现象。

 (4)在保证加工精度和表面质量的条件下,磨削余量应尽量小一些,以减少砂轮修整次数,进步磨削效率。

 

23.高温合金在磨削时有哪些特点?

 (1)磨削力大。高温合金的强化相很多,高温强度高,切屑不易切离。造成磨削力比磨削一般钢材大2倍左右,而且磨削时切深抗力大于主切削力。

 (2)磨削温度高。在磨削过程中,由于磨削力大,切屑难于切离,加上砂轮工作表面被高温合金磨屑粘附,气孔堵塞,砂轮与工件表面产生很大的摩擦,产生了大量的磨削热。又因高温合金的导热系数很低,磨削热不能很快的传出,致使磨削区的温度很高,可达1500℃,比磨削普通钢材高200℃以上。

 (3)砂轮易磨损。高温合金在高温时的硬度、强度高,而且加工硬化严重,磨削力和磨削温度高,使砂轮易钝化。高温合金的粘附性很强,使磨屑粘附在砂轮表面上,堵塞砂轮气孔,造成砂轮的磨削能力降低,严重时不能正常磨削,不得不增加修整砂轮次数,使砂轮消耗大。

 (4)表面质量不易保证。由于高温合金的导热系数低、磨削温度高、磨削表面易产生烧伤现象。

 

24.磨削高温合金时怎样选择砂轮?

 (1)磨料。磨削高温合金时,一般的情况下采用白刚玉(wA),由于白刚玉的硬度比较高,磨粒不易磨钝,切削性能好。再因白刚玉的韧性较低,磨削时磨粒轻易破裂而形成新的切削刃,故刃口较为锋利,可以减小磨削力和磨削热。磨削高温合金比较好的磨料,是单品刚玉(SA)。这种磨料每个颗粒都是单晶体,颗粒均匀,锋利多棱,它有大量的晶面,具有很多切削刃,在磨削过程中不易破碎,切削能力强,适合于磨削高温合金。还有镨钕刚玉(NA),这种磨料的硬度较高,脆性稍高于白刚玉,在磨削过程中自锐性好,有利于形成锋利的切削刃,磨削高温合金(GH37、GH2132、K5、K3、K12)时,都有良好的效果。用它和单晶刚玉磨削高温合金内孔较好。最好磨削高温合金的磨料是立方氮化硼(CBN)。用立方氮化硼砂轮,可以解决用普通磨料磨削高温合金磨削比低的困难。用立方氮化硼砂轮磨削GH4169高温合金时的磨削比约为35,是单晶刚玉和白刚玉砂轮的(17~35)倍。

 (2)粒度。对磨削表面粗糙度要求一般时,采用46#粒度的砂轮。对工件表面粗糙度要求更低时,先用46#粒度的砂轮磨至Ra(0.8~O.4)μm后,再用60#~80#粒度的砂轮磨。与磨外圆相比,磨内孔、端面、薄壁件时,应选用较粗粒度的砂轮。

 (3)硬度。磨削高温合金的砂轮硬度应比磨削碳钢砂轮硬度低,以使砂轮易脱落获得自锐性。一般选用砂轮硬度为J~N。中软的K、L为常用。在粗磨时选用稍硬的砂轮,精磨时选用较软的砂轮。在成形磨时,应选用较硬的砂轮,以保持正确的几何外形。

 (4)结合剂。由于高温合金的性能和磨削特点,要求砂轮有较好的强度,在磨削过程中能承受较大的冲击载荷,一般应选用耐蚀性、耐热性较高的陶瓷结合剂。

 (5)组织。高温合金大都属奥氏体组织,磨屑易粘附、堵塞砂轮工作表面。不但要求砂轮的硬度软一些,而且砂轮的组织应疏松,以容纳磨屑。一般应选用5~8的绢织号。

 

25.怎样选择磨削高温合金的磨削用量?

 (1)砂轮速度。磨削高温合金的砂轮速度一般应在(20~25)m/s左右。占有关资料介绍,应在20m/s以下,以减轻砂轮的粘附和降低磨削温度。采用立方氮化硼砂轮的速度为(30~35)m/s。

 (2)工件速度。工件速度对磨削烧伤有很大影响,对于韧性高、导热系数低的高温合金,应适当进步工件速度,以减小和克服烧伤现象。但工件速度不宜太高,否则会引起自激振动。外圆和内圆磨削时,工件速度为30m/min左右。平面磨削时的工作台速度,粗磨时为(25~28)m/min,精磨时为(15~25)m/min。

 (3)进给量。它的大小对磨削表面粗糙度有较大影响。外圆磨削时纵向进给量为(0.05~0.5)Bmm/r,精磨时取小值。内圆磨削时纵向进给量为(0.1~0.3)Bmm/r;平面磨削时横向进给量为(0.4~0.6)Bmm/dst。

 (4)磨削深度。外圆磨削时的磨削深度为(0.01~0.06)mlTl,内圆磨削为(0.01~0.05)mm,平面磨削为(0.01~0.05)mm。粗磨时取大值。

 (5)磨削余量。高温合金的磨削余量应比磨削一般材料小一些,以减少磨削工作量。

 

26.磨削高温合金时应留意哪些题目?

