断续磨削和普通磨削对磨削烧伤的试验和初步分析

磨削烧伤实质上是由于磨削温度过高,引起被磨削工件表面层的金相组织变化,而金相组织变化与表面层的显微硬度变化有着密切的联系。被磨削工件表面层的显微硬度变化又与磨削温度的变化有着密切的联系。我们可以从表面层显微硬度的变化来反映磨削温度的变化;同时也能反映工件磨削烧伤的程度。磨削烧伤有两种情况。第一种是由于磨削温度超过材料的相变温度,往往造成“二次淬火”烧伤;第二种是磨削温度虽很高,但没有超过材料相变温度,往往会造成“回火”烧伤。为了比较断续磨削(开槽砂轮)和普通磨削(不开槽砂轮)的切削性能,本试验中采用的开槽砂轮见图1。砂轮性能参数为GB60ZR_2AP300×40×127。     

凸轮轴数控磨削砂轮位移检测实验平台的设计与应用

凸轮轴数控磨削一般采用砂轮横向(X轴)位移和工件主轴(C轴)转动的恒线速度磨削控制轮廓成形,砂轮会在磨削外力的影响下发生弹性退让,影响磨削质量。为了检测砂轮弹性退让,搭建砂轮位移在线检测实验平台;基于凸轮轴磨削恒线速度理论模型,可换算出某凸轮轴磨削的砂轮弹性退让,可知砂轮弹性退让在升程段、回程段最大。     

38CrMoAl渗氮钢微晶刚玉砂轮摆线磨削工艺试验研究

在实际磨削38CrMoAl渗氮钢过程中,存在磨削烧伤情况。本文分别采用白刚玉砂轮和微晶刚玉砂轮磨削38CrMoAl渗氮钢,对比研究了不同磨料类型刚玉砂轮对磨削力和表面粗糙度的影响规律。试验结果表明：相较于白刚玉砂轮,微晶刚玉砂轮磨削时磨削力降低了14.2%。基于正交试验方法,通过微晶刚玉砂轮平面磨削试验,探究了磨削工艺参数对磨削力和工件表面粗糙度的影响。结果分析表明：磨削深度对磨削力影响最大,其次是工件进给速度和砂轮转速;对于工件表面粗糙度而言,工件进给速度的影响最大,其次是砂轮速度和磨削深度。最终采用微晶刚玉砂轮对38CrMoAl渗氮钢齿轮样件进行批次加工,结果显示无磨削烧伤发生,且磨削表面质量得到了显著提高。     

国外磨削机理的研究动态

高速磨削,徐进磨削,镜面磨削以及适应控制磨削等新技术新工艺的不断出现、推广和提高,促使我们必须对磨削过程的本质及其所表现出来的现象作进一步深入的研究。在磨削过程中,砂轮与工件之间的力学作用引起的双方发生的物理变化和化学变化产生了磨削力和磨削热,从而使磨屑不断形成,在工件上获得了一定的尺寸和形状精度,表面光洁度和机械物理性能。同时磨粒亦趋于磨钝或脱落,最终可能在磨削工艺系统中发生振动而使工件和砂轮表面均受到了破坏。由于磨削条件的改变,磨削过程也因此而会发生变化。不同的砂轮(磨料,粒度,硬度,组织,结合剂),不同的修正工具及工艺参数,不同的工件材料及机械性能,以及它们之间的相对运动的关系(砂轮线速度,进给率,工件线速度等)均会在磨削过程中影响磨屑的形成过程及其结果。因此在磨削过程中,砂轮进入工件表面层的相对摩擦的程度,耕犁角度、深度、长度,工件表面层弹性和塑性变形的程度,切除下来的磨屑的几何形状就都受上述许多因素的影响。伴随着磨屑形成消耗的一定功率产生了大量磨削热,其中大部分进入到工件中,使工件表面温度升高,并有可能改变表面层的金相组织,甚至会引起残余应力和裂纹。与切除磨屑的同时砂轮上的砂粒因机械磨损和化学磨损会逐步钝化,砂轮表面可能受到磨屑的堵塞而逐渐丧失切削能力,也有可能发生自励作用而延长磨削时间。冷却润滑液的使用会影响到工件和砂轮表面的物理变化和化学变化。在磨削过程中存在于砂轮与工件之间的磨削力还会引起工艺系统的变形,其变化可能促使工艺系统自激振动的发展,影响到加工质量,生产率和工具寿命。研究磨削机理也就是应用物理学和化学原理等来研究磨削过程中统一体(工艺系统)中的对立双方(砂轮系统与工件系统)的组成功能,相互的作用,发展变化及其結果,研究各因素的影响,相互关系,分清主次,从而掌握其内在规律。这对于发展磨料磨具的新品种,不断提高磨削加工工艺水平,研制新的冷却润滑液,改进磨床结构发展新的磨床品种,尤其是对于发展、提高和创造新的磨削工艺(高效、高精度磨削,适应控制磨削等)有着重大的作用。近年来,我国对磨削机理也着手进行了研究,为了赶超世界先进水平,必须了解国外关于磨削机理的研究动态。这里刊登了一篇由华中工学院机制教研组根据国外期刊资料所汇总编写的文章,供读者参考。     

