磨削加工是一種歷史悠久、應用廣泛的金屬切削方法峡审。在國內(nèi)珍霉，目前主要應用在傳統(tǒng)刀具難以切削的硬質(zhì)材料以及精度、表面質(zhì)量要求高的零件的加工珊求。隨著大量新材料的出現(xiàn)和應用以及科學技術(shù)發(fā)展所帶來的對零件精度层攀、質(zhì)量的新要求，磨削加工應用的增長幅度遠超過其他傳統(tǒng)加工方法赃阀。在國外霎肯，磨削加工已廣泛地應用在毛坯直接加工，磨削加工是一種歷史悠久榛斯、應用廣泛的金屬切削方法观游。在國內(nèi)，目前主要應用在傳統(tǒng)刀具難以切削的硬質(zhì)材料以及精度驮俗、表面質(zhì)量要求高的零件的加工懂缕。隨著大量新材料的出現(xiàn)和應用以及科學技術(shù)發(fā)展所帶來的對零件精度、質(zhì)量的新要求王凑，磨削加工應用的增長幅度遠超過其他傳統(tǒng)加工方法搪柑。在國外，磨削加工已廣泛地應用在毛坯直接加工索烹，在很多方面取代了傳統(tǒng)的切削方法工碾，磨床的數(shù)量也達到機床總數(shù)的60％左右弱睦。磨削加工中，不僅磨粒的尺寸倚喂、形狀和分布對加工起著重要作用每篷，往往在加工韌性金屬時，出現(xiàn)砂輪的急劇堵塞鈍化笛吱，導致砂輪壽命過早結(jié)束搁蛤，要避免砂輪堵塞鈍化和由此產(chǎn)生的不利影響，研究砂輪的堵塞機理途培、過程十分有必要建搞。

　　一、磨屑的形成

　　磨削過程是一個復雜的多因素注欧、多變量共同作用的過程祈岔，其目的是通過切除一定量的工件材料獲得較高表面質(zhì)量和精度。砂輪是一個由磨料钙蕉、結(jié)合劑經(jīng)壓坯口纸、干燥、燒結(jié)而成的疏松體官孝，其中的單個磨粒就是一把微小的切削刃努禽，有很大的負前角和刃口鈍圓半徑。高速運動的磨粒經(jīng)過滑擦门俏、耕犁后切入工件丸匀。切削層材料有明顯的沿剪切面滑移后形成的短而薄的切屑，這些磨屑在磨削區(qū)內(nèi)被加熱到很高的溫度(如中碳鋼材料可達到1200K以上)危融，然后被氧化和熔化畏铆，隨后固化成微粒球體，在球體面上還有某些叉枝吉殃，這種球狀磨屑是一種主要磨屑形式辞居。磨削不銹鋼Cr20Ni24Si4Ti時，通過掃描電子顯微鏡寨腔，發(fā)現(xiàn)大量球狀磨屑速侈，當然還伴隨著帶狀、節(jié)狀磨屑以及灰燼迫卢，這些磨屑有不少部分將會填充到砂輪氣孔中，依附在磨料的四周冶共，引起砂輪的堵塞乾蛤，導致磨削精度下降，燒傷工件捅僵，縮短砂輪壽命家卖。

　　二眨层、砂輪堵塞的類型和機理

　　砂輪堵塞的類型有嵌入型、依附型度堤、粘著型捅硅、混合型。

　　嵌入型堵塞是磨屑嵌在砂輪工作表面氣孔處的堵塞狀態(tài)沙螺。依附型堵塞是磨廖θ铮靠暫時的力量依附在磨粒切削刃的后刀面上的一種堵塞狀況。粘著型堵塞是指磨削熔化后粘附在磨粒凸出切削刃的四周或粘結(jié)劑上娇皇≡呐＃混合型堵塞是以上三種類型在某一微小部位的集合或?qū)蛹?

