预防磨削热对加工件的烧伤和裂纹
2011-10-08 一、磨削热
磨削时，磨粒对工件的切削、刻划和摩擦作用，使金属表面产生塑性变形，工件材料内部金属分子间，产生相对移动，产生内摩擦而发热；砂轮高速切削，使工件外表面产生剧烈外摩擦而发热；砂轮外圆的每一颗磨粒在万分之一秒内产生的热量不能及时传播，其产生的热量一般可达800-1000℃，甚至达到1500℃，这种热量叫磨削热。
二、磨削热的影响
磨削过程中，如果热温传散不好，工件表面很易造成烧伤，工件表面层(几十微米到几百微米深度)发生不均匀的退火而变软(对淬火钢)，或者变硬(对未淬火钢)。严重烧伤的工件，表面出现焦黄或黑色氧化膜，但有时氧化膜可能被磨去，此时要用稀释的酸性溶液浸蚀，方可发现烧伤。
三、磨削烧伤的形式
振纹烧伤：沿着工件表面层振纹分布，主要是工艺系统的振动而产生。
划痕烧伤：即沿着砂轮磨痕分布，是砂轮磨粒不锋而造成的。
柱状烧伤：沿着工件轴向不等距分布，是无心夹具磁力不足，工件随着砂轮旋转而产生瞬时滑动而产生，此种伤痕较深。
局部烧伤：是由于磨削余量不均匀，磨削厚度不一致而产生的。
均布烧伤：是由于磨削余量不均匀，砂轮过硬，进给量过大，工件转速过低或过高而造成的。
除烧伤以外，工件表面瞬时高温很容易产生内应力造成裂纹。
四、检查裂纹的方法
主要采用磁化探伤法，当有裂纹的工件在磁力探伤机上被磁化后，磁力线在裂纹处漏磁，裂纹两侧即成了两个磁极，就可以吸附铁磁性物质(磁铁粉)，因而裂纹处发黑。探伤时尽可能使磁场方向与缺陷方向垂直。
五、防止烧伤和裂纹的措施
1、选用恰当冷却液，进行充分而均匀的冷却。冷却液应直接浇注在磨削区，以散发磨削区域的热量；冷却液应充足，并均匀地喷射到整个砂轮上，并有一定的压力，否则达不到冷却的作用；冷却液应保持清洁，特别是禁止往切削液中扔烟头、木屑、塑料等杂物。非金属杂物，在冷却液过滤装置过滤时，不易排除，尤其是磁性分离器，对非磁性物质，无净化能力。
2 、选择合适的砂轮特性。磨削的切削性能对产生磨削热有很大的影响。砂轮硬度不能太硬，组织号不能太小，否则磨钝的砂轮粒不易脱落，在工件表面强烈的挤压、摩擦。砂轮塞实后勺实际已失去切削性能，并增加砂轮和工件的接触面积，导致磨削温度迅速升高，使工件表面烧伤。
砂轮磨料的选择：砂轮中磨粒的材料称为磨料。常用的磨料有：刚玉类(A1203)、碳化硅类(SiC)、金钢石类(C)、立方氮化硼等。众多磨料中，棕刚玉A有足够的硬度、韧性、抗弯性。
磨料硬度的选择：所谓砂轮的硬度，是指砂轮外表层的磨粒，在受磨削力作用时脱落的难易程度。由于粗、精磨的目的不同，砂轮硬度的选择也应各异。粗磨时，选择软3硬度J的砂轮，软砂轮自锐性好，磨粒易脱落，切削性能好，生产效率高。精磨时，选择较硬的中软K的砂轮，硬砂轮易保持砂轮的轮廓，磨粒的微刃性和微刃等高性好，易提高加工精度和降低磨削表面粗糙度。
砂轮粒度号的选择：所谓粒度，是指磨料颗粒的几何尺寸大小，即磨粒的粗细程度，共分41个号，新国标颗粒号数从4#到240#。粒度号有两种表示方法，其中磨粒号越大颗粒尺寸越小、越细。粗磨时选择粒度48号砂轮为宜，因粗粒度的砂轮容屑空间大，磨削时不易堵塞，自锐性、散热条件好，可有效地避免烧伤。精磨时，选择较细粒度的80号砂轮，降低磨削表面粗糙度和提高加工精度，但要及时修整。砂轮结合剂的选择：
结合剂是粘合磨粒制成砂轮的材料。目前有陶瓷结合剂，属无机结合剂，优点是不受天气干湿、气温变化、贮存时间长短的影响；耐热和耐腐蚀，干、湿磨皆宜。缺点是脆性大、弹性差，不能承受较大的侧面扭曲力和冲击力，磨削速度不能大于35米/秒；磨削时发热量大，选择不当，易引起工件烧伤和裂纹。 树脂结合剂B：是有机结合剂，制成砂轮强度高，有弹性、耐冲击，磨速高于52米/秒，磨粒易脱落，砂轮自锐性好，磨削效率高，具有抛光作用，磨削表面粗糙度低。其缺点是抗腐性差，易受碱的侵蚀，故冷却液含碱量应小于1.5％，存放时间不能超过一年。橡胶结合剂R：其弹性更好，强度更高，磨粒易脱落，经常保持新磨粒锋利，可减少工件烧伤，但不能用油类作冷却液。根据砂轮结合剂的特点，粗磨时宜选择陶瓷结合剂V砂轮，精磨时选择树脂结合剂，可减少磨削热，防止工件表面烧伤和裂纹效果好。
