CBN砂輪堵塞的原因及解決辦法

人氣：88發(fā)表時(shí)間：2017-10-17【大中小】

磨削加工主要應(yīng)用在精度、表面質(zhì)量要求高的零件的加工。磨削加工中影響砂輪堵塞的不利因素，不限于磨粒的尺寸、形狀和分布，砂輪堵塞鈍化，導(dǎo)致砂輪壽命過(guò)早結(jié)束。為了避免這些不利影響，湖南興大新材料有限公司經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究砂輪的堵塞原因，總結(jié)了有以下幾點(diǎn)。
一、磨屑的形成
砂輪是一個(gè)由磨料、結(jié)合劑經(jīng)壓坯、干燥、燒結(jié)而成的疏松體，每個(gè)磨粒就是一把微型切削刃。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中磨粒經(jīng)過(guò)滑擦后切入工件，切削層材料有明顯的沿剪切面滑移后形成的短而薄的切屑，在磨削熱的作用下被氧化和熔化，隨后固化成微粒帶狀屑。通過(guò)掃描電子顯微鏡，可發(fā)現(xiàn)大量帶狀磨屑（球狀、節(jié)狀磨屑等）和灰燼填充到砂輪氣孔中，依附在磨料的四周，引起砂輪的堵塞，導(dǎo)致磨削精度下降，燒傷工件，縮短砂輪壽命。
二、CBN砂輪堵塞的類(lèi)型和原因
砂輪堵塞的類(lèi)型有嵌入型、依附型、粘著型、混合型。
嵌入型堵塞是磨屑嵌在砂輪工作表面氣孔處的堵塞狀態(tài)。依附型堵塞是磨粒暫時(shí)的力量依附在磨粒切削刃的后刀面上的一種堵塞狀況。粘著型堵塞是指磨削熔化后粘附在磨粒凸出切削刃的四周或粘結(jié)劑上。混合型堵塞是以上三種類(lèi)型在某一微小部位的集合或?qū)蛹?br /> 1、嵌入型和依附型堵塞的原因
嵌入型和依附型堵塞來(lái)自兩個(gè)方面，一個(gè)是外在的，一個(gè)是內(nèi)在的，涉及到物理反應(yīng)等多方面的因素。
外在因素：磨屑沿磨粒前方滑出，磨粒前方的局部區(qū)域堆積著數(shù)層磨屑，由于砂輪高速旋轉(zhuǎn)形成一個(gè)氣流旋渦區(qū)，旋渦區(qū)的空氣壓力顯著減小，在負(fù)壓作用下，使部分磨屑依附在磨粒的后面，形成磨粒刀面的依附性堵塞，依附物多數(shù)是灰燼和微粒。
靜電場(chǎng)的作用：砂輪與工作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，砂輪與工件表面的電荷與磨削區(qū)內(nèi)的氣體，因高溫作用產(chǎn)生物理反應(yīng)形成小電場(chǎng)。在電場(chǎng)的作用下，根據(jù)異性相吸原理，與砂輪極性相反的磨屑就被吸附在砂輪工作表面，借助于砂輪與工件之間較大的機(jī)械壓力，使已吸附在砂輪表面的磨屑能穩(wěn)定地嵌入砂輪表面的空隙之間。
2、粘著型堵塞的原因
磨削過(guò)程中，磨削點(diǎn)溫度高達(dá)1200K以上，在如此高溫作用下，磨屑遇空氣形成低熔點(diǎn)的金屬氧化物，在磨削區(qū)高溫加熱融化狀態(tài)，覆蓋在砂輪表面，在磨削力的作用下，被擠開(kāi)，被強(qiáng)化，被擠壓粘附在工件表面隆起的溝槽表面中。通過(guò)多次隨機(jī)磨削，磨粒四周將粘附更多磨屑，由此形成惡性循環(huán)，加劇堵塞，直至磨粒破碎或脫落，這是熔化性粘結(jié)。
三、CBN砂輪自身對(duì)堵塞的影響
1、磨料
不同的磨料與工件材料的化學(xué)親和力不同，磨削溫度不同，磨削力不同，為了減少堵塞程度，不同的工件材料，應(yīng)選用不同的磨料種類(lèi)。
2、磨料粒度
在組織、砂輪大小相同的前提下，磨料越細(xì)，粒數(shù)越多，排布越均勻，氣孔的數(shù)目增多，單個(gè)氣孔的體積變小，在相同磨削參數(shù)下，細(xì)砂輪容易堵塞。
3、粘結(jié)劑與硬度
CBN砂輪的硬度，由粘結(jié)劑的強(qiáng)度予以保證，對(duì)砂輪堵塞影響較大。高強(qiáng)度粘結(jié)劑砂輪，硬度高，磨鈍磨粒脫落前對(duì)工件的劃擦、擠壓嚴(yán)重，磨屑容易填充到砂輪孔隙中去，磨削在這個(gè)過(guò)程中伴隨大量的摩擦熱，為粘結(jié)性堵塞提供熔結(jié)物。
4、砂輪組織
砂輪組織反映了磨料、粘結(jié)劑、氣孔之間的比例關(guān)系，組織越密，氣孔比例就越小，切削刃間隔距離也越小，砂輪更容易堵塞。
四、磨削條件的影響
1、砂輪線速度
砂輪線速度增加會(huì)致使磨粒的最大切深減小，切屑截面積減小，同時(shí)切削次數(shù)和磨削熱增加，使得堵塞量增加。磨削加工時(shí)要合理選擇砂輪速度。
2、工件速度
實(shí)踐證明，工作速度提高一倍，砂輪堵塞量增加三倍。因?yàn)楣ぜ俣仍礁?，磨粒?fù)荷越大，磨粒切入深度就越淺，切屑截面積變小，當(dāng)磨削厚度增大，磨粒鈍化加重，加大砂輪對(duì) 工件磨削層的擠壓，相當(dāng)于砂輪特性變硬，因而會(huì)加劇砂輪的堵塞。
3、磨削方式
在磨削方式上，增大砂輪與工件接觸面積會(huì)加劇砂輪的堵塞。因砂輪與工件接觸面積大，冷卻液又難以進(jìn)入磨削區(qū)，磨削熱量多、溫度高，為堵塞創(chuàng)造條件，易產(chǎn)生化學(xué)粘著性堵塞和嵌入性堵塞。如端磨比周磨易堵塞，橫向切入磨削比縱向磨削堵塞嚴(yán)重。
4、徑向切入量
徑向切入量對(duì)CBN砂輪堵塞的影響呈駝峰趨勢(shì)。當(dāng)徑向切入量ap＜0.01mm產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，當(dāng)切入量增加到ap=0.03mm時(shí)，堵塞量又呈減小趨勢(shì)，當(dāng)繼續(xù)增加切入量ap=0.04mm 時(shí)，堵塞量又急劇上升。
5、磨削液
選用優(yōu)良的磨削液對(duì)改善磨削堵塞。
總結(jié)，CBN砂輪的粒度、硬度、組織、砂輪速度、工件速度、磨削方式、切削深度及磨削液等是磨削過(guò)程中影響砂輪堵塞的因素；建立優(yōu)化合理的磨削參數(shù)并總結(jié)出規(guī)律。

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