磨削加工技术（下）

1、磨削加工技术（下）            29怎样选择磨削钛合金的磨削液?        磨削钛合金时，要求磨削液具有冷却、润滑和冲洗作用。更重要的是具有抑制钛与磨料的粘附和化学作用。目前用得较多的是水溶性磨削液，有亚硝酸钾溶液、亚硝酸钾和甲酸钠溶液、亚硝酸钠溶液、亚硝酸钠和甲酸钠溶液、亚硝酸胺溶液等。使用含极压添加剂S、C1、P的极压油，效果较好。尤其以氯(C1)的极压油最好。但磨削后应清洗好工件，以免造成工件的疲

2、劳强度降低。在采用立方氮化硼(CBN)砂轮磨削时，应采用极压矿物油作磨削液最好，不能采用水溶液，以免造成砂轮过快磨损。     采用深切缓进给磨削钛合金时，推荐选用亚硝酸钠1+苯甲酸钠0.5+甘油05+三乙醇胺04+水其余作磨削液。     在使用磨削液时，应特别注意流量要大，使砂轮每毫米宽度不小于0.5Lmin。砂轮线速度高时，应增加流量。水箱容量一般为流量的(1.53)倍，以保持磨削液处于较低的温度。另外，钛合金的磨削温度高，磨屑容易引起自燃，在使用油作磨削液时，应注意防止火灾。 30怎样选择磨削钛合金的磨削用量? &#

3、160;   由于磨削钛合金时的温度高，加上钛合金的化学活性大，在磨削过程中，工件表层组织容易发生相变或化学变化，而且容易产生有害的残余拉应力，会降低工件的疲劳强度。因此在选择钛合金的磨削用量时，首先考虑的是降低磨削温度。磨削时的砂轮速度对磨削温度影响最大，所以在磨削钛合金时，砂轮速度不宜太高。钛合金的磨削用量见表224。 31磨削钛合金有哪些其它方法?     钛合金的磨削，除采用普通的磨削法外，还可采用深切缓进磨削法和低应力削法，也能获得很好的效果。   1)深切缓进磨削法   这种磨削方法具有磨削效率高、磨削质量好、磨

4、削温度低的特点，适合于钛合金的成形磨削。钛合金的深切缓进磨削，一般采用GC60GJV的砂轮，砂轮速度c=(2830)ms，工件进给速度w=70mmmin，磨削深度p(12)mm。工件表面粗糙度要求低，应采用较硬的砂轮。成形磨削时，可采用金刚石滚压轮来修整砂轮。     2)低应力磨削法     钛合金的低应力磨削，是靠减小磨削单位体积金属的消耗能量，来降低磨削后工件表层拉应力，消除烧伤、变形和裂纹。这种磨削法，是很适合于钛合金的磨削。低应力磨削，是采用较软的砂轮，经常保持砂轮和修整工具锋利，减小磨削深度，降低磨削速度，大量使用性能好的

5、磨削液来实现的。但这种方法的生产率低，只适用于磨削承受很高应力的零件，如高循环应力或在腐蚀条件下工作零件。用此种磨削方法可以提高零件的疲劳强度。其磨削用量见表225。     为了达到低应力磨削效果，应严格控制粗磨、半精磨和精磨三个阶段的磨削深度。     (1)粗磨阶段。由毛坯尺寸磨至比最终尺寸大025mm后，磨削深度为p005mmst。     (2)半精磨阶段。再采用磨削深度p =(0.0080.015)mmst，磨至比最终尺寸大0.05mm。半精磨前应修整砂轮。    

6、; (3)精磨阶段。先修整砂轮，采用磨削深度p =(0·00250·005)mmst，冉用(24)个行程的无火花磨削至最终尺寸。 32采用浸渗润滑剂的砂轮磨削钛合金有哪些特点?     针对磨削钛合金时砂轮工作表面的磨粒和气孔容易被塑性变形很大的磨屑粘附、堵塞，而使砂轮失去切削能力，不能正常地进行磨削的问题，可采用浸渗同体润滑剂的砂轮。通常采用二硫化钼为固体润滑剂，也可采用石墨、硫磺、硬脂酸等。二硫化钼的摩擦系数很小，最小可达0.05。     浸渗方法。在常温下，用粉状的二硫化钼与乙醇混合成液体，为防止乙醇挥发，

