磨削参数分析

1、砂轮与磨削参数DCT工厂 现场工程师（主管工程师） 周鹏摘要：磨削加工广泛的被机加工行业运用，我厂在齿轴热后精加工中经常使用磨削加工。砂轮的选择和磨削参数的选择直接影响零件的加工精度。关键词：磨料 粒度 结合剂 硬度 组织 线速度 轴向进给 径向进给一、 概论磨削是齿轴热后精加工的主要方式，零件的尺寸精度、形状公差及表面精度主要通过砂轮的选择和机床的加工参数决定。下文主对砂轮规格参数与机床加工参数进行了分析。二、砂轮的选择砂轮的特性由下列五个因素来决定：磨料、粒度、结合剂、硬度和组织。常用的磨料有氧化物系（Al203）、碳化物系（SiC 、BC）、高硬磨科系（CBN、金刚石）三类。下图为常用磨

2、料的名称和代号。其中CBN砂轮在生产中越来越多的被运用，第一、CBN的硬度比金刚石略低，但其耐热性(1400)比金刚石(800)高出许多，而且对铁元素的化学惰性高，特别适合于磨削既硬又韧的钢材。第二、CBN的磨粒切削刃锋利，在磨削时可减小加工表面材料的塑性变形，因此，磨出的表面粗糙度比用一般砂轮小。第三、CBN砂轮加工所得的表面层为残余压应力，而Al203砂轮加工的表面层为残余张应力，残余张应力是形成表面裂纹的主要原因。如右图所示。粒度表示磨粒的大小程度，磨粒的直径大于40m时，称为砂粒，磨粒的直径小于40m时，称为微粉。磨粒粒度对磨削生产率和加工表面粗糙度有很大的影响。结合剂的作用是将磨粒粘

3、合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度，它直接影响砂轮的强度、耐热性和耐用度。常用的结合剂有四种：陶瓷结合剂（V），它的特点是化学性质稳定，耐水、耐酸、耐热和成本低，但较脆，它所制成的砂轮线速度一般为35ms。树脂结合剂（B），它的强度高，弹性好，多用于高速磨削、切断和开槽等工序，但在使用时要注意切削液的含碱量不宜超过1.5，砂轮也不宜长期存放，存放太久可能会变质而使结合强度降低。橡胶结合剂(R)，多用于制作无心磨床的导轮和切断、开槽及抛光砂轮。但不宜于用作粗加工砂轮。金属结合剂(M)，常见的是青铜结合剂，主要用于制作金刚石砂轮。硬度是指砂轮的磨粒在磨削力作用下，从砂轮表面上脱落的难易程度。砂轮

4、的硬等级名称及代号如下图所示。选择砂轮硬度时，可参照以下几条原则：一、工件材料越硬，砂轮硬度应选得软些，工件材料越软，砂轮的硬度应选得硬些。 二、砂轮与工件的接触面大时，应选用软砂轮，内圆磨削和端面平磨时，砂轮硬度应比外圆磨削的砂轮硬度低。磨削薄壁零件及导热性差的工件时，砂轮硬度也应选得低些。三、精磨和成形磨削时，应选用硬一些的砂轮，以保持砂轮必要的形状精度。四、 砂轮的粒度号越大，其硬度应选低一些的，以免砂轮表面组织被磨屑堵塞。 五、磨削有色金属、橡胶、树脂等软材料，应选用较软的砂轮，以免砂轮表面被磨屑堵塞。 组织是指砂轮的磨粒、结合剂、气孔三者之间的比例关系。磨粒在砂轮总体积中所占的比例越

5、大，则砂轮的组织越紧密，气孔越小；反之，磨粒的比例越小，则组织越疏松，气孔越大。砂轮组织的级别可分为紧密、中等、疏松三大类别，紧密类砂轮（组织号03）主要用在重压力磨削、成形磨削、精密磨削；中等类砂轮（组织号47）主要用在一般情况下的磨削；疏松类砂轮（组织号812）主要用在接触面较大的磨削、热敏材料的磨削、薄壁件磨削、软质材料磨削。 PB 4004060 A 60 L 5 B 35形状代号薄片外经Dx 厚度Hx内径d60mm 磨料（棕刚玉）60号粒度硬度中软25号组织树脂结合剂最高工作线速度（m / s）三、磨床参数的选择磨床加工参数主要有砂轮线速度Vc（ms），工件线速度Vw（ms），径向进