3、合理选择磨削用量。磨削用量对磨削热有直接的影响，减少背吃刀量，增大纵向进给量，提高工作圆周速度都可以降低磨削温度，减少烧伤。磨削用量包括砂轮速度(即磨削速度)、工件速度、工件与砂轮的纵向进给量。
(1)、砂轮速度的选择：
粗磨：提高磨削速度有利于提高生产效率，但不能过高，过高的磨速会引起工艺系统振动，宜选35米/秒(陶瓷结合剂)。
精磨：提高磨削速度，可降低被磨削表面的粗糙度，提高砂轮的耐用度。但为避免烧伤，根据工装现状宜选38米/秒(树脂结合剂)。
(2)关于工件速度的选择：
粗磨：工件速度的选择是根据已选定的磨削速度及其和工件速度的速比而定，其比值为：VI/V秒= 1/40～1/140即V1= (1/40～1/l 40)V砂×60。
精磨：为避免磨削时增加热积聚时间，工件表面烧伤甚至产生裂纹，故不宜选高值。根据实际经验选20米/分为宜。用M250磨挡边时将工件转速调在高转速档上。
(3)关于纵向进给量的选择粗磨：应根据工序的需要选较大值，计算公式；已知砂轮宽度：外圈磨削b＝75，内圈磨削b=100，外圈磨S纵=0.3b砂=0.3×75=22.5(毫米/转) 内圈磨S纵=0.3b砂=0.3×100＝30(毫米/转) 。
精磨：为了提高磨削精度，降低被磨削表面粗糙度，减少烧伤现象，纵向进给量应选25毫米/转。
(4)关于横向进给量(磨削深度)的选择。粗磨在机床刚性允许的情况下，可以加大进给，但在精磨时，为防止磨削表面烧伤和裂纹，实行小进给量，无进给时还应进行一定的光磨时间。
磨削时，磨粒对工件的切削、刻划和摩擦作用，使金属表面产生塑性变形，工件材料内部金属分子间，产生相对移动，产生内摩擦而发热；砂轮高速切削，使工件外表面产生剧烈外摩擦而发热；砂轮外圆的每一颗磨粒在万分之一秒内产生的热量不能及时传播，其产生的热量一般可达800-1000℃，甚至达到1500℃，这种热量叫磨削热。
二、磨削热的影响
磨削过程中，如果热温传散不好，工件表面很易造成烧伤，工件表面层(几十微米到几百微米深度)发生不均匀的退火而变软(对淬火钢)，或者变硬(对未淬火钢)。严重烧伤的工件，表面出现焦黄或黑色氧化膜，但有时氧化膜可能被磨去，此时要用稀释的酸性溶液浸蚀，方可发现烧伤。
三、磨削烧伤的形式
振纹烧伤：沿着工件表面层振纹分布，主要是工艺系统的振动而产生。
划痕烧伤：即沿着砂轮磨痕分布，是砂轮磨粒不锋而造成的。
柱状烧伤：沿着工件轴向不等距分布，是无心夹具磁力不足，工件随着砂轮旋转而产生瞬时滑动而产生，此种伤痕较深。
局部烧伤：是由于磨削余量不均匀，磨削厚度不一致而产生的。
均布烧伤：是由于磨削余量不均匀，砂轮过硬，进给量过大，工件转速过低或过高而造成的。
除烧伤以外，工件表面瞬时高温很容易产生内应力造成裂纹。
四、检查裂纹的方法
主要采用磁化探伤法，当有裂纹的工件在磁力探伤机上被磁化后，磁力线在裂纹处漏磁，裂纹两侧即成了两个磁极，就可以吸附铁磁性物质(磁铁粉)，因而裂纹处发黑。探伤时尽可能使磁场方向与缺陷方向垂直。
五、防止烧伤和裂纹的措施
1、选用恰当冷却液，进行充分而均匀的冷却。冷却液应直接浇注在磨削区，以散发磨削区域的热量；冷却液应充足，并均匀地喷射到整个砂轮上，并有一定的压力，否则达不到冷却的作用；冷却液应保持清洁，特别是禁止往切削液中扔烟头、木屑、塑料等杂物。非金属杂物，在冷却液过滤装置过滤时，不易排除，尤其是磁性分离器，对非磁性物质，无净化能力。