 (1)由于高温合金的磨削温度高,磨削时要供给充分的冷却液,以便带走较多的切削热及冲洗工件和砂轮表面,而获得较好的工件表面质量和磨削精度。

 (2)为了工件被加工表面的完整性,减小磨削残存应力和变形,在磨削余量小于0.15mm后,要保持砂轮锋利和适当减小磨削深度,防止砂轮堵塞。

 (3)高温合金的磨削,正确及时修整砂轮十分重要。砂轮修整得好,可以使工件的磨削达到良好的效果,又能进步砂轮的耐用度和降低生产本钱。一般采用较深的修整量和较大的纵向进给量,即深度大走刀修整法。修整时的深度为(0.07~0.1)mm/st,工作台纵向进给速度为(1.1~1.5)m/min。修整时的冷却液一定要浇在金刚石上,其流量要大于(40~50)L/min。    (4)采用立方氮化硼砂轮磨削时,不能使用水基冷却液。由于此磨料和其它磨料的化学性质不同,在1000℃以上高温时,立方氮化硼与水产生化学反应分解为硼酸,会加剧砂轮的磨耗,最好采用矿物油作磨削液。用水溶性油作磨削液,可比防锈水进步50倍磨削比,用硫酸盐矿物油的磨削比又为水溶油的80倍。

 (5)在采用深磨法和切人磨法时,应留意可能产生的T件弯曲变形或产生椭圆现象。

 

27.磨削钛合金有哪些特点?

 钛合金具有高的热强度、比强度,抗蚀性好,低温性能好,导热系数低,密度小,具有优良的力学和物理性能,而广泛用于航空、航天、核能、船舶、化工、石油、冶金、医疗器械等产业中。磨削钛合金时,有以下特点:

 (1)磨削温度高。磨削钛合金时,滑擦过程所占的比重大,产生强烈的摩擦和弹性、塑性变形。由于钛合金的导热系数很低,为45号钢的(50.2w/m·K)1/8~l/5,致使磨削区的温度很高。在相同的条件下,磨削TC9的磨削温度为磨削45号钢的(1.5~2)倍。

 (2)砂轮易磨损失效。磨削钛合金时,除粘结、扩散外,钛合金与砂轮磨粒之间起化学作用,从而加速了砂轮磨损过程。观察磨损后的砂轮T作表面,钛呈云雾状分布,几乎看不见砂轮的磨粒,使砂轮粘附,磨损失效。

 (3)磨削力大。在磨钛合金Tc9时,法向分力几乎比磨削45号钢大4倍。

 (4)表面质量不易保证。磨削钛合金时,工件表面轻易产生有害的残余拉应力和表面污染层,而且表面粗糙度数值较大。磨削后的表面残余拉应力数值大小,随磨削用量加大而增大,磨削速度是残余拉应力影响的主要因素。

 (5)生产效率低。由于钛合金的特性,在保证工件加工精度和表面质量的条件下,很难获得高的生产效率。因磨削时的砂轮轻易粘附变钝而失败,磨削比较低。在相同的条件下,磨削TC4的磨削比只有1.53,而磨削45号钢的磨削比则为71.5,磨削钛合金的磨削比是磨削45号钢的1/47。

 

28.怎样选择磨削钛合金的砂轮?

 (1)磨料。白刚玉(wA)砂轮一般只能在砂轮速度小于或即是10m/s的条件下磨削钛合金。由于砂轮速度增大,会使磨削温度升高,钛合金表面会发生组织转变,而且在高温下轻易吸收空气中的氧形成二氧化钛,再与Al2O3天生固溶体。因而增大了钛与Al2O3。的粘附结协力,造成砂轮的粘结磨损。

 绿碳化硅(GC)和铈碳化硅(CC)磨料与钛合金粘附较轻。铈碳化硅(CC)磨料的砂轮,磨削钛合金时的磨削力小,而且磨削温度低。采用混合磨料的磨削效果可以大大进步,磨削比可达12,磨削温度可降低到600℃以下。如以绿碳化硅(GC)和铈碳化硅(CC)为主磨料,以铬刚玉(PA)、单品刚玉(SA)、锆刚玉(ZA)或微晶刚玉(MA)为副磨料。  采用人造金刚石(JR)和立方氮化硼(CBN)等超硬磨料,磨削钛合金的效果最好。立方氮化硼(CBN)砂轮磨削钛合金的磨削比,是混合磨料的50倍~60倍,而且工件的残余应力几乎都为压应力。其效果见表2 23。

表2-23 立方氮化硼砂轮磨削钛合金的效果

(2)粒度。常用砂轮磨料的粒度为36#~80#。实践证实,既能减小磨削力,又能进步磨削比,采用粒度80#,硬度为J的砂轮为宜。

 (3)硬度。磨削钛合金时,砂轮的硬度应为K~M。硬度软的砂轮,固然磨削力小和磨削温度低,但砂轮脱粒太快,使砂轮消耗大,磨削比小。

 (4)结合剂。磨削钛合金的砂轮,一般陶瓷结合剂(V),但这种结合剂的砂轮磨削钛合金的磨削力相对大一些。树脂结合剂(B)的砂轮磨削钛合金的磨削力较小,磨削温度也较低。

 (5)组织。磨削钛合金的砂轮的组织,采用中等偏疏松的5号~8号为宜。成形磨削和精密磨削时,为保持砂轮型面和工件磨削表面粗糙度,应选用较紧密的砂轮组织。

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