6、给量fr（mm/str），轴向进结量fa（mm/r）（如有图所示）。砂轮线速度越大，零件粗糙度越小，工件线速度越大生产效率越高，但是工件越容易烧伤，同时磨削过程中零件振动越严重，直接影响零件形状公差和粗糙度。下表为磨削时的常用磨削用量。单个磨粒的最大切削厚度为从上式可定性地分析各因素对磨粒切削厚度的影响：1、工件速度Vw、轴向进给量fa和径向进给量fr增加时，hDgmax将增加；2、砂轮速度Vc砂轮直径dt和砂轮宽度B增大时，hDgmax将减小； 3、粒度号数大的(细粒)砂轮因其加大，故hDgmax减小。 单个磨粒的切削厚度加大时，作用在磨粒上的切削力也增大，将影响砂轮磨损、磨削温度及已加工表

7、面质量等。为了提高磨削质量及生产效率，我们采用了高速磨削和强力磨削。高速磨削机理为砂轮速度提高后，使单位时间内通过磨削区的磨粒数增加。若进给量保持与普通磨削时相同，则高速磨削时每颗磨粒切削厚度变薄，同时使每颗磨粒的负荷减小。因此，高速磨削有如下特点： 1、生产率高。如果高速磨削切削厚度保持与普通磨削一样，则高速磨削可相应提高进给量，所以生产率比普通磨削高30100。2、砂轮使用寿命可提高。由于每颗磨粒上所承受的切削负荷减小，则每颗磨粒的磨削时间可相对延长，因此可提高砂轮的使用寿命。 3、可提高精度和减小磨削表面的粗糙度。由于每颗磨粒切削厚度变薄，每颗磨粒在通过磨削区时，在工件表面上留下的磨痕深

8、度减小。同时，由于速度提高，使磨削表面由于塑性变形而形成的隆起高度也减小，因此可减小磨削表面粗糙度。 由于切削厚度薄，所以径向磨削力Fp也相应减小，从而有利于保证工件(特别是刚性差的工件)的加工精度。 4、改善磨削表面质量。在高速磨削时，需要相应提高工件转速，使砂轮与工件的接触时间缩短，这样使传至工件的磨削热减少，从而减少或避免产生烧伤和裂纹的现象。强力磨削的机理为普通磨削的轴向进给速度通常为0.0330.042ms(22.5mmin)，而强力磨削的轴向进给速度则为0.0.005m/s(0.0l一0.3mmin)。这样就使单个磨粒的切削厚度大为减小，因而作用在每个磨粒上的力也减小。强力磨削的特

9、点：1、由于径向进给大，故砂轮与工件的接触弧长要比普通磨削时的接触孤长大得多。这样，单位时间内同时参加磨削工作的磨粒数目随着径向进给量的增大而增加。因此，能充分发挥机床和砂轮的潜力，使生产效率得以提高。2、不易损伤砂轮：强力磨削时，工件作缓慢的纵向进给，这样便减轻了磨粒与工件边缘的冲击。同时也减少了机床的振动，已加工表面的波纹小。3、精度稳定：由于单个磨粒的切削厚度小，每个磨粒上所受的力也小，因而能在较长的时间内保持砂轮的轮廓形状，所以被磨削零件的精度比较稳定。4、磨削力和磨削热大：大的径向进给，使同时参加工作的磨粒数增加。这样虽然大大地提高生产率，但也增大了切削力和切削热。因此，进行强力磨削时必须充分供应切削液，以降低磨削温度，保证磨削表面质量。 四、总结目前高速、强力磨削已经在我厂被广泛使用，DCT360五根轴的热后磨外径便是采用CBN砂轮，使用了DANOBAT