　　1. 嵌入型和依附型堵塞的機理

　　嵌入型和依附型堵塞屬于磨屑機械性地填充在砂輪空隙中產(chǎn)生的堵塞現(xiàn)象。填充的動力來自兩個方面呛仁，一個是外來的秫痪，一個是內(nèi)在的，涉及到物理捅没、電叭舰、熱等方面的因素。

　　外來因素：磨削加工有一個很重要的特點舀黄，徑向磨削分力Fy大于切向分力Fz忱当，F(xiàn)y/Fz≥2～10，工件材料愈硬坯临，塑性愈小焊唬，F(xiàn)y/Fz比值愈大，這樣磨削區(qū)的磨屑在強大的正壓力作用下看靠，被機械地擠進砂輪表面的空隙里赶促。從微觀上分析，磨屑是沿磨粒前面滑出挟炬，磨粒前面的局部區(qū)域堆積著數(shù)層磨屑鸥滨，在磨粒的后面，由于砂輪高速旋轉(zhuǎn)的作用谤祖，形成一個氣流旋渦區(qū)婿滓，旋渦區(qū)的空氣壓力顯著減小，在負壓作用下粥喜，使部分磨屑依附在磨粒的后面凸主，形成磨粒后刀面的依附性堵塞，依附物多數(shù)是灰燼和微粒额湘。

　　靜電場的作用：砂輪與工件的相對速度是V砂遠大于V工卿吐，普通磨床的V秒=3～50m/s， 我國高速磨床磨削速度的成熟數(shù)值為50～80/s忘哼，國外的試驗速度達200m/s～250m/s疏悯，工件的速度在1.5m/s以下灸尾。砂輪與工作相對運動時，在磨削區(qū)內(nèi)歉冷，砂輪與工件表面將會因電子逸出的原因出現(xiàn)按一定規(guī)律排布的電荷汗势。同時，磨削區(qū)內(nèi)的氣體也會因高溫作用導致被激放電乳后，使中性氣體電離成正離子和電子锁熟。在磨削區(qū)某些小區(qū)域內(nèi)形成了由砂輪和工件組成的小電場，在電場內(nèi)暖鬓，有中性原子继锰、正離子、電子麸档、雜質(zhì)及窃、粉塵，不僅有中性原子被電離的過程乃沙，還有正離子與電子復合的過程起趾。在電場的作用下，部分磨屑將呈現(xiàn)極性警儒，根據(jù)異性相吸原理训裆，與砂輪極性相反的磨屑就被吸附在砂輪工作表面。由于電場強度很小蜀铲，所以吸附力也很弱边琉，磨屑在砂輪表面是不牢靠的，但借助于砂輪與工件之間較大的機械壓力记劝，使已吸附在砂輪表面的磨屑能穩(wěn)定地嵌入砂輪表面的空隙之間变姨。

　　2. 粘著型堵塞的機理

　　磨削過程中的絕大部分輸入功率轉(zhuǎn)化為磨削熱，使磨削點溫度高達1200K以上厌丑，在如此高溫作用下定欧，磨削首先遇空氣迅速氧化，形成低熔點的金屬氧化物怒竿，接著這些金屬氧化物在磨削區(qū)高溫加熱呈融化狀態(tài)砍鸠，覆蓋在砂輪表面，當砂輪上的這部分表面再次參與磨削時耕驰，在磨削力的作用下京佃，有的被擠開，有的強化言丧，增加了與砂輪的親和力和附著力称海，還有的被擠壓粘附在工件表面隆起的溝槽表面中。通過多次隨機磨削苫担，磨粒四周將粘附許多磨屑脓甘，使磨削力增大，溫度升高滓层，由此形成惡性循環(huán)茅祠，加劇堵塞，直至磨粒破碎或脫落禁糖，這是熔化性粘結(jié)舒跌。