7、放入密闭的容器中，再把砂轮放在混合液里，浸泡14h后，取出自然十燥(1820)h，砂轮即可使用。     通过浸渗，可使固体润滑剂渗入砂轮的气孔中，并在砂轮磨粒表面形成_层承载力强的润滑膜。在磨削的过程中，是在有二氧化钼充分润滑下进行的。有排屑良好，磨屑变形小，砂轮不易被变形大的磨屑粘附、堵塞，使磨削力和磨削温度大大降低，工件表面质量提高，磨削比可以提高7倍左右，效率可以提高(23)倍。此种措施，不仅适用于磨削钛合金，同样可以浸渗刚玉类砂轮，磨削塑性高、粘附性大的铜和铝。        

8、0;        33磨削橡胶时有哪些特点?     橡胶的种类很多，有天然橡胶和合成橡胶两大类。用这两类橡胶添加各种配合剂，制成各种性能不同的橡胶制品。一般说的橡胶，指的是软橡胶。橡胶的硬度为邵尔A型3590，抗拉强度为(196245)MPa，是45号钢的127，延伸率为500700，是45号钢的(31254375)倍；导热系数为0·21WmK，是45号钢的1239；弹性模量为(1939)MPa，约为钢铁的150000。橡胶在(一50150)温度范围内，具有良好的弹性、柔

9、顺性、易变性和复原性。由于橡胶的性能，不仅切削加工性很差，而且磨削加工性也比较差。磨削橡胶有以下特点：       (1)易堵塞砂轮。由于橡胶的硬度极低，弹性模量极小，磨屑的厚度很小，容易把砂轮磨粒问的空隙堵塞，使砂轮失去切削能力。     (2)磨削时温度高、气味大。由于橡胶的耐热不高，导热系数低，磨削区温度较高。在磨削高温作用下，橡胶的气味大，污染空气。在于磨削时，磨屑飞扬。     (3)不能使用含油的磨削液。因为橡胶接触油类，易膨胀变形。因此，磨削橡胶时，不能使用含油的乳化液等

10、磨削液。 34怎样选择磨削橡胶的砂轮、磨削用量和磨削液?     (1)砂轮。根据橡胶的磨削特点，为了防止磨屑堵塞砂轮气孔，应选用中等粒度陶瓷结合剂的大气孔砂轮。一般情况下，磨料最好为黑碳化硅(C)，这种磨料呈黑色，硬度比白刚玉高，棱角锋利，导热性好。如没有黑碳化硅砂轮，也可用其它磨料的砂轮。粒度为36#较粗的粒度。在成形磨削或磨螺纹时，一般选用60#粒度的砂轮以保持砂轮的形状。砂轮硬度为软类的砂轮。     (2)磨削用量。砂轮速度为(2530)ms，工件速度为(1520)mmin，纵向进给量为(2040)mmmin，磨削深度为(0

11、0504)rnm。在磨削螺纹时，在牙高小于5mm时，可以一次走刀磨出。这时的工件速度应在10mmin以下。采用磨削法加丁橡胶的各种螺纹，不仅效率高、质量好，而且操作简便。     (3)磨削液。采用苏打1+亚硝酸钠02505+甘油051+余量的水。将上述溶液配好后，再加100倍的水稀释。磨削时磨削液的流量为(801。0)I。min，就能冲刷砂轮上的磨屑，降低磨削温度，操作者也闻不到磨削橡胶的臭味。35紫铜有哪些磨削特点?     紫铜在常温下硬度很低(HB3545)，抗拉强度为240MPa，延伸率为50，导热系数很高(393wm

