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外圓磨床工程技術中心詳解磨削力與磨削熱的技術方案
閱讀：553 發(fā)布時間：2022-1-8數(shù)控外圓磨床磨削是一個系統(tǒng)的工程。如果只是一個砂輪一個磨床，通電就能磨工件，那真是太沒難度了。如果想讓磨削問題搞透，是需要參與到磨削的整個系統(tǒng)且要進行分解才能搞透。
一、磨削力。
①.磨削力的來源和分解。
磨削時有大小相等、方向相反的力作用在砂輪和工件上，這個在磨削過程中產(chǎn)生的力稱為磨削力(切削力)。
磨削力主要由兩部分組成：磨粒在切除金屬時要使被切金屬產(chǎn)生很大的塑性變形，而形成得到切削力;磨粒和工件表面之間在切削時產(chǎn)生的磨削力。
②.磨削力對加工的影響。
磨削時磨粒以負前角切削，刃口圓角半徑R往往要比背吃刀量要大，故磨粒對工件的徑向擠壓力很大，一般Fp=(2～3)FC。由于較大的徑向力作用，使機床～工件～砂輪組成的工藝系統(tǒng)產(chǎn)生較大的彈性變形，從而影響磨削精度。
如工件由于徑向力和切向力的作用產(chǎn)生變形，其軸心相對移動為e，會造成工件的直徑誤差。
由徑向力引起的工藝系統(tǒng)變形，往往使實際背吃刀量與砂輪進給刻度盤上所示的樹值有差別。因此，合理的磨削循環(huán)是在進給后要停留一下，以消除由徑向力產(chǎn)生的變形，這種不進給的磨削稱光磨或者無火花磨削。當磨削細長軸時，由徑向力作用，工件被磨成鼓形。
砂輪的特性、砂輪的磨削寬度、工件材料、磨削用量(ap、f)對徑向力有很大影響。
二、磨削熱。
1. 磨削熱及其傳導。
磨削時，砂輪對工件表面的劇烈摩擦，使磨削局部區(qū)域的瞬間溫度達到1000℃以上。
磨削火花，就是磨屑在空氣中氧化、燃燒的現(xiàn)象。磨粒與工件間的摩擦以及金屬層的塑形變形能量全部轉(zhuǎn)化為熱能，故磨削熱及其傳導可用下式表示：
Q=Q摩擦+Q變形=Q工件+Q磨屑+Q砂輪+Q介質(zhì)
2.磨削熱對加工的影響。
①. 造成工件表面燒傷：在瞬間高溫作用下工件表層可能被燒傷。
所謂燒傷，一般是淬硬工件表面的金屬材料在磨削熱作用下發(fā)生不均勻的退火。于是工件表面硬度降低，從而影響到零件的使用性能和壽命。
嚴重燒傷的工件表面肉眼就能看出，表面呈現(xiàn)一層焦黃色或焦黑色的氧化膜。
輕微燒傷的工件表面呈淡黃色。磨削導熱性能差的材料，如軸承鋼、耐熱合金鋼等，最容易產(chǎn)生燒傷。
②. 工件表面殘余應力和裂紋：當磨削區(qū)的溫度達到使金屬材料的金相組織發(fā)生變化(簡稱相變)時，使金屬表層產(chǎn)生金相組織變化，并產(chǎn)生應力。當局部應力超過工件材料的強度極*，工件表面就產(chǎn)生裂紋。
③. 影響工件的加工精度：磨削熱會使工件產(chǎn)生熱膨脹變形，影響工件的形狀精度和尺寸精度。
④.減小磨削熱的措施。
A. 根據(jù)工件的材質(zhì)，合理選用砂輪要素，使磨削性能達到化。
砂輪的硬度對磨削熱有較大影響。當干磨或工件與砂輪接觸弧長較長時，為了避免燒傷，可選用較軟的砂輪，以發(fā)揮砂輪的自銳性。
在磨削量特別大的情況下，可選用大氣孔砂輪，不易堵塞，切削力強且散熱快。
B. 采取良好的冷卻措施，如選用合適的切削液或高壓冷卻均可使冷卻條件得到改善。目前對大批量生產(chǎn)的磨床，采用切削液調(diào)溫裝置使切削液在常溫下冷卻工件。
C. 合理選用磨削用量。當砂輪的圓周速度提高時，單顆磨粒的磨屑厚度減小，但砂輪與工件表面間的摩擦次數(shù)增加，磨削熱也相應增加，工件表面容易燒傷。
工件速度提高雖然使磨削熱有所增加，但因為減小了工件在磨削區(qū)域的接觸時間，對散熱有利。故粗磨時工件速度應適當高些。
背吃刀量對磨削熱的影響。如采用精細修整的砂輪用較大背吃刀量磨削，易產(chǎn)生燒傷現(xiàn)象。