外圓磨床(chuáng)工程(chéng)技術(shù)中心(xīn)詳解磨削(xuē)力與(yǔ)磨削(xuē)熱的技術方案
數(shù)控外圓磨床磨削是(shì)一個(gè)系統的工(gōng)程。如果隻(zhī)是一個砂(shā)輪一(yī)個磨(mó)床，通(tōng)電就(jiù)能磨工件(jiàn)，那真是太沒難度了(le)。如果(guǒ)想讓(ràng)磨削問題搞透(tòu)，是需(xū)要參與到(dào)磨削的整(zhěng)個系(xì)統且要進(jìn)行分解才能(néng)搞透。
一、磨削力。
①.磨(mó)削力(lì)的(de)來源和(hé)分解。
磨削時有大小(xiǎo)相等、方(fāng)向(xiàng)相反的力(lì)作用在砂(shā)輪和工(gōng)件(jiàn)上，這(zhè)個在磨削過程(chéng)中産生的力稱(chēng)爲磨削力（切削(xuē)力）。
磨削(xuē)力主(zhǔ)要(yào)由兩(liǎng)部分組(zǔ)成(chéng)：磨粒(lì)在切(qiē)除金(jīn)屬時(shí)要使被切金屬(shǔ)産生(shēng)很大的塑(sù)性變形(xíng)，而形成(chéng)得到切削力(lì)；磨粒和工件(jiàn)表面(miàn)之間(jiān)在(zài)切(qiē)削時産生的磨削力。
②.磨削(xuē)力對加工的影(yǐng)響。
磨削(xuē)時磨粒以負(fù)前角切削，刃口圓角半徑(jìng)r往往要比背吃(chī)刀量要大(dà)，故磨(mó)粒對(duì)工(gōng)件的徑(jìng)向擠壓力很大(dà)，一般fp=(2～3)fc。由于較大(dà)的徑向(xiàng)力作用(yòng)，使機床～工件～砂(shā)輪組成(chéng)的工藝(yì)系統(tǒng)産生較大的彈性變(biàn)形，從(cóng)而影(yǐng)響磨(mó)削精(jīng)度。
如(rú)工件由于(yú)徑向力和(hé)切向(xiàng)力的作用産生(shēng)變形，其軸(zhóu)心相對移動爲e，會造(zào)成工件(jiàn)的直徑誤差。
由徑向力(lì)引起(qǐ)的工(gōng)藝系統變形，往往使實際(jì)背吃刀(dāo)量與砂(shā)輪進給(gěi)刻度盤(pán)上(shàng)所示的(de)樹值(zhí)有差(chà)别。因此，合理的(de)磨削(xuē)循環(huán)是在進給後要(yào)停留(liú)一(yī)下，以消(xiāo)除由徑向(xiàng)力産(chǎn)生的(de)變形(xíng)，這(zhè)種(zhǒng)不進給的磨削(xuē)稱光磨(mó)或(huò)者無火花(huā)磨削(xuē)。當磨(mó)削細長(zhǎng)軸時，由(yóu)徑向力(lì)作用，工(gōng)件被磨成鼓形(xíng)。
砂輪(lún)的特(tè)性、砂(shā)輪的磨(mó)削寬度(dù)、工件(jiàn)材料、磨削(xuē)用量(liàng)（ap、f）對(duì)徑向力有很大影響。
二、磨削熱。
1. 磨(mó)削熱及其傳(chuán)導。
磨削時，砂(shā)輪對工件表面(miàn)的劇(jù)烈摩擦，使磨削(xuē)局部區域的瞬(shùn)間溫度達(dá)到1000℃以上。
磨(mó)削火(huǒ)花，就(jiù)是磨屑在空氣中氧(yǎng)化、燃燒的(de)現象(xiàng)。磨粒(lì)與工(gōng)件間的摩擦(cā)以及金(jīn)屬層的(de)塑形變(biàn)形能量全(quán)部轉(zhuǎn)化爲熱能，故磨(mó)削熱及(jí)其(qí)傳導(dǎo)可用下(xià)式表示(shì)：
q=q摩擦(cā)+q變形=q工件+q磨屑(xiè)+q砂輪+q介質(zhì)
2.磨削熱對(duì)加工的影響。