12、83;K)，又有极好的绝磁性能，而广泛应用于电子元件。但对它进行磨削，容易产生划伤、热变形和砂轮严重被磨屑粘附。因而，磨削紫铜比磨削其它材料困难得多。但是，只要根据紫铜的性能，合理选择磨削条件及参数，这些问题还是可以解决的。具体分析其磨削特点：     (1)工件表面划伤。磨削紫铜时，在工件表面上断断续续地呈现出一道道沟状凹痕，用手摸有粗糙感，一般深度为(0517)m。这种划痕与砂轮粒度的大小和结合剂有关，与砂轮的磨料无关。它是由砂轮脱离下来的自由磨屑落人磨削区划伤工件所致。防止的方法是，在精磨时，选用细粒度、石墨结合剂的砂轮，并在磨削液中添加一定数量的皂化油，与

13、水的比例为1：32，即可防止划伤。     (2)砂轮粘附性磨损严重。这是紫铜难于磨削的主要问题。紫铜的硬度只有HB3545，是一种超软金属，而砂轮磨粒的硬度高达HV20002700，两者相差几十倍。因此，紫铜的磨屑容易嵌入砂轮的容屑空隙，粘附在砂轮工作表面上，使砂轮丧失磨削能力。此种砂轮粘附磨损现象，是磨削紫铜等硬度低、塑性高材料的一种现象。如果用粒度60#的砂轮，磨削深度为0.01mmdst时，则大约5次砂轮因粘附堵塞而将丧失磨削能力，就必须修整砂轮，致使砂轮的耐用度很低。砂轮粒度越小，硬度越高，组织越紧密，砂轮表面越平滑，砂轮的耐用度就越低。因此，为了减小砂

14、轮的粘附磨损，必须合理地选择砂轮，在磨削过程中注意冷却液的浓度和流量。     (3)易发生烧伤与热变形。紫铜是一种热敏性较强的材料。它的导热系数很高，为393wm·K，是45号钢的7倍。线膨胀系数为164×10¯6，是45号钢的15倍，在磨削热的作用下，产生热变形。当砂轮钝化后，使砂轮和工件表面摩擦加剧，这种现象最为严重，而且会产生烧伤。所以在磨削紫铜时，除保持砂轮锋利外，还必须白始至终供给充足的冷却液。 36怎样选择和修整磨削紫铜的砂轮?     (1)砂轮的选择。根据紫铜磨削特点，为了避免刻人性划伤

15、，应选用树脂结合剂或石墨结合剂的刚玉类或碳化硅为磨料的砂轮为好。粗磨时砂轮粒度为60#80#，砂轮硬度为K。精磨时，采用石墨结合剂为好。因为石墨结合剂富有弹性，具有一定的抛光性能，可使工件表面磨后的粗糙度达到Ra0.025m。在无条件的情况下，也可采用刚玉类中等的组织、陶瓷结合剂的大气孔砂轮。不管采用哪种砂轮，冷却润滑液都必须严格过滤。砂轮磨料的粗细，将直接影响磨削后的工件表面质量。有时为了进一步降低磨削后的表面粗糙度，可采用粗度小于wl的大气孔砂轮，作为最后精磨。为了保证紫铜的磨削质量，粗磨的质量对精磨的质量影响很大。所以，要求粗磨的质量要好，不得留有磨削缺陷。   &#

16、160; (2)砂轮的修整。决定紫铜磨削表面粗糙度的一个主要因素，是修整后的砂轮表面的微刃等高性。粗磨时，采用一般磨削的砂轮修整参数就可以。精磨时，必须注意砂轮未达到全粘附磨损时，就必须对砂轮进行修整。为了获得好的微刃等高性，采用单颗粒、顶角为70°80°的金刚石笔，在小于0001mm的进给量下，工作台往返一次，再空行程一次。这样修整后的砂轮，可以磨出的工作表面粗糙度Ra为(0.050025)m。             39怎样磨削热喷涂(焊)材料? &

