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磨削加工技术（下）(5)
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42．屠削工程陶瓷时怎样选择砂轮? &&& 工程陶瓷是硬度高、脆性大的材料。磨削时是靠砂轮磨粒切削刃瞬间冲击工件表面材料，使材料内部产生裂纹，产生脆性破坏而形成切屑而使材料去除的。因此，应选用磨粒强度高、韧性大、破碎性最小的金刚石砂轮。 &&& 金刚石磨粒有天然金刚石磨粒(D)、人造金刚石磨粒(SD)和镀镍或铜的包衣人造金刚石磨粒(SDC)。天然金刚石资源少，价格很贵，因此金刚石砂轮多用SD和SDC制造，而且每个磨粒上的切削量比较大，刃口的圆弧半径比较小，故磨削性能较好。 &&& 金刚石磨粒的种类，一般应根据砂轮的结合剂和被磨的工件材料作相应选择。树脂结合剂用较脆的磨粒。金属结合剂用强而韧的磨粒。树脂结合剂用SD磨粒，这种磨粒的显微组织是不规则的晶体，性质脆弱，破碎性大。金属结合剂用的SD磨粒，其显微组织为短粗块状结构，性质强韧，破碎性小。SDC磨粒是在SD磨粒上镀镍或铜，可以减少磨粒表面的缺陷，并增大磨粒表面积来增大磨粒的保持力，这种磨粒用的很多，在磨削AL2O3陶瓷时，磨削效率比使用SD磨粒高两倍。 &&& 磨削工程陶瓷时，应根据陶瓷材料的种类选择不同结合剂的金刚石砂轮。一般情况下，金属结合剂砂轮适于磨削AL2O3、SiO2等氧化物系陶瓷材料。树脂结合剂砂轮适于磨削Si3N4、SiC等非氧化物陶瓷。 &&& 用金属结合剂砂轮磨削气孔率较大的76％AL2O3陶瓷时，单位宽度切除率约为树脂结合剂砂轮的两倍。而用金属结合剂砂轮磨削SiC陶瓷的效果不如树脂结合剂砂轮。原因在于磨削这种高硬度陶瓷时，磨粒切削刃的磨损比结合剂磨损快，易引起“钝齿”现象，故应用树脂结合剂金刚石砂轮，效果较好。 43．磨削工程陶瓷时怎样选择磨削用量? &&& 采用金刚石砂轮磨削工程陶瓷的磨削用量的选择合理与否，将对磨削热、磨削力、磨削比、砂轮的磨损与工件表面质量有直接关系。一般采用较小的磨削深度和工件速度，以减少每颗磨粒的切削厚度，而使磨削力和磨削热减小。 &&& (1)外圆磨削用量。砂轮速度为(25~30)m／s。工件速度为(10~12)m／min．磨削深度粗磨为0．03mm／st，精磨为0．01mm／st；纵向进给量粗磨为3／6B，精磨为1／12B。 &&& (2)内圆磨削用量。砂轮速度为(20~25)m／s。工件速度为(15~25)m／min。磨削深度粗磨为0．015mm／st，精磨为≤0．01ram／st；纵向进给量粗磨为3／3B，精磨为1／6B。 &&& (3)平面磨削用量。在用卧轴矩形工作台平面磨床时，砂轮速度为(20~28)m／s。工作台速度为(12～15)m／min。磨削深度粗磨为0.03mm／st，精磨为≤0.01mm／st，横向进给量为≤1／4B。 44．提高陶瓷材料磨削效率的方法有哪些? &&& (1)采用新型金刚石砂轮磨削。推广和使用新型金刚石砂轮，是提高陶瓷材料磨削效率的有效途径。如特殊填料的砂轮(见图2―38)，它是在砂轮结合剂中渗入一种特殊填料。用它磨削Si3N4陶瓷平面时，磨削比大幅度提高，同时也解决了原金属结合剂砂轮锋利度差的问题。 &&& 还有铸铁结合剂砂轮。它与树脂结合剂砂轮相比，允许大的磨削深度，磨削比也大。在磨削Si3N4和zrO2陶瓷时，其磨削比分别是树脂结合剂砂轮的4倍和3倍。铸铁结合剂砂轮价格便宜，砂轮修整也容易，修整效率比青铜结合剂砂轮高75％。试验证明，羰基铁粉的加入增大了磨粒的保持力，游离片状石墨的存在，起到了润滑减少摩擦的作用。因此，铸铁结合剂金刚石砂轮是一种很有发展前途的新型结合剂砂轮。 &&& (2)复合磨削法。此方法是在砂轮侧面进行放射状导电处理，使砂轮和工件之间产生脉冲放电。靠砂轮机械去除和电熔法去除材料的复合磨削法。用此方法磨削陶瓷，使工件表面磨削缺陷小，磨削效率高。 &&& (3)砂轮电解磨削。砂轮电解磨削是利用电解原理，使用铸铁基的金刚石砂轮，磨削困难的硬脆陶瓷材料磨削过程中，不断对砂轮结合剂进行电解，使磨损的金刚磨粒脱落，保持砂轮始终锋利。