①. 造成工(gōng)件(jiàn)表面燒傷：在(zài)瞬間(jiān)高溫作用(yòng)下工(gōng)件表(biǎo)層可(kě)能被(bèi)燒(shāo)傷。
所謂燒傷，一般是(shì)淬硬工(gōng)件表面的金屬(shǔ)材料在(zài)磨削熱(rè)作用下發生不均勻(yún)的退火。于(yú)是工件(jiàn)表面硬(yìng)度降低(dī)，從(cóng)而影(yǐng)響到零件的使(shǐ)用性能(néng)和壽命(mìng)。
嚴重(zhòng)燒傷的工(gōng)件表(biǎo)面肉(ròu)眼就能看(kàn)出，表面呈現一(yī)層焦黃色或焦黑色(sè)的氧化膜。
輕微(wēi)燒傷(shāng)的工件表(biǎo)面呈淡黃色。磨削導熱(rè)性能差(chà)的材(cái)料(liào)，如(rú)軸承鋼、耐(nài)熱(rè)合金鋼(gāng)等，最容易産生(shēng)燒傷(shāng)。
②. 工件表(biǎo)面(miàn)殘餘(yú)應力(lì)和裂紋：當(dāng)磨削(xuē)區(qū)的(de)溫度(dù)達到使(shǐ)金屬(shǔ)材(cái)料的(de)金相組織發生變化（簡稱(chēng)相變(biàn)）時，使(shǐ)金屬(shǔ)表(biǎo)層(céng)産生(shēng)金相(xiàng)組織(zhī)變化，并産生應力。當(dāng)局部(bù)應力超(chāo)過工件(jiàn)材料的強度極(jí)限時，工件(jiàn)表面(miàn)就産(chǎn)生裂紋。
③. 影響工(gōng)件的加工精度(dù)：磨削熱會使工件産生熱膨脹(zhàng)變形，影響工件(jiàn)的形狀精度和(hé)尺寸精度。
④.減小磨削熱的措施。
a. 根據工(gōng)件的材質，合理選用砂(shā)輪(lún)要素，使(shǐ)磨削性能(néng)達到最佳(jiā)化。
砂輪的硬度對磨削(xuē)熱(rè)有較(jiào)大影響。當幹磨或工(gōng)件(jiàn)與砂輪(lún)接觸弧長(zhǎng)較長(zhǎng)時，爲了(le)避免燒傷，可(kě)選(xuǎn)用(yòng)較軟(ruǎn)的砂輪，以(yǐ)發揮(huī)砂輪的自銳性。
在磨(mó)削量特(tè)别(bié)大(dà)的(de)情況(kuàng)下，可選用(yòng)大氣孔砂輪，不(bú)易堵(dǔ)塞(sāi)，切削力(lì)強且散熱(rè)快。
b. 采(cǎi)取良(liáng)好的冷卻措施，如選(xuǎn)用合适的(de)切削液或高壓冷(lěng)卻均可使冷(lěng)卻條件得(dé)到(dào)改(gǎi)善。目前對大批(pī)量生産的磨床(chuáng)，采用(yòng)切(qiē)削(xuē)液調(diào)溫(wēn)裝置使切削(xuē)液在(zài)常溫(wēn)下(xià)冷(lěng)卻工件。
c. 合(hé)理選用磨(mó)削用(yòng)量。當砂輪的(de)圓(yuán)周速度提(tí)高時，單顆磨粒的磨屑(xiè)厚(hòu)度減(jiǎn)小，但砂輪與工(gōng)件表面間的摩(mó)擦次數增加，磨削熱也相應增(zēng)加，工件(jiàn)表(biǎo)面容易燒傷(shāng)。
工件速(sù)度提高雖然使(shǐ)磨削(xuē)熱有所增加，但(dàn)因爲減小了工(gōng)件在(zài)磨削區域的接(jiē)觸時間，對(duì)散(sàn)熱有利(lì)。故粗(cū)磨時工件(jiàn)速度(dù)應适當高(gāo)些。
背吃刀(dāo)量對(duì)磨(mó)削熱的(de)影響(xiǎng)最大。如采(cǎi)用精細修(xiū)整(zhěng)的砂輪用較大背(bèi)吃刀量磨削，易産生燒傷(shāng)現象(xiàng)。
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