17、#160;   热喷涂(焊)材料，大多是多组元高强合金，经高温、高速喷射到工件表面上，使工件表层的硬度、耐蚀性、耐磨性和耐热性大幅度提高，而得到较为广泛的应用。铜基、铁基粉末喷涂层的硬度小于HRC45；钴基、镍基粉末喷涂层的硬度大于HRC50；而钴包WC、镍包WC、镍包Al2O3喷涂层的硬度大于HRC65。由于喷涂层的硬度高、耐磨损、厚度较薄，在切削力和切削热的作用下易剥落，切削较为困难和极为困难。 除切削加工外，大多数情况下，为保证加工表面质量和加工精度，采用磨切加工。     根据热喷涂材料的磨削加工性，热喷涂(焊)材料可分为两大类：一类是

18、以钨钼、陶瓷为主体，其特性是硬而脆，用绿碳化硅和金刚石砂轮磨削，磨时与磨削硬质合金和陶瓷差别不大。另一类则是以镍、铬、钒、钛、铝、钴、锰、铌为主体，其特性是韧而粘，用刚玉类砂轮和立方氮化硼砂轮磨削。但用立方氮化硼砂轮磨削这类材料，可以获得显著的效果。见表226。人造金刚石磨料JRC适用于磨削高硬度、高韧性耐磨材料，尤其适用于磨削钢结硬质合金、镍铬硼硅、碳化钨系热喷涂层。在用JRC砂轮磨削这些材料时，砂轮不易堵塞，磨削温度低，砂轮能长时间保持锋利，而且砂轮磨耗小，很少有烧伤、裂纹和表层组织变化，工件表面质量好。表2-27是JRC与其它磨料磨削喷涂(焊)材料的磨削效果对比。 40采用电解磨削热喷涂

19、(焊)材料有哪些特点?     高硬度热喷涂(焊)材料的磨削，只有采用金刚石或立方氮化硼砂轮的情况下，才能获得较好的磨削效果，但生产效率还不是很高。如采用电解磨削，可以使生产效率大幅度地提高。特别是在磨削内孔时，其效果更为显著。采用电解磨削热喷涂(焊)材料具有以下特点：     (1)生产效率高。可采用较大的磨削用量，特别是磨削深度可比一般磨削大，其生产效率可比一般磨削高(35)倍。     (2)磨削表面质量好。磨削内孔的尺寸精度可达IT7级，表面粗糙度可达Ra1.25m，磨削表面不易产生烧伤和裂纹。

20、    (3)经济性好。电解磨削时的砂轮磨耗小，磨内孔时的磨削比为400。     (4)加工范围广，适用性强。可磨削各种导电的高硬度热喷涂(焊)材料。    电解磨削使用的是金刚石青铜结合剂的导电砂轮，被磨削材料也必须能导电。电解液是电解磨削中影响生产效率和加工质量的主要因素，电解磨削热喷涂(焊)材料效果较好的电解液为磷酸氢二钠35+亚硝酸钠2+硝酸钾2+水9193，pH为89。这种电解液的亚硝酸钠和硝酸钾起导电和氧化作用，磷酸氢二钠在水溶液电离后，使溶液呈弱碱性(pH89)，有利于氧化物的溶解，而加速

21、电解过程，获得大的电流效率，使加工效率提高。    电解磨削热喷涂(焊)材料的电流、电压参数为：粗加工时，电压(1015)V，电流密度为(2030)Acm²。精加工时，电压为(68)V，电流密度为(1015)Acm²。 41工程陶瓷有哪些性能和磨削特点?     工程陶瓷具有高抗压强度、高硬度、高耐磨性、耐高温、耐腐蚀、低密度、低线膨胀系数和低导热系数等优良性能，已越来越多地应用于化工、冶金、电子、机械、航天及核动力等领域，成为现代工程结构材料之一。工程陶瓷除易切陶瓷外，它的硬度为Hvl5002800，是淬火钢的1

22、倍以上；其抗拉强度和抗弯强度低于一般金属材料，其抗压强度高于金属材料。耐热性为(12001500)，不仅能保持较高强度，而且还有较好的抗热冲击性。T程陶瓷的密度除ZrO26.05gcm³外，其余仅为一般钢铁的l213。线膨胀系均比一般钢材低，有的则为一般钢材线膨胀系数(10.9812.18)×10¯6)的1413。弹性模量比一般钢材高(1.52)倍左右。工程陶瓷的塑性极差，韧性极低，在受载荷时未发生塑性变形就在很低应力作用下断裂，它的断裂韧度仅为碳钢的l100l10。由于工程陶瓷的性能的影响，在磨削过程中有以下特点：     (1)砂

