在零件機械加工中, 用磨削完成終加工工序的可達到80 %, 即絕大部分零件的表面質(zhì)量由磨削加工得到。而在磨削加工中, 常常會引起工件磨削燒傷, 使工件的表面質(zhì)量大大降低, 嚴(yán)重的磨削燒傷使零件使用壽命成倍下降, 有時根本無法使用.如何解決磨削燒傷是磨削加工中的一個很重要的問題。
燒傷產(chǎn)生的原因
    磨削過程中，砂輪的速度一般在30~50 m/s,磨除率為1~50 mm³/s。磨粒與被磨工件的接觸時間很短，約為10^-4~10^-6 s,在短時間內(nèi)，產(chǎn)生大量的磨削熱。如果切削參數(shù)合理、磨削液冷卻充分，工件磨削區(qū)溫度一般會在130 ℃以下；如果切削參數(shù)不合理、磨削液冷卻不充分，在短時間內(nèi)，產(chǎn)生大量的磨削熱，工件磨削區(qū)將產(chǎn)生400~1 000℃的高溫，劇熱的磨屑在空氣中發(fā)生氧化作用，產(chǎn)生火花，從微觀來講燒傷過程是這樣形成的。磨削時磨削條件決定的熱流密度不超過磨削液的臨界熱流密度，磨削弧區(qū)工件表面可維持正常低溫，一般在130 ℃以下，且有一定的溫度波動，約有70 ℃；但只要磨削熱流密度超過臨界值，則由于弧區(qū)磨削液出現(xiàn)成膜沸騰引起二相流換熱曲線上熱平衡點的躍遷，工件表面即由正常的低溫躍升到平衡點的溫度，此時的溫度約為310 ℃，溫度雖高但不足以導(dǎo)致燒傷，只是燒傷的前兆；之后由初期出現(xiàn)在弧區(qū)高端的高溫，逐漸向低端擴展，與此同時成膜區(qū)內(nèi)工件表面的溫度也是一個由低至高逐步增長的過程，一直到成膜區(qū)擴展到足夠大，成膜區(qū)溫度也達到或超過工件材料的燒傷溫度時，這就出現(xiàn)了磨削燒傷。成膜區(qū)的最高溫度可達到950 ℃，所以，磨削燒傷通常定義為：在高的磨削溫度的作用下，磨削熱使工件表層的金相結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，表面層的硬度改變，會影響零件的使用性能，同時工件表面呈現(xiàn)氧化膜的顏色，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。
解決錯施
  在磨削加工中, 產(chǎn)生燒傷的主要原因是磨削區(qū)的溫度過高, 為降低磨削區(qū)溫度可從減少磨削熱的產(chǎn)生和加速磨削熱的傳出這兩條途徑入手。  
1.合理選擇工件材料
   工件材料對磨削區(qū)溫度的影響主要取決于它的硬度、強度、韌性和導(dǎo)熱系數(shù)。工件硬度越高, 磨削區(qū)熱量越大, 但材料過軟, 易于堵塞砂輪, 反而使加工表面溫度急劇上升;工件強度越高, 磨削時消耗的功率越多, 發(fā)熱量也越多;工件韌性越大, 磨削力越大, 發(fā)熱量越多。另外,導(dǎo)熱性能比較差的材料如耐熱鋼、軸承鋼、不銹鋼等, 在磨削時都容易產(chǎn)生燒傷。
2 .正確選擇砂輪
  在磨削加工中, 單位切削截面切削力約(1×10⁵～2×10⁵)N/mm² , 這已經(jīng)數(shù)十倍地超過了材料強度極限, 產(chǎn)生如此大的切削力, 很顯然不是由被加工材料的強度抗力所造成, 而是由磨削過程中切削不合理產(chǎn)生極大摩擦力所引起的, 改善切削過程、減少功率消耗而達到降低磨削區(qū)溫度是很有潛力可挖的。
