導(dǎo)語
難磨削材料,是指在磨削加工時(shí),磨削加工性差的材料。深圳西斯特結(jié)合多年的磨削系統(tǒng)深耕經(jīng)驗(yàn),在此給大家分享如何根據(jù)難磨削材料的不同特點(diǎn)找出具體的加工方法,通過改善砂輪和切削用量等工藝要素,優(yōu)化磨削條件,克服磨削過程中的不良現(xiàn)象,從而取得更好的磨削效果。
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難磨削材料的區(qū)分
按材料含合金元素區(qū)分
材料中含有Cr、Ni、W、Mo、Mn、Ti、Al、Co、V等元素,提高了材料的強(qiáng)度、韌性、塑性和耐熱性,降低了材料的導(dǎo)熱性,磨削就相對(duì)困難。
按磨削比來區(qū)分
磨削比G(磨去材料的體積與砂輪磨耗的體積之比)大的材料易磨削,反之難磨削。磨削比G小的材料,在磨削過程中砂輪磨損脫粒快,磨削力大,磨削溫度高,易產(chǎn)生振動(dòng)、燒傷和磨削裂紋,磨削效率低。
按材料的物理和力學(xué)性能區(qū)分
工件材料的塑性和韌性高,硬度和熱導(dǎo)率低,磨屑容易粘附在砂輪表面上,堵塞砂輪氣孔,使砂輪失去磨削能力,造成磨削力大和磨削溫度高,從而產(chǎn)生磨削缺陷。這些不良現(xiàn)象極易在磨削銅、鋁、純鐵、高釩高速鋼、高溫合金、鈦合金和不銹鋼時(shí)發(fā)生。
按磨削后工件表面質(zhì)量來區(qū)分
有的工件材料在磨削時(shí)易產(chǎn)生燒傷和裂紋,工件被脫粒下來的磨粒劃傷,表面粗糙度值大,難以達(dá)到工件質(zhì)量要求,這些材料也難于磨削。
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難磨削材料的失效特點(diǎn)
工件燒傷
在磨削韌性大、熱導(dǎo)率低的材料時(shí),加之砂輪硬度等特性選擇不當(dāng)、砂輪太鈍和沒有及時(shí)修整、磨削深度過大和磨削液供給不足或沒有澆注在磨削區(qū)時(shí),磨削區(qū)的溫度高達(dá)1000℃以上,不易傳出去,就會(huì)產(chǎn)生磨削燒傷。在磨削高溫合金和不銹鋼時(shí)最為突出。
砂輪堵塞
這種現(xiàn)象在磨削塑性高、硬度低的材料時(shí)發(fā)生。磨削時(shí),砂輪氣孔和磨粒的切削刃被磨下的磨屑粘糊住,又不能去除,砂輪表面上形成一層粘糊狀化合物,使砂輪在很短的時(shí)間失去磨削能力,使磨削條件惡化。在磨削銅、鋁、不銹鋼、鈦合金和高溫合金時(shí)最為突出。
加工效率低
在磨削韌性大、強(qiáng)度高的工件材料時(shí),切屑不易切斷分離,磨削力大,造成砂輪磨損和脫粒嚴(yán)重。如用剛玉類磨料的砂輪磨削高釩高速鋼、高溫合金、硬質(zhì)合金和加工硬化嚴(yán)重的材料時(shí),只見砂輪磨損脫粒,不見工件材料去除。
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解決難磨材料磨削的途徑方法
合理選擇砂輪
選擇砂輪就是選擇砂輪特性,包括砂輪的磨料、硬度、結(jié)合劑、粒度和組織,及超硬磨料(人造金剛石和立方氮化硼CBN)的濃度,這是解決難磨削材料磨削問題的主要途徑。
// 選擇合適的磨料
采用鋯剛玉磨削奧氏體不銹鋼,不僅效率高,也不易產(chǎn)生燒傷。采用單晶剛玉磨削普通和高釩高速鋼、不銹鋼和高溫合金,其效果也較好。采用CBN 磨料的砂輪磨高釩高速鋼的效果最好。采用綠碳化硅磨鈦合金效果也很好。有時(shí)為了解決某種難磨材料的磨削,采用幾種磨料按不同比例混合制成的砂輪,其效果比單一磨料都好。
//選擇合適的砂輪粒度