23、轮磨损大，磨削比小。工程陶瓷的去除机理是脆性破坏，这与磨削金属不同。金属材料是塑性变形生成连续切屑而去除的。而工程陶瓷则是靠脆性龟裂破坏产生细微粉末状切屑而去除。粉末状的切屑容易磨去砂轮上的结合剂，造成砂轮的金刚石颗粒脱落，而加快砂轮的磨损。被磨削的陶瓷材料断裂韧度越大，磨削时磨削力就越大，砂轮的磨损就越严重。这不仅造成磨削时的效率较低，而且磨削比也小。采用金刚石砂轮磨削陶瓷的磨削比是磨削玻璃磨削比的130。     (2)磨削力大，磨削效率低。陶瓷材料在磨削时，切向磨削力Fc与径向磨削力Ep的比值，比磨削钢时(FcFp-0.30.5)小得多，一般为FcFp &l

24、t;0.1。由于陶瓷材料的硬度很高(HVl5002800)，磨削它时的径向磨削力Fp大，作用在砂轮轴上的力也就大，轴的弹性变形也相应增大，容易产生振动而影响工件表面的磨削质量，降低磨削效果。     (3)磨削后陶瓷零件强度降低。陶瓷零件的强度随磨削条件的变化而变化。影响零件强度变化的因素有砂轮的粒度、载荷作用的时间与周围的气氛等。磨削后零件表面粗糙度值大，零件的抗弯强度就低。载荷时间越长，陶瓷零件的断裂应力越小，强度也越低。这是因为陶瓷的硬度高、韧性很差，与其它硬脆材料一样，对零件的表面非常敏感，对零件的质量将直接影响它的力学性能。   &#

25、160;         46怎样择磨削超高强度钢的砂轮?     由于超高强度钢的性能与磨削特点，磨削时，应选用刚玉类磨料的砂轮。如白刚玉、单晶刚玉、棕刚玉和微晶刚玉。一般的情况下。选用白刚玉为磨料的砂轮。单晶刚玉与白刚玉相比较，其磨削力可降低20左右，而且工件表面粗糙度也比白刚玉磨料的砂轮低。     立方氮化硼为磨料的砂轮，用来磨削超高强度钢，具有十分优良的磨削性能，其不仅磨削力低(约白刚玉砂轮的13左右)，磨削温度低，砂轮寿命长，而且可避

26、免磨削烧伤。     砂轮的粒度为46#、60#，硬度为H、J、K较软的砂轮，结合剂选用陶瓷结合剂。 47怎样选择磨削超高强度钢的磨削用量?     磨削超高强度钢时的磨削用量大与小，将对磨削力、磨削温度和工件磨削后的表面质量有很大影响。提高砂轮速度，可使磨削力减小，但使磨削温度增高。增大磨削深度，磨削力和磨削温度都增大，工件还易产生磨削烧伤。砂轮速度和磨削深度增大，磨削表面残余拉应力将增大。所以在磨削超高强度钢时的磨削用量应稍小一些，砂轮速度一般不超过30ms，磨削深度一般小于0.02mm，精磨时的磨削深度p0.01mm。 

27、0;   (1)外圆磨削用量。砂轮速度为(2028)ms；工件速度为(2030)mmin；粗磨时的磨削深度为0.02mm，精磨时的磨削深度为0.01mm；工件纵向进给量为(18l4)Bmrnr，精磨时取小值。     (2)内圆磨削用量。砂轮速度(2030)ms。工件速度为(2028)mmin，磨削深度为(0.050.01)mmdst，纵向进给量为(16l3)Bmmr。     (3)平面磨削用量。砂轮速度为(1530)ms。工作台速度(1525)rnmin；磨削深度为(0.010.025)mm，精磨时取小值；横向

