磨削工艺-砂轮磨损修整

砂轮的磨损和修整

WheelWearandDressing,Truing

栗正新教授河南工业大学材料学院磨粒的磨损方式和机理

机械磨损、化学磨损粘附磨损

1、机械磨损（1）磨耗磨损工件材料中的硬质点往往是砂轮迅速磨损的原因之一工件中存在比磨粒硬的质点使磨粒发生磨耗磨损。例如氧化铝系磨粒磨削铸铁，铸铁中常存在碳化硅之类的硬质点，这些硬质点的硬度比氧化铝硬度高，在磨削中使磨粒磨损增大，采用硬度较高的碳化硅磨粒来磨削铸铁。磨削高钒高速钢，材料中含有碳化钒之类的硬质点，比氧化铝和碳化硅都硬，采用硬度更高的立方氮化硼磨粒来磨削。(2)磨粒的表面破碎脆性非金属材料.磨削时强烈的磨削力的挤压作用，形成大的机械应力。磨粒以极高的速率加热到高温，退出磨削区后又以极高的速率冷却，磨粒在高频地加热、冷却（其频率高达每分钟数万次）的过程中，形成很大的热应力。2GrindingTechnologyProf.Lizhengxin_li@磨粒的磨损方式和机理

机械磨损、化学磨损粘附磨损

当磨粒切刃处的内应力（包括热应力和机械应力）超过它的断裂强度时就会产生局部破碎，有时在磨粒切刃附近发生微破碎，形成新的锋刃；有时则在磨粒深部发生破裂，形成较大的破损。磨粒表面破碎一般说来对磨削过程的不利影响较小，自锐性，提高砂轮的耐用度。磨粒破碎的主要因素：内聚能密度Ec/V热传导系数热膨胀系数3）脱落

在磨削中磨粒所受的力与结合剂对它的把持力，形成一个力偶。当磨粒所受的力大于砂轮结合剂对它的把持力时，结合剂将发生断裂，使磨粒整体从砂轮中脱落下来。在普通磨削时少发生这种情况，在超硬磨具、强力磨削和荒磨等工序以及使用软砂轮时，才会产生这种现象。3GrindingTechnologyProf.Lizhengxin_li@磨粒的磨损方式和机理

机械磨损、化学磨损粘附磨损

2、化学磨损磨削时，砂轮与工件的界面现象是非常复杂的。在高速下反复通过高温高压的磨削刃，其接触面的温升速率可达108～2×109℃/s，切削刃尖端的比压达到了104kg/cm2，物理状态为磨削区的化学反应提供了良好的条件。研究指出磨削区中有四个要素之间可能产生六种交叉的初级化学反应（如图6—2所示）和十二种次级反应磨料工件材料大气及磨削液结合剂4GrindingTechnologyProf.Lizhengxin_li@磨粒的磨损方式和机理

机械磨损、化学磨损粘附磨损

3粘附磨损

在磨削某些金属材料时，金属的切屑会粘附在磨粒的切削刃上，这些粘附物与工件接触时可能脱落或进一步粘附，并引起磨粒的破碎或脱落，使工件表面光洁度变得十分粗糙，以及出现磨削烧伤.粘附问题最为严重的是刚玉磨料粘附的形成因素离子半径和电荷的差别

晶体的结构和点阵参数与氧的亲和力以及形成氧化物的自由能金属氧化物在刚玉中的固体溶解度5GrindingTechnologyProf.Lizhengxin_li@砂轮的寿命及其判据

在磨削过程中，由于砂轮本身的磨损，不断地改变着砂轮工作面的地形。随着磨削时间的延长，砂轮的切削能力下降，各种磨削缺陷相继出现，致使磨削加工不能继续进行。此时须修整砂轮，恢复正常磨削状态。砂轮在两次修整之间的实际磨削时间称为砂轮的寿命。砂轮的寿命是影响磨削加工效果的重要因素，特别是对于成型磨削尤为重要。判定砂轮的寿命，一般是根据砂轮工作面磨损后所产生的各种现象，通过观察和测试进行的。砂轮磨损后所产生的磨削现象主要有：1.磨削过程产生自激振动、工件表面出现再生振纹；2.磨削噪音的增大；3.工件表面出现磨削烧伤；4.磨削力急剧增大或减小；5.磨削精度下降；6.磨削表面粗糙度增大。主要的是由于磨削温度过高而产生的工件表面的热损伤和由于自激振动导致的光洁度和精度的下降。6GrindingTechnologyProf.Lizhengxin_li@砂轮寿命终结的形式

