砂轮磨削力计算

1、磨削力、磨削功率及磨削温度、磨削力和磨削功率）磨削力的主要特征及计算團44 磨削力的分解砂轮上单个磨粒的切削厚度固然很小，但是大量的磨粒同时对被磨金属层进 行挤压、刻划和滑擦，加之磨粒的工作角度又很不合理，因此总的磨削力很大。 为便于测量和计算，将总磨削力分解为三个相互垂直的分力F x （轴向磨削力）、F y （径向磨削力）、F z （切向磨削力），如图4-4所示，和切削力相比，磨削力有 如下特征：1. 径向磨削力F y最大。这是因为磨粒的刃棱大都以负前角工作，而且刃棱 钝化后，形成小的棱面增大了与工件的实际接触面积， 从而使F y增大。通常F y = （1.63.2） F z。2. 轴向磨削

2、力F x很小，一般可以不必考虑。3. 磨削力随不同的磨削阶段而变化。在初磨阶段，磨削力由小至大变化较大； 进入稳定阶段，工艺系统的弹性变形达到一定程度， 此时磨削力较为稳定；光磨 阶段实际磨削深度近趋于零，此时磨削力渐小。磨削力的计算公式如下：厂-'I-；门J （4-5）式中F z , F y 分别为切向和径向磨削力（N ）;v w , v分别为工件和砂轮的速度（m/s );f r径向进给量（mm ）；B 磨削宽度（mm ）;a假设磨粒为圆锥时的锥顶半角;C F 切除单位体积的切屑所需的能（KJ/mm 2 );卩一-件和砂轮间的摩擦系数。上述理论公式的精确度不高。磨削过程很复杂，影响磨

3、削力的因素也很多, 目前一般采用实验方法来测定磨削力的大小。（二）磨削功率的计算磨削时，由于砂轮速度很高，功率消耗很大。主运动所消耗的功率定义为磨FvP =削功率。其计算公式如下：1（kW） （ 4-7 ）式中F z 砂轮的切向力（N ）;v砂轮的线速度（ mm/s ）。二、磨削温度由于磨削的线速度很高，功率消耗较大，所以磨削温度很高。这样高的温度 会直接影响工件的精度及表面质量。因此，控制磨削温度是提高工件表面质量和 保证加工精度的重要途径。（二）磨削温度对工件表面质量的影响磨削工件的表面质量主要表现在表面粗糙度、表面烧伤、表面残余应力和裂 纹几个方面，这里重点讨论磨削烧伤问题。1 磨削烧伤

4、的产生和实质 磨削加工时，磨粒的切削、刻划和滑擦作用，大多 数磨粒的副前角切削以及高的磨削速度， 使得工件表面层有很高的温度。因此对 已淬火的钢件往往会使表面层的金相组织产生变化，从而使表面层的硬度下降， 严重的影响了零件的使用性能，同时表面呈现氧化膜颜色，这种现象称为磨削烧 伤。所以磨削烧伤的实质是材料表面层的金相组织发生变化。图4-6所示为淬火高速钢磨削后表面层硬度的变化情况。由此可以看出，磨削烧伤会破坏工件表 面层组织，严重的会出现裂纹，从而影响工件的耐磨性和使用寿命。2 磨削烧伤的表现形式磨削烧伤主要表现为以下三种形式:(1 )退火烧伤在磨削时，如工件表面层温度超过相变温度 A c3，

5、则马 氏体转变为奥氏体，如果此时无冷却液，则表面层硬度急剧下降，工件表面层被 退火，故这种烧伤称退火烧伤。工件干磨时常发生这种情况。(2 )淬火烧伤磨削时，工件表面层温度超过相变温度 A c3，如果此时 冷却充分，则表层将急冷形成二次淬火马氏体组织。 工件表层硬度较原来的回火 马氏体高，但很薄，其下层因冷却速度慢仍为硬度较低的回火索氏体和屈氏体。 这种情况称为淬火烧伤。(3 )回火烧伤磨削时，工件表面层温度未超过相变温度 A c3，但超过 马氏体的转变温度，这时工件表层的组织将转变成硬度较低的回火屈氏体或索氏 体。这种情况称为回火烧伤。3 影响磨削烧伤的工艺因素(1 )磨削用量影响最大的是砂轮的速度 v和径向进给量fr。当v和 fr较小时，不易出现烧伤(2 )冷却方法 加大冷却剂流