　　不同元素之間的化學親和力是粘結(jié)性堵塞的又一重要原因。磨粒和被磨削材料在高溫下接觸狞穗，溫度因素使它們活動能力增強概丢，親和力加劇，當具備一定條件時民轴，就導致化學反映攻柠，使磨粒和磨屑在砂輪表面生成一種喪失切削能力的晶體。如剛玉類砂輪磨削鈦合金時后裸，磨屑很快地粘附在磨粒上瑰钮，并有向四周蔓延和長大的趨勢，清除磨屑后微驶，仍有一些殘留物粘附在磨粒周圍浪谴，他們是氧、鈦因苹、鋁的復雜化合物苟耻，這個過程說明發(fā)生了化學反應，方程式為3Ti+2Al2O3=3TiO2+4Al扶檐，生成物以TiO2為主凶杖，一些游離的鋁分子，如改用碳化硅砂輪蘸秘，堵塞會減輕官卡，被磨削的工件表面質(zhì)量也有所提高，這是因為鈦和碳化硅的親和力小僚洋，磨粒表面不僅零散分布著一些粘附物剥乍，這些粘附物再次進入磨削區(qū)時，大部分在摩擦候赏、擠壓作用下脫落斧炎。

　　三、砂輪自身對堵塞的影響

　　1. 磨料

　　不同的磨料與工件材料的化學親和力不同盯媚，磨削溫度不同铝寿，磨削力不同，為了減少堵塞程度抖唧，不同的工件材料陷克，應選用不同的磨料種類煞肠。用剛玉類磨料磨削鐵碳合金，碳在空氣中與氧氣生成一層很薄的氧化膜版幕，能有效地阻止工件與磨料之間的化學親和作用乏束，但磨削鈦合金，堵塞則嚴重多了衔甲。磨料的熱穩(wěn)定性對堵塞也有舉足輕重的影響糖埋，熱穩(wěn)定性好的磨料比熱穩(wěn)定性差的堵塞輕的多。如用立方氮化硼磨料磨削鈦合金時窃这，磨削效率比用白玉剛磨料砂輪提高幾十倍瞳别。

　　2. 磨料粒度

　　在組織相同的前提下，磨料愈細杭攻，砂輪單位周長內(nèi)磨粒粒度數(shù)愈多祟敛，愈均勻，氣孔的數(shù)目也愈多朴上，但單個氣孔的體積就愈小垒棋，在相同磨削參數(shù)下，細砂輪容易堵塞痪宰。

　　在半精磨和精磨時叼架，切入次數(shù)多，切入量小衣撬，溫度低乖订，堵塞輕，常選擇細砂輪具练。在粗磨時乍构，切入量大，磨削溫度高喝壹，堵塞在孔隙的磨屑仓近、熔結(jié)物多，應選擇粗砂輪旱已。

　　3. 粘結(jié)劑與硬度

　　砂輪的硬度指磨粒脫落的難易程度肌蛮，由粘結(jié)劑的強度予以保證，它們對砂輪堵塞影響較大殿漆。粘結(jié)劑強度愈高忍猛，砂輪硬度愈大，磨粒磨鈍量就愈多肾蕉，磨粒脫落前對工件的劃擦掐股、擠壓愈加嚴重，磨屑更容易機械地填充到砂輪孔隙中去，砂輪空隙中的磨屑加劇了砂輪對工件材料的摩擦扳九、擠壓尝鬓，同時磨屑在這個過程中得以強化，這個過程還伴隨產(chǎn)生更多的摩擦熱萤晴，摩擦熱為粘結(jié)性堵塞提供熔結(jié)物吐句。因此砂輪硬度越高，堵塞越嚴重店读。所以在磨削難加工工件材料時，應選擇軟一點的砂輪攀芯。