这种磨削方法使砂轮磨粒切人性好，磨削力小，磨削温度低，磨削表面质量好，其效率也高，工件表面粗糙度可以达到镜面。 45．超高强度钢有哪些?眭能和磨削特点? &&& 高强度钢是指那些具有很高的强度和较高的硬度，又有很好的韧性和塑性的合金钢。经调质处理后，具有很好的综合力学性能。其抗拉强度σb&1200MPa时，称为高强度钢。抗拉强度万σb &1500MIa时，称为超高强度钢。 &&& 超高强度钢，视其合金含量的多少，可分为低合金(&6％)超高强度钢、中合金超高强度钢和高合金超高强度钢三种。含一种合金元素的高强度钢和超高强度钢有铬钢、镍钢、锰钢等。含两种合金元素的合金钢有铬镍钢、铬锰钢和铬钼钢等。含三种以上合金元素的合金钢有铬锰硅钢、铬镍钨钢、铬镍钼钢、铬锰钛钢、铬锰钼钒钢等。 &&& 高强度钢和超高强度钢的原始强度和硬度并不高，但是经过调质处理后，可以获得达1950MPa高抗拉强度，硬度在HRC30～50，断裂韧度大于正火的45号钢，延伸率为3.5％～14％，冲击值为(22.6～88.3)J／cm²，断面收缩率为14％～52％，导热系数为45号钢的一半左右。此类钢在磨削时有以下特点： &&& (1)磨削力大。超高强度钢的抗拉强度σb &1500MPa，硬度较高，在磨削时摩擦和变形抗力大，在磨削时磨削力大，在相同的磨削条件下的单位宽度磨削力是磨削45号钢的1.5倍左右。 &&& (2)磨削温度高，易产生烧伤。由于超高强度钢的磨削力比一般钢大得多，所消耗的机械功90％以上转化为热量，加上超高强度钢中的Ni、Mo、Si，这些合金元素使钢的导热系数显著降低，约为45号钢(50.2w／m?K)的1／2，使磨削区的温度不易传出，而造成磨削超高强度钢的磨削温度高，极易产生磨削烧伤。 &&& (3)磨削表面加工硬化。根据超高强度钢的性能，不仅硬度较高、强度很高，而且具有良好的韧性和塑性。在磨削时，工件表层在砂轮磨粒的摩擦和挤压下产生较大的变形，变形区的晶格严重扭曲，使磨削表面和已磨削表面产生硬化，硬化层深度可达(0.01～0.02)mm。
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刚玉类砂轮对轴承钢工件磨削表面质量的影响
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INA轴承表面磨削出现缺陷的原因
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　　INA轴承在磨加工过程中，其工作表面是通过高速旋转的砂轮进行磨削的，因此在磨削时如果不按作业指导书进行操作和调整设备，就会在INA轴承工作表面出现种种缺陷，以致影响INA轴承的整体质量。INA轴承在精密磨削时，由于粗糙要求很高，工作表面出现的磨削痕迹往往能用肉眼观察到其表面磨削痕迹主要有以下几种。　　　　表现出现交叉螺旋线痕迹　　　　出现这种痕迹的原因主要是由于砂轮的母线平直性差，存在凹凸现象，在磨削时，砂轮与工件仅是部分接触，当工件或砂轮数次往返运动后，在工件表现就会再现交叉螺旋线且肉眼可以观察到。这些螺旋线的螺距与工件台速度、工件转速大小有关，同时也与砂轮轴心线和工作台导轨不平行有关。　　　　（一）螺旋线形成的主要原因　　　　1.砂轮修整不良，边角未倒角，未使用冷却液进行修整；　　　　2.工作台导轨导润滑油过多，致使工作台漂浮；　　　　3.机床精度不好；　　　　4.磨削压力过大等。　　　　（二）螺旋线形成的具有原因　　　　1.V形导轨刚性不好，当磨削时砂轮产生偏移，只是砂轮边缘与工作表面接触；　　　　2.修整吵轮时工作台换向速度不稳定，精度不高，使砂轮某一边缘修整略少；　　　　3.工件本身刚性差；　　　　4.砂轮上有破碎太剥落的砂粒和工件磨削下的铁屑积附在砂轮表面上，为此应将修整好的砂轮用冷却水冲洗或刷洗干净；　　　　5.砂轮修整不好，有局部凸起等。　　　　表面出现鱼鳞状　　　　表面再现鱼鳞状痕迹的主要原因是由于砂轮的切削刃不够锋利，在磨削时发生“啃住”现象，此时振动较大。造成工件表面出现鱼鳞状痕迹的具体原因是：　　　　1. 砂轮表面有垃圾和油污物；　　　　2. 