砂輪粒度不僅與磨削后工件表面粗糙度值有直接關(guān)系,也和磨削效率、磨削后工件的缺陷可能性有關(guān)系。磨削難磨削材料時(shí),在保證工件質(zhì)量的前提下, 應(yīng)盡量選用粗粒度的砂輪。
// 選擇合適的砂輪硬度、組織或濃度
磨削難磨削材料時(shí),應(yīng)選用砂輪硬度偏低和組織疏松一些的普通砂輪或濃度較低一點(diǎn)的超硬砂輪,有利于磨鈍的磨粒脫落,使鋒利的磨粒參加切削,從而避免燒傷、堵塞和粘附。
合理選擇加工工藝及參數(shù)
//選擇合適的砂輪線速度
高速磨削對(duì)解決某些難磨材料有很好的效果。如當(dāng)砂輪速度從35m/s提高至55m/s磨削不銹鋼時(shí),生產(chǎn)效率提高1倍以上,工件光潔度提高1~2小級(jí),砂輪耐用度提高近1倍。以60m/s磨削高溫合金等材料時(shí),金屬切除總量比40m/s提高60%,磨削比提高近1倍。但在磨削鈦合金時(shí),就不能用高速磨削,而應(yīng)該用更低的磨削速度。此外,在選用砂輪磨削速度時(shí),還應(yīng)考慮工件材料對(duì)磨削熱的敏感性,易燒傷和易產(chǎn)生磨削裂紋的工件材料,不宜用高速磨削。
//選擇合適的磨削進(jìn)給量
進(jìn)給量的大小對(duì)砂輪耐用度有明顯的影響。通常對(duì)難磨材料應(yīng)選用較小的磨削進(jìn)給量,例如用乳化液作磨削液,用綠色碳化硅砂輪磨削鈦合金時(shí),采用較小的磨削進(jìn)給量,可以達(dá)到較高的磨削比和較大的金屬切除量。但是在另外一些情況下,卻采用較大的磨削進(jìn)給量,例如磨削速度在50m/s縱磨淬火球墨鑄鐵時(shí),每次進(jìn)給量達(dá)0.1mm。當(dāng)每次給量減至0.01~0.02mm時(shí),砂輪反而易被堵塞,加速砂輪鈍化。
//選擇合適的磨削液
針對(duì)不同的難磨削材料,選用不同的磨削液,也是改善材料磨削加工性的重要途徑之一。如磨削鐵、鎳、鉻基的高溫合金和鈦合金時(shí),用乳化液作為冷卻液時(shí),不管用什么磨料的砂輪,磨削比G<2。但用磨削油作為冷卻液磨削時(shí),不管用何種砂輪其效果都顯著提高。
// 選擇合適的磨削工藝方式
當(dāng)普通砂輪磨削方式難以解決難磨材料的磨削問題時(shí),也可以采用以下其他的磨削工藝方式。
? 砂帶磨削:原理是砂帶這一特殊形式的涂附磨具,借助于張緊機(jī)構(gòu)使之張緊,和驅(qū)動(dòng)使之高速運(yùn)動(dòng),并在一定作用下,使砂帶與工件表面接觸以實(shí)現(xiàn)磨削加工的整個(gè)過程。砂帶磨削時(shí)的磨削熱量少,工件不會(huì)燒傷,磨削后工件表面的殘余應(yīng)力小,生產(chǎn)效率高。采用砂帶磨削可解決許多難磨材料的磨削。
? 電化學(xué)磨削:電解磨削是電化學(xué)磨削的主要形式,它主要是靠電化學(xué)作用去除余量,因此在磨削難磨材料中常遇到的砂輪粘屑、磨損過快、工件燒傷等問題可以得到解決。但是由于電化學(xué)磨削要采用電解液等介質(zhì),因此機(jī)床防護(hù)較麻煩,勞動(dòng)保護(hù)條件較差,同時(shí)磨削精度和生產(chǎn)效率方面也存在一些問題。? 電火花磨削:它是靠電火花釋放的能量將金屬熔融后而被去除,從本質(zhì)來說,這種方法可以加工任何導(dǎo)電材料,目前多應(yīng)用于模具及小孔磨削。
結(jié)語
在磨削難磨材料時(shí),會(huì)出現(xiàn)各種類型的失效現(xiàn)象。根據(jù)分析材料的性能和磨削特點(diǎn),通過合理選擇砂輪、磨削工藝參數(shù)、磨削液及工藝方法,能有效的解決難磨材料的磨削難度,獲得好的磨削效果。這個(gè)就是深圳西斯特科技成立至今一直秉持的“提供整體的磨削系統(tǒng)解決方案,讓磨削變得更簡(jiǎn)單”理念。