　　4. 砂輪組織

　　砂輪組織反映了磨料屯断、粘結(jié)劑、氣孔之間的比例關(guān)系侣诺，組織愈密殖演，氣孔比例就愈小，切削刃間隔距離也愈小年鸳，砂輪更容易堵塞趴久。含有53%磨粒的砂輪比含49.2%磨粒的平均堵塞量要高兩倍，含45%磨粒的砂輪比含49.2%磨粒的平均堵塞量要少一半搔确。在磨削難加工材料時應選擇組織號為7-8級的砂輪彼棍。

　　四、磨削條件的影響

　　1. 砂輪線速度

　　砂輪線速度的影響比較復雜膳算，當砂輪從28.8m/s提高到33.6m/s時速度只提高了16%座硕，而堵塞量增加了三倍。因為砂輪線速度的增加使磨粒的最大切深減小好浆，切屑截面積減小门痕，同時切削次數(shù)和磨削熱增加，使得堵塞量增加浓朋。但是當砂輪線速度高到一定程度時(如達到50 m/s以上)困喜，砂輪的堵塞量反而大大下降。因此磨削加工時選擇砂輪速度最好避開20m/s至50m/s這個速度磨搭。

　　2. 工件速度

　　實驗表明裤能，工作速度提高一倍，砂輪堵塞量增加三倍武慨。因為工件速度愈高晋劫，磨粒負荷愈大，磨粒切入深度就愈淺行掰，切屑截面積變小怎机，當磨削厚度增大，磨粒鈍化加重，加大砂輪對工件磨削層的擠壓仲闽，相當于砂輪特性變硬脑溢，因而會加劇砂輪的堵塞。

　　3. 磨削方式

　　在磨削方式上赖欣，凡是增大砂輪與工件接觸面積的磨削均會加劇砂輪的堵塞屑彻。這是因為砂輪與工件接觸面積大，磨粒切削刃會在同一磨痕上多次劃擦顶吮，使工件上磨削層強化加劇社牲，冷卻液又難以進入磨削區(qū)，磨削熱量多悴了、溫度高搏恤，為堵塞創(chuàng)造條件，易產(chǎn)生化學粘著性堵塞和嵌入性堵塞湃交。如端磨比周磨易堵塞熟空，橫向切入磨削比縱向磨削堵塞嚴重。

　　4. 徑向切入量

　　徑向切入量對砂輪堵塞的影響呈駝峰趨勢搞莺。當徑向切入量較小時息罗，(ap＜0.01mm)產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，隨著切入量的增加抛现，平均堵塞量也增加轴艇，當切入量大到一定程度(ap=0.03mm)時，堵塞量又呈減小趨勢葬陡，之后隨著切入量的繼續(xù)增加(達ap=0.04mm)時丈蛇，堵塞量又急劇上升。

　　5. 磨削液

　　不同的磨削液對磨削效果影響很大阁巨，目前通用的乳化液含有大量礦物油和油性添加劑抬宽，稀釋后呈水包油乳白色液體，它的比熱容和導熱系數(shù)小岸寿，在劇烈摩擦過程中很容易造成砂輪與工件間的粘附磨損和擴散磨損硝僻，使砂輪堵塞，磨削力增大践斟，最后引起磨料過早破碎和脫落毕沫，使磨削比降低。因此顶赎，選用優(yōu)良的磨削液對改善磨削性能有重要作用嫂焕。

　　總之，砂輪的粒度疯坤、硬度报慕、組織深浮、砂輪的速度、工件的速度眠冈、磨削方式飞苇、切削深度及磨削液等是磨削過程中諸現(xiàn)象及磨削結(jié)果的重要參數(shù)。因此蜗顽，對影響砂輪堵塞等各種因素進行分析研究布卡，對磨削用量等參數(shù)進行單因素、多因素實驗雇盖，建立優(yōu)化合理的磨削參數(shù)并總結(jié)出規(guī)律忿等，是指導生產(chǎn)的一種有效方法，也是磨削加工技術(shù)中應該重點研究的內(nèi)容之一刊懈。

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