   分析磨削過程來看, 磨削是通過砂輪上每個磨粒進行磨削的, 每個磨粒切削厚度通常(0.2～ 0.02)μm范圍內(nèi), 而磨粒曲率半徑ρ一般為8μm , 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于切削厚度, 則在大多數(shù)情況下, 切削層金屬僅被擠壓, 并沒有切除, 這層金屬只是通過大量磨粒反復(fù)擠壓而疲勞剝落, 故在切削抗力中大部分是摩擦力。如果磨粒尖銳, 摩擦力會大大下降, 而磨粒的尖銳取決于磨粒的硬度和強度, 故提高磨料的硬度和強度是改善砂輪磨削條件的一個重要方向。
  金剛石磨粒砂輪在磨削硬質(zhì)合金時, 由于其磨粒的硬度和強度大, 刀尖鋒利, 改善了磨削條件, 從而使磨削力及摩擦區(qū)溫度下降, 另外, 金剛石與金屬在無潤滑液情況下的摩擦系數(shù)極低, 故不產(chǎn)生燒傷。
  目前CBN砂輪也應(yīng)用廣泛, 其熱穩(wěn)定性好, 磨削溫度低, 且本身硬度、強度僅次于金剛石, 磨削力小, 能磨出較高的表面質(zhì)量。另外, 采用有一定彈性的結(jié)合劑, 如橡膠、樹脂等, 也能改善砂輪磨削條件。當(dāng)由于某種原因?qū)е虑行剂υ龃髸r, 這樣的結(jié)合劑能使砂輪的磨粒產(chǎn)生一定的彈性退讓, 使切屑深度自動減小, 避免燒傷。
 
3.合理采用冷卻方法
  在磨削加工中, 由于高速旋轉(zhuǎn)的砂輪表面上產(chǎn)生強大氣流層, 以致冷卻液難于進入磨削區(qū), 且大量傾注在已經(jīng)離開磨削區(qū)的加工表面上, 這時燒傷早已產(chǎn)生.故合理采用冷卻方法很有必要.下面介紹幾種有效冷卻方法:
1采用高壓大流量冷卻。
這樣不但能加強冷卻作用, 而且還可以沖洗砂輪表面, 使其空隙不易被切削堵塞。為防止冷卻液飛濺, 機床需安裝防護罩。
2在砂輪上安裝帶有空氣擋板的冷卻液噴嘴。
為減輕高速旋轉(zhuǎn)砂輪表面的高壓附著氣流作用, 可加裝帶有空氣擋板的冷卻液噴嘴, 以使冷卻液能順利地噴注到磨削區(qū)。
3實現(xiàn)內(nèi)冷卻。
由于砂輪上的孔隙均能滲水, 冷卻液可通過砂輪內(nèi)部在離心力作用下送入磨削區(qū), 為防止砂輪空隙被冷卻液堵塞, 使用內(nèi)冷卻磨削時應(yīng)特別注意冷卻液的清潔度。
4直角噴嘴。
直角噴嘴的設(shè)計簡單, 但效果突出, 已廣泛地為高速磨削所采用.直角噴嘴在很寬的砂輪速度V =(40～150)m/s 范圍內(nèi)基本消除了空氣流對磨削液的阻滯影響。
5浸漬砂輪。
將液態(tài)固體潤滑劑滲入砂輪孔隙內(nèi), 覆蓋于磨粒表面, 磨削時形成磨粒與切屑以及磨粒與加工面的潤滑作用。
6自加速法。
利用液體動壓原理, 使磨削液獲得與砂輪周速相當(dāng)?shù)乃俣? 從而產(chǎn)生同步冷卻效應(yīng)。
7低溫壓縮空氣冷卻法。
在換熱器中用液氮(-192℃)將壓縮空氣冷卻至(-110℃),再由噴嘴到磨削區(qū)上進行冷卻的。為防止溫度下降時, 空氣中的水分在換熱器管道中結(jié)冰,必須使用空氣干燥器.這是一種取代傳統(tǒng)磨削液冷卻法的新技術(shù)。
    鄭州貝斯達超硬材料有限公司擁有豐富的人造金剛石開發(fā)經(jīng)驗，我們對產(chǎn)品粒度的過粗和過細(xì)進行嚴(yán)格控制，極為集中，晶型規(guī)則，產(chǎn)品可追溯，質(zhì)量批次穩(wěn)定，在磨削和磨邊工序上，杜絕型面不穩(wěn)定、崩口及深劃傷狀況，在精磨工序，避免麻面、劃痕的不良率。表面精度高，我們的磨削工具合作廠商在磨削工具生產(chǎn)方面，經(jīng)驗豐厚，技術(shù)精湛，產(chǎn)生燒傷的概率很低，從原材料把關(guān)，到生產(chǎn)環(huán)節(jié)，控制有方，產(chǎn)品贏得終端客戶一致好評，貝斯達協(xié)所有新老客戶共同發(fā)展，再創(chuàng)佳績！