28、进给量为(11014)Bmmdst，。     磨削超高强度钢的磨削液，应采用导热率高的水基磨削液较好，有利于降低磨削温度，减小和防止烧伤。 48磨床精度对工件的加工精度有哪些影响?     磨床的几何精度、刚度、热变形、运动稳定性和抗振性等，将对工件的加工精度直接产生影响。     (1)磨床的几何精度。磨床的几何精度，是指不承受负荷的情况下，各部件的运动精度和相互位置精度。把机床制造得绝对精确是不可能的，总有不可避免或多或少的误差存在。这种误差将在工件加工时不同程度反映到工件上来，而影响其工件的加工精

29、度。一般有主轴的径向跳动和轴向窜动，工作台等运动部件移动的直线度，工作部件的相互位置误差和传动误差等。     砂轮主轴的径向跳动和轴向窜动及磨床头架运动误差大，不仅影响磨削后的工件表面粗糙度，还会使工件产生不圆度和端面跳动，造成磨削过程中火花不均匀。工作台移动在垂直面不垂直时，在内、外圆磨床上，影响工件母线的直线性，在平面磨床磨削平面，造成工件平面度误差大。外圆磨床的砂轮主轴轴中心线和内圆磨床砂轮轴轴中心线与工件头架轴中心线不等高，在磨削内、外锥体时，工件母线是双曲线。砂轮主轴轴中心线对工作台移动方向不平行，影响磨削后的工件端面平直度。磨床的传动误差，对螺纹磨削

30、和齿轮磨削的加工精度影响很大。     (2)磨床的刚度。它是指磨床承受外力(磨削力)时，其部件抵抗变形的能力。也即是在同样的磨削力的情况下，部件变形越小，表示刚度越大。反之，部件变形大，表示此部件刚度就小。这些变形的大小，破坏了磨床静态的原始几何精度，将引起工件的加工误差的大小。所以刚度好的机床，工件的加工精度高。     (3)热变形。磨床内部的热源分布不均匀，各个部位在运动中产生的热量多少也不同，外界热源对机床各部位的影响也不一样，零部件因材料不同的热膨胀系数也不相同，造成机床各部分不同的微量变形，使机床原始几何精度下降，而影响

31、工件的加工精度。所以精密磨床最好安装在恒温室使用，以防止温度的变化对机床和工件的精度产生影响。     (4)磨床运动部件爬行。磨床工作台砂轮架等运动部件在作微量周期进给或低速连续移动时，出现运动不均匀的现象，通称为爬行。当磨床有这种现象发生时，使磨削过程中的进给不均匀，而影响工件磨削表面粗糙度。     (5)磨床的振动。磨床在磨削过程中产生振动，使砂轮和工件问相对位置发生周期性的变动，使工件表面产生振纹，严重影响加工质量和精度。     要提高磨削后的工件精度，除努力消除上述因素的影响外，还必须注意工

32、件加工过程中定位基准的合理选择、装夹方法、砂轮的选择与正确修理、合理选择磨削用量和工艺方法。 49提高磨削效率有哪些措施?     (1)选择切削性能好的磨料和合理特性的砂轮。采用切削性好的金刚石、立方氮化硼、单晶刚玉、微晶刚玉和铬刚玉等磨料。在满足工件表面粗糙度的情况下，尽量选用粗粒度的砂轮。采用自锐好、强度高的树脂结合剂的砂轮，以保持砂轮的锋利。选用适当硬度的砂轮，以减少修整砂轮的时间。采用组织疏松的砂轮，以有利于磨粒切人工件，可增大磨削深度和进给量，而且还可以防止工件烧伤和变形，特别是在磨削热敏性大的材料和工件时，具有良好的效果。     (2)采用高强度砂轮进行高速磨削。当砂轮速度提高以后，单位时间通过磨削区的磨粒数量大大增加，如果保持每颗磨粒的切削厚度与普通磨削一样，其进给量可大大增加，而提高生产效率。试验证明，当砂轮速度从20m1s提高