切入磨削装置

本发明是一种切入磨削装置,即成形磨削装置。 在内圆切入磨削或成形磨削时砂轮经常产生超负荷不良现象,即由于砂轮与工件的几何关系,内圆磨削的磨削宽度往往比外圆磨削大,有时还会发生冷却液及润滑油供应不足的现象。所以,内曲面加工常常要根据具体情况采用各种切削工具来加工。在形状复杂的情况下,用这类切削工具的加工工序长,耗时多;与磨削加工相比,表面精度和尺寸公差都低。 当润滑不良而砂轮超负荷时,由于聚集在磨削部位的空气中氧气的作用,在砂轮与工件之间会发生化学反应,从而产生烧伤。 本发明采用了一套喷射回转润滑装置(图1),把流…     

砂轮修整器在磨床上的应用

每一台内外圆或者专用磨床都会有一套对本身砂轮进行修整的砂轮修整器。砂轮在对工件进行磨削时,砂轮磨削区的温度大约在1000℃左右,磨粒磨削点的温度也有几百度。在磨削过程中砂轮磨损经过磨耗磨损、磨粒磨损、脱落磨损三个周期以后,在它的表面会形成砂粒蜕化不锋利,并且还留下许多磨削颗粒堵塞砂轮气孔,这样就难以对工件进行磨削加工。     

砂轮离心力对磨削精度的影响

在精密磨削工件时,高速旋转砂轮所产生的离心力会引起砂轮尺寸变化,势必影响被磨削工件的最终精度。为此,通过ANSYS动态仿真分析,发现砂轮直径变大、轴向尺寸缩进。分析结果为高速、精密数控磨削加工的砂轮几何参数补偿提供了依据。     

机床导轨磨削表面划痕问题的分析与研究

导轨是机床的重要部件之一。为提高导轨的精度、耐磨性及动态性能,导轨通常需要进行硬化处理和磨削加工。磨削加工时,高速旋转的砂轮去除工件表面材料的同时会造成砂轮砂粒脱落,而脱落的砂粒夹在砂轮和工件间会造成磨削表面出现划痕。基于此,从砂轮、磨削液以及磨削工艺参数等方面进行综合论述及分析,阐述机床导轨磨削表面划痕问题产生的原因,并提出了改进方案。     

镶块式砂轮缓进给强力磨削

缓进给强力磨削具有加工效率高、加工质量好等特点。但因工件与砂轮的接触弧长,所以同时进行磨削的磨粒多,总的磨削力大,且每颗磨粒的实际切削距离也长,使磨粒的磨削刃易变钝、易磨耗;更为严重的是由于砂轮与工件的接触弧长,磨削热很高,且润滑冷却液难以注入磨削工作区,容易造成工作区内的冷却液沸腾,被加工表面受水蒸气遮蔽而使导热更为不良,造成工件表面温度急剧上升,产生磨削烧伤。为了解决这一关键问题,日本“机械的研究”杂志(40卷第1号)报道,把斜楔状的m个砂轮块,均匀固定在铝制的轮缘上,作成如图所示的镶块式砂轮,用它进行缓进给强力磨削。与通常使用的砂轮进行磨削对比试验,试验结果表明:镶块式砂轮用于缓进给磨削,因接触弧长,间断磨削的缺点就会得到改     

磨削液喷射装置

在磨削的过程中,由于砂轮表面的空隙可能被切屑嵌塞,会使工件表面产生振纹,同时,磨削加工所产生的磨削热容易导致工件烧伤或裂纹。此喷射装置(附图)就是为了防止砂轮表面被嵌塞和吸收磨削热,以达到高效磨削的目的。对着砂轮1的圆周和两侧面各安装多个喷嘴2,向砂轮表面垂直     

用内冷法磨削凸轮

我厂柴油机上的凸轮,系用20钢经渗碳淬火后磨制而成。长期以来,凸轮表面磨削时产生“龟裂”问题没有解决。今年,我们采用了内冷法磨削凸轮,效果显著,“龟裂”基本消失。我们认为,凸轮表面磨削时产生“龟裂”的主要原因,是工件相对于砂轮速度变化大;工件与砂轮的接触面积在凸轮升程斜面上增大,冷却液不能迫入磨削的高温区,致使产生了“龟裂”。     

借助喷水器磨削铝件

在磨削铝或其它软材料工件时,砂轮表面会迅速沾满切屑,需要经常修整砂轮,以保持切削性能和工件表面质量。除了使用标准的冷却液外,使用一个高压喷水器直接喷到砂轮表面,除去砂轮表面的切屑,可延长砂轮工作时间,改善磨削性能。     