砂轮正常的工作状态在磨削过程中，磨粒产生正常磨损而出现磨损小平面时，造成磨削力上升，使磨粒发生破碎产生新的切削刃。这种破碎发生多次后，磨粒的高度降低，使容屑空间缩小。磨粒尖端破碎后也导致平面面积加大，使磨削力上升幅度更大，造成磨粒脱落，使新的磨粒裸露。恢复磨具表面的切削能力和容屑空间，使砂轮表面保持锋利的切削刃和良好的切削状态，获得高的加工质量和磨削生产效率。7GrindingTechnologyProf.Lizhengxin_li@砂轮寿命终结的形式

磨削状态的变化与砂轮的磨料性质、粒度、硬度、组织有关。粒度、硬度与磨削状态的关系见图。由图可见，粒度细易发生堵塞或磨平状态，砂轮硬度高也同样容易发生类似现象。硬度粒度号8GrindingTechnologyProf.Lizhengxin_li@砂轮寿命终结的形式

砂轮磨损砂轮在磨削一段时间后，由于磨削过程中的磨损、堵塞和脱落，切削性能大大下降和失去正确的几何形状砂轮寿命终结的类型

1、磨耗磨损型当在磨粒顶部出现明显的磨损平面后，砂轮表面平坦光滑。此时，切刃的磨损总面积增大，摩擦加剧，切刃难以切入工件表面。但由于砂轮硬度偏高，致使磨粒不能及时产生破碎和脱落。使磨削力磨削热显著增大，并出现明显的振动和噪音，不能有效地切除金属。砂轮修整。一般发生在磨粒硬度偏低而工件的硬度偏高、砂轮硬度偏高和磨粒粒度过细以及工件材料的抗拉强度较高（如钢材）情况。

2、砂轮堵塞型砂轮表面附着大量切屑嵌入型堵塞磨削钢材时粘附型堵塞切屑熔结在磨粒及结合剂表面上，把磨粒切刃覆盖。在磨削非铁金属如钛合金、铜合金、镁合金等延展性好、熔点低的金属材料时常发生这种粘附型堵塞。磨削力、磨削热增加，以致工件表面发生烧伤现象振动和噪音，重新修整

3、脱落型磨粒的脱落使得自锐效应非常剧烈，使砂轮失去正确的几何形状，产生强烈的自激振动、磨削精度严重下降，工件表面粗糙度增大，须对砂轮进行修整。砂轮硬度偏低，粒度偏粗，组织过松的，磨削用量过大9GrindingTechnologyProf.Lizhengxin_li@评价砂轮磨削性能的指标1、磨削效率磨除率(Z)单位时间内磨除的工件的体积或重量，单位为“mm3/s”或“g/s”。

比磨除率（Z’）比磨除率即磨具的单位宽度在单位时间所磨去的工件体积来表示，符号为Z’，单位为mm3/mm·s。。加工的工件数量生产实际中磨削效率的高低常用每小时(或每个工作班)加工的工件数量来表示，包括工件的装卸和其他辅助时间在内，并不完全反映砂轮的磨削效率，仅可作为一个粗略的估计和相对的比较。2、砂轮耐用度

砂轮修整后从开始磨削到不能继续正常磨削而需要再次修整时为止这一段时间内所磨除的金属量。砂轮耐用度一般可用单位宽度总磨除量(Vt’)表示

10GrindingTechnologyProf.Lizhengxin_li@评价砂轮磨削性能的指标3、磨具的寿命

当磨削条件相同时砂轮耐用度也可以用砂轮在两次修整之间的实际磨削时间来表示实际生产中也常常用砂轮在两次修整之间磨削的工件数目来表示。4、磨削比