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磨削表面质量

    1.粗糙度与波纹度
    以统计学方法和实验分析证实,磨削表面粗糙度与磨削条件有关。要获得较小的粗糙度,砂轮等级要硬、磨粒尺寸要细、砂轮修整要细、砂轮速度要高、磨削深度要小,工件硬度要高、工件转速应低些,即磨粒的切削刃厚度应适当小些;在恒压力磨削时,压力要减小;用切削液可减少粗糙度3.1%,特别在磨削深度和工件速度较小时,效果较为显著。
    磨削表面波纹来自磨削过程中的振动。磨削中有因磨床旋转部件不平衡而引起的强迫振动,有因强迫振动频率与系统固有频率相近而引起的低频共振,还有高频自激振动等,其中尤以高频自激振动为常见。为减小波纹度,必须减小或消除振动,主要措施有:严格控制磨床主轴的径向跳动;砂轮及其他高速旋转部件经过仔细平衡;保证磨床工作台慢进给时无爬行;提高磨床刚度,选择适宜的砂轮;磨削用量不过大等。
    2.表面烧伤
    磨削在花擦、刻划、切削工件过程中产生大量的切削热,使磨削表面的温度升的很高,金属表面层约10μm到千余微米处发生相变,其硬度与塑性均会发生变化。这种表层变质的现象称表面烧伤。高温磨削表面生成一种氧化膜,其颜色取决于磨削温度与表面变质层的深度。一般温度由低到高,烧伤颜色将依次为浅黄、黄、褐、紫、青等。
    烧伤破坏了工件表面组织,影响使用性能和寿命。为减少烧伤,应采取减小热量产生和加速热量传出的措施。如选用较软、较疏松的砂轮,以便磨钝的磨粒脱落较快;减小ap;设法减小砂轮与工件的接触面积和接触时间,采用大气孔砂轮或表面开槽的砂轮;把切削液渗透进磨削区,生产中较多应用5%的皂化油加95%的乳化液。
     3.残余应力
     残余应力是指工件在去除外力、热源作用后,残余在工件内部的、保持工件内部各部分平衡的应力。磨削温度使金属表层组织中的残余奥氏体转变成回火马氏体,体积膨胀,里层残余拉应力,表层残余压应力;磨削导热性差的材料,表、里层温度相差较多,表层温度迅速升高又受切削液急速冷却,表层收缩受到里层牵制,结果里层产生残余压应力,表层产生残余拉应力;在垂直于磨削速度方向,由于磨粒挤压金属所引起的变形受两侧材料的约束,工件表面上存在着残余压应力。
     磨削工件表层的残余应力就是这些应力所合成,其值有时最大可达1*10^9N/㎡,在离表面125μm深度减至0;通过精心细磨可(0.14~0.21)*10^9N/㎡,表面下50μm深处减至为0;通过精磨还可降低。残余应力的出现,将降低工件的疲劳强度,缩短使用寿命。造成较高残余应力的因素是:较低的工件速度、硬而钝的砂轮、干磨或水溶性乳化磨液磨削、较高的切入进给率及较高的砂轮线速度。有效的润滑能够减少工件与砂轮接触的热输入,并减少对加工表面的热干扰,这是对残余应力控制的最主要方法。
     4.磨削裂纹
     在磨削中,当残余应力拆超过工件材料的强度极限时,工件表面就出现极浅裂纹,呈现网状或垂直于磨削方向;有时存在于表层之下;有时在研磨或使用过程中,由于去除了表面极薄的金属层后,残余应力失去平衡,导致形成微细裂纹,裂纹在交变载荷的作用下,会迅速扩大,并造成工件的破坏。
     这些知识对合金锯片、金刚石锯片以及高速钢锯片都是通用的。

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