平面磨削中砂轮与工件的接触状态

本文提出了平面磨削时的一种模式,认为:砂轮工作表面的前导区对切除工件金属起主要作用;接于前导区后的“滑擦区”仅影响工件表面光洁度;最后的“末尾区”在磨削过程中不起作用。采用了剖分式工件测力仪测定砂轮表面磨削力的变化。采用了热电偶指示砂轮与工件的接触范围,对此模式进行试验研究。试验发现:这两种测量技术是有效果的。前一种方法得到的结果似更可靠。试验发现:磨削力的分布是与砂轮磨损的轮廓形状相一致的。工件表面粗糙度随滑擦宽度——总接触宽度减去金属切除宽度或切削宽度——增大而减小。     

磨削加工知识讲座 第四讲 砂轮修整

砂轮使用一段时间后,由于表面磨粒的磨钝,砂轮表面堵塞,失去正确的几何形状,将会出现下列几种现象: 1.工件表面光洁度变差,出现振痕、多角形,影响精度。 2.磨削力增大,砂轮磨损加剧,工件表面温度升高,甚至出现烧伤或裂纹。 3.砂轮与工件之间发生明显的噪声。     

无心磨削砂轮不平衡对工件表面形貌影响的研究

为了研究无心外圆磨削过程中,砂轮不平衡引起的振动对工件表面形貌的影响,建立了磨削中砂轮不平衡引起的系统振动的数学模型,通过理论与仿真结果的分析比较,得出由于砂轮不平衡引起的磨削表面和砂轮表面的相对瞬时位移,再利用准动力学谐波理论计算分析,结果表明,砂轮不平衡会严重影响工件表面的谐波构成.     

点磨削工件微观形貌仿真与试验研究

点磨削属于外圆磨削技术的一种,其砂轮与工件轴线之间存在变量夹角α,加工过程中磨粒的运动轨迹发生改变。为探索α对工件表面粗糙度的影响,利用砂轮与工件之间的运动关系及坐标转化,将磨粒运动函数等效为抛物线,得出点磨削的切削路径。基于砂轮表面磨粒分布状态,沿砂轮轴向扩展有效干涉痕迹,得到工件的三维几何仿真形貌。将45钢淬火后作为工件材料,选择典型磨削参数,利用试验对模型进行验证。结果表明:仿真与实际工件微观形貌呈现相似特征,两形貌表面高度概率密度分布十分吻合,在不同磨削速度下,两结果之间平均相差7.8%。当α在0°～4°变化时,Ra的浮动范围小于0.1μm,工件表面粗糙度不会发生明显改变,几何仿真模型为实际磨削工件形貌分析提供了一种辅助和验证方法。     

深孔工件的磨削

在磨削深孔工件时，由于砂轮的接杆细而长，长径比大，刚性较差，在磨削力的作用下，容易产生较大的弯曲变形和较大的振动，使砂轮产生“让刀”。直接影响工件的表面质量和孔的圆柱度，使工件中间产生难以消除的“中凸”现象。     

有序化砂轮磨削表面粗糙度仿真

为改善砂轮的磨削性能,将有序排布理论引入到电镀砂轮磨粒排布中。分别探讨了叶序、错位、无序排布砂轮在不同磨削参数下对工件表面粗糙度的影响,同时建立叶序、错位、无序排布电镀砂轮磨削表面粗糙度数学模型,并利用MATLAB软件进行仿真。在砂轮缓进给磨削过程中,叶序排布砂轮所获得的工件表面粗糙度值低于其他排布方式的砂轮。且工件表面的粗糙度值随着磨削速度比的增大而减小,随着磨削厚度的增大而增大。这为实际磨削工件表面粗糙度分析提供了很好的辅助和验证方法。     

快速成形磨削原理与椭球面钻型的快速刃磨成形

砂轮在磨削工件时一般是线接触，但若砂轮形状得当，在磨削过程中每一个瞬时可以做到实际参与被磨削工件最终形状的是一个磨削点，原则上可以控制“磨削点”磨削出要求的曲线和曲面形状，因此提出了点磨削快速成形新原理。作为应用特例，对椭球面钻型进行快速成形刃磨。此钻型长期以来由于用成形砂轮刃磨成本过高，研究和应用均遇到很大的困难。     

金刚石砂轮平面磨削TC4钛合金的表面完整性研究

以TC4钛合金为研究对象,在乳化液条件下采用金刚石砂轮对TC4钛合金进行平面磨削试验,对比分析在不同粒度和磨削用量下的磨削表面粗糙度、显微硬度、表面层微观组织及表面残余应力的变化规律.结果 表明:砂轮线速度和磨削深度对零件表面粗糙度和显微硬度的影响比较显著;磨削深度对表面残余应力的影响最大,工件速度次之;从工件表面层微观组织以及砂轮粒度对工件表面粗糙度的影响看,砂轮粒度号越大,砂轮磨削的工件表面质量越好.金刚石砂轮在乳化液条件下磨削TC4钛合金,磨削工件表面均为残余压应力,有利于提高零件的寿命.