2 、选择合适的砂轮特性。磨削的切削性能对产生磨削热有很大的影响。砂轮硬度不能太硬，组织号不能太小，否则磨钝的砂轮粒不易脱落，在工件表面强烈的挤压、摩擦。砂轮塞实后勺实际已失去切削性能，并增加砂轮和工件的接触面积，导致磨削温度迅速升高，使工件表面烧伤。
砂轮磨料的选择：砂轮中磨粒的材料称为磨料。常用的磨料有：刚玉类(A1203)、碳化硅类(SiC)、金钢石类(C)、立方氮化硼等。众多磨料中，棕刚玉A有足够的硬度、韧性、抗弯性。
磨料硬度的选择：所谓砂轮的硬度，是指砂轮外表层的磨粒，在受磨削力作用时脱落的难易程度。由于粗、精磨的目的不同，砂轮硬度的选择也应各异。粗磨时，选择软3硬度J的砂轮，软砂轮自锐性好，磨粒易脱落，切削性能好，生产效率高。精磨时，选择较硬的中软K的砂轮，硬砂轮易保持砂轮的轮廓，磨粒的微刃性和微刃等高性好，易提高加工精度和降低磨削表面粗糙度。
砂轮粒度号的选择：所谓粒度，是指磨料颗粒的几何尺寸大小，即磨粒的粗细程度，共分41个号，新国标颗粒号数从4#到240#。粒度号有两种表示方法，其中磨粒号越大颗粒尺寸越小、越细。粗磨时选择粒度48号砂轮为宜，因粗粒度的砂轮容屑空间大，磨削时不易堵塞，自锐性、散热条件好，可有效地避免烧伤。精磨时，选择较细粒度的80号砂轮，降低磨削表面粗糙度和提高加工精度，但要及时修整。砂轮结合剂的选择：
结合剂是粘合磨粒制成砂轮的材料。目前有陶瓷结合剂，属无机结合剂，优点是不受天气干湿、气温变化、贮存时间长短的影响；耐热和耐腐蚀，干、湿磨皆宜。缺点是脆性大、弹性差，不能承受较大的侧面扭曲力和冲击力，磨削速度不能大于35米/秒；磨削时发热量大，选择不当，易引起工件烧伤和裂纹。 树脂结合剂B：是有机结合剂，制成砂轮强度高，有弹性、耐冲击，磨速高于52米/秒，磨粒易脱落，砂轮自锐性好，磨削效率高，具有抛光作用，磨削表面粗糙度低。其缺点是抗腐性差，易受碱的侵蚀，故冷却液含碱量应小于1.5％，存放时间不能超过一年。橡胶结合剂R：其弹性更好，强度更高，磨粒易脱落，经常保持新磨粒锋利，可减少工件烧伤，但不能用油类作冷却液。根据砂轮结合剂的特点，粗磨时宜选择陶瓷结合剂V砂轮，精磨时选择树脂结合剂，可减少磨削热，防止工件表面烧伤和裂纹效果好。
3、合理选择磨削用量。磨削用量对磨削热有直接的影响，减少背吃刀量，增大纵向进给量，提高工作圆周速度都可以降低磨削温度，减少烧伤。磨削用量包括砂轮速度(即磨削速度)、工件速度、工件与砂轮的纵向进给量。
(1)、砂轮速度的选择：
粗磨：提高磨削速度有利于提高生产效率，但不能过高，过高的磨速会引起工艺系统振动，宜选35米/秒(陶瓷结合剂)。
精磨：提高磨削速度，可降低被磨削表面的粗糙度，提高砂轮的耐用度。但为避免烧伤，根据工装现状宜选38米/秒(树脂结合剂)。
(2)关于工件速度的选择：
粗磨：工件速度的选择是根据已选定的磨削速度及其和工件速度的速比而定，其比值为：VI/V秒= 1/40～1/140即V1= (1/40～1/l 40)V砂×60。
精磨：为避免磨削时增加热积聚时间，工件表面烧伤甚至产生裂纹，故不宜选高值。根据实际经验选20米/分为宜。用M250磨挡边时将工件转速调在高转速档上。
(3)关于纵向进给量的选择粗磨：应根据工序的需要选较大值，计算公式；已知砂轮宽度：外圈磨削b＝75，内圈磨削b=100，外圈磨S纵=0.3b砂=0.3×75=22.5(毫米/转) 内圈磨S纵=0.3b砂=0.3×100＝30(毫米/转) 。
精磨：为了提高磨削精度，降低被磨削表面粗糙度，减少烧伤现象，纵向进给量应选25毫米/转。
(4)关于横向进给量(磨削深度)的选择。粗磨在机床刚性允许的情况下，可以加大进给，但在精磨时，为防止磨削表面烧伤和裂纹，实行小进给量，无进给时还应进行一定的光磨时间。