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难磨削材料的解决途径
发布时间:2021-01-16 点击数:778


导语

       难磨削材料,是指在磨削加工时,磨削加工性差的材料。深圳西斯特结合多年的磨削系统深耕经验,在此给大家分享如何根据难磨削材料的不同特点找出具体的加工方法,通过改善砂轮和切削用量等工艺要素,优化磨削条件,克服磨削过程中的不良现象,从而取得更好的磨削效果。

 

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难磨削材料的区分

按材料含合金元素区分

材料中含有Cr、Ni、W、Mo、Mn、Ti、Al、Co、V等元素,提高了材料的强度、韧性、塑性和耐热性,降低了材料的导热性,磨削就相对困难。

按磨削比来区分

磨削比G(磨去材料的体积与砂轮磨耗的体积之比)大的材料易磨削,反之难磨削。磨削比G小的材料,在磨削过程中砂轮磨损脱粒快,磨削力大,磨削温度高,易产生振动、烧伤和磨削裂纹,磨削效率低。

按材料的物理和力学性能区分

工件材料的塑性和韧性高,硬度和热导率低,磨屑容易粘附在砂轮表面上,堵塞砂轮气孔,使砂轮失去磨削能力,造成磨削力大和磨削温度高,从而产生磨削缺陷。这些不良现象极易在磨削铜、铝、纯铁、高钒高速钢、高温合金、钛合金和不锈钢时发生。

按磨削后工件表面质量来区分

有的工件材料在磨削时易产生烧伤和裂纹,工件被脱粒下来的磨粒划伤,表面粗糙度值大,难以达到工件质量要求,这些材料也难于磨削。

 

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难磨削材料的失效特点

工件烧伤

在磨削韧性大、热导率低的材料时,加之砂轮硬度等特性选择不当、砂轮太钝和没有及时修整、磨削深度过大和磨削液供给不足或没有浇注在磨削区时,磨削区的温度高达1000℃以上,不易传出去,就会产生磨削烧伤。在磨削高温合金和不锈钢时最为突出。

砂轮堵塞

这种现象在磨削塑性高、硬度低的材料时发生。磨削时,砂轮气孔和磨粒的切削刃被磨下的磨屑粘糊住,又不能去除,砂轮表面上形成一层粘糊状化合物,使砂轮在很短的时间失去磨削能力,使磨削条件恶化。在磨削铜、铝、不锈钢、钛合金和高温合金时最为突出。

加工效率低

在磨削韧性大、强度高的工件材料时,切屑不易切断分离,磨削力大,造成砂轮磨损和脱粒严重。如用刚玉类磨料的砂轮磨削高钒高速钢、高温合金、硬质合金和加工硬化严重的材料时,只见砂轮磨损脱粒,不见工件材料去除。

 

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解决难磨材料磨削的途径方法

合理选择砂轮

选择砂轮就是选择砂轮特性,包括砂轮的磨料、硬度、结合剂、粒度和组织,及超硬磨料(人造金刚石和立方氮化硼CBN)的浓度,这是解决难磨削材料磨削问题的主要途径。

// 选择合适的磨料

采用锆刚玉磨削奥氏体不锈钢,不仅效率高,也不易产生烧伤。采用单晶刚玉磨削普通和高钒高速钢、不锈钢和高温合金,其效果也较好。采用CBN 磨料的砂轮磨高钒高速钢的效果最好。采用绿碳化硅磨钛合金效果也很好。有时为了解决某种难磨材料的磨削,采用几种磨料按不同比例混合制成的砂轮,其效果比单一磨料都好。

//选择合适的砂轮粒度

砂轮粒度不仅与磨削后工件表面粗糙度值有直接关系,也和磨削效率、磨削后工件的缺陷可能性有关系。磨削难磨削材料时,在保证工件质量的前提下, 应尽量选用粗粒度的砂轮。

// 选择合适的砂轮硬度、组织或浓度

磨削难磨削材料时,应选用砂轮硬度偏低和组织疏松一些的普通砂轮或浓度较低一点的超硬砂轮,有利于磨钝的磨粒脱落,使锋利的磨粒参加切削,从而避免烧伤、堵塞和粘附。

合理选择加工工艺及参数

//选择合适的砂轮线速度

高速磨削对解决某些难磨材料有很好的效果。如当砂轮速度从35m/s提高至55m/s磨削不锈钢时,生产效率提高1倍以上,工件光洁度提高1~2小级,砂轮耐用度提高近1倍。以60m/s磨削高温合金等材料时,金属切除总量比40m/s提高60%,磨削比提高近1倍。但在磨削钛合金时,就不能用高速磨削,而应该用更低的磨削速度。此外,在选用砂轮磨削速度时,还应考虑工件材料对磨削热的敏感性,易烧伤和易产生磨削裂纹的工件材料,不宜用高速磨削。

//选择合适的磨削进给量

进给量的大小对砂轮耐用度有明显的影响。通常对难磨材料应选用较小的磨削进给量,例如用乳化液作磨削液,用绿色碳化硅砂轮磨削钛合金时,采用较小的磨削进给量,可以达到较高的磨削比和较大的金属切除量。但是在另外一些情况下,却采用较大的磨削进给量,例如磨削速度在50m/s纵磨淬火球墨铸铁时,每次进给量达0.1mm。当每次给量减至0.01~0.02mm时,砂轮反而易被堵塞,加速砂轮钝化。

//选择合适的磨削液

针对不同的难磨削材料,选用不同的磨削液,也是改善材料磨削加工性的重要途径之一。如磨削铁、镍、铬基的高温合金和钛合金时,用乳化液作为冷却液时,不管用什么磨料的砂轮,磨削比G<2。但用磨削油作为冷却液磨削时,不管用何种砂轮其效果都显著提高。

// 选择合适的磨削工艺方式

当普通砂轮磨削方式难以解决难磨材料的磨削问题时,也可以采用以下其他的磨削工艺方式。

◉ 砂带磨削:原理是砂带这一特殊形式的涂附磨具,借助于张紧机构使之张紧,和驱动使之高速运动,并在一定作用下,使砂带与工件表面接触以实现磨削加工的整个过程。砂带磨削时的磨削热量少,工件不会烧伤,磨削后工件表面的残余应力小,生产效率高。采用砂带磨削可解决许多难磨材料的磨削。

◉ 电化学磨削:电解磨削是电化学磨削的主要形式,它主要是靠电化学作用去除余量,因此在磨削难磨材料中常遇到的砂轮粘屑、磨损过快、工件烧伤等问题可以得到解决。但是由于电化学磨削要采用电解液等介质,因此机床防护较麻烦,劳动保护条件较差,同时磨削精度和生产效率方面也存在一些问题。◉ 电火花磨削:它是靠电火花释放的能量将金属熔融后而被去除,从本质来说,这种方法可以加工任何导电材料,目前多应用于模具及小孔磨削。

 

 

结语

       在磨削难磨材料时,会出现各种类型的失效现象。根据分析材料的性能和磨削特点,通过合理选择砂轮、磨削工艺参数、磨削液及工艺方法,能有效的解决难磨材料的磨削难度,获得好的磨削效果。这个就是深圳西斯特科技成立至今一直秉持的“提供整体的磨削系统解决方案,让磨削变得更简单”理念。