砂轮未修整圆；　　　　3. 砂轮变钝。修整不够锋利；　　　　4. 金刚石紧固架不牢固，金刚石摇动或金刚石质量不好不尖锐；　　　　5. 砂轮硬度不均匀等。　　　　工作面拉毛　　　　表面再现拉毛痕迹的主要原因是由于粗粒度磨粒脱落后，磨粒夹在工件与砂轮之间而造成。　　　　工件表面在磨削时被拉毛的具体原因是：　　　　1. 粗磨时遗留下来的痕迹，精磨时未磨掉；　　　　2. 冷却液中粗磨粒与微小磨粒过滤不干净；　　　　3. 粗粒度砂轮刚修整好时磨粒容易脱落；　　　　4. 材料韧性有效期或砂轮太软；　　　　5. 磨粒韧性与工件材料韧性配合不当等。　　　　工件表面有直波形痕迹　　　　我们将磨过的工件垂轴心线截横断面并放大，可看到其周边近似于正弦波。使其中心沿轴心线无转动平移，正弦波周边的轨迹便是波形柱面，亦称这为多角形。　　　　产生直波形的原因是砂轮相对工件的移动或者说砂轮对工件磨削的压力发生周期性变化而引起振动的原故。这种振动可能是强迫振动，也可能是自激振动，因此工件上的直波频往往不止一种。　　　　产生直波形痕迹的具体原因是：　　　　1. 砂轮主轴间隙过大；　　　　2. 砂轮硬度太高；　　　　3. 砂轮静平衡不好或砂轮变钝；　　　　4. 工件转速过高；　　　　5. 横向亓刀太大　　　　6. 砂轮主轴INA轴承磨损，配合间隙过大，产生径向跳动；　　　　7. 砂轮压紧机构或工作台“爬行”等。　　　　工件表面再现烧伤痕迹　　　　工件表面在磨削过程中往往会烧伤，烧伤有几种类型，一是烧伤沿砂轮加工方向，呈暗黑色斑块；二是呈线条或断续线条状。　　　　工件表面在磨加工过程中被烧伤，归纳起来有以下几种原因：　　　　1. 砂轮太硬或粒度太细组织过密；　　　　2. 进给量过大，切削液供应不足，散热条件差；　　　　3. 工件转速过低，砂轮转速过快；　　　　4. 砂轮振摆过大，因磨削深度不断发生变化而烧伤；　　　　5. 砂轮修整不及时或修整不好；　　　　6. 金刚石锐利，砂轮修整不好；　　　　7. 工件粗磨时烧伤过深，精磨留量又太小，没有磨掉；　　　　8. 工件夹紧力或吸力不足，在磨削力作用下，工件存在停转现象等。　　　　那么工件表面在磨削过程中如何知道是否烧坏呢？这要通过定期酸洗即可检查出来。　　　　工件酸洗后，在表面湿润时，应立即在散光灯下目测检验，正常表面呈均匀暗灰色。如是软件点，就呈现云彩状暗黑色斑点，且周界不定整；如果脱碳，则呈现灰白或暗黑色花斑； 如果磨加工裂纹，则裂纹呈龟裂状，如是烧伤，一是表面沿砂轮加工方向呈现暗黑色斑块，二是呈现线条或断续线条状。　　　　如在磨加工过程中出现上述烧伤现象，必须及时分析原因，采取有效措施加以解决，杜绝批量烧伤。　　　　表面粗糙度达不到要求　　　　INA轴承零件的表面粗糙度均有标准和工艺要求，但在磨加工和超精过程中 ，因种种原因，往往达不到规定的要求。造成工件表面粗糙度达不到要求的主要原因是：　　　　1. 磨削速度过低，进给速度过快，进刀量过大，无进给磨削时间过短；　　　　2. 工件转速过高或工件轴和砂轮轴振动过大；　　　　3. 砂轮粒度太粗或过软；　　　　4. 砂轮修整速度过快或修整机构间隙过大；　　　　5. 修整砂轮的金刚石不锐利或质量不好；　　　　6. 超精用油石质量不好，安装位置不正确；　　　　7. 超精用煤油质量达不到要求；　　　　8. 超精时间过短等；　　　　只要我们严格按照作业指导书进行认真操作和检查，出现问题及时分析原因，并加以解决，这些缺陷是可以避免的，从而确保了产品的整体质量。
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轴承网络直营店：&&|&&&&|&&&&|&&&&|&&&&|&&&&|&&&&|&&铁氧体的磨削加工中表面容易产生缺陷怎么办？
铁氧体是一种常用磁性材料，是由铁的氧化物和其他一种或多种金属氧化物组成的复合体，具有独特的电磁性能，在微波器件中的使用比较广泛。
微波铁氧体在主要用于各种集中收发体制雷达中的三端环行器、四端隔离器、功分器、偏转磁芯等器件，主要分为矩形片式和圆形片式两类。铁氧体一般通过烧结成型为毛坯，其毛坯件为典型的硬脆材料，加工困难，需要对其精加工工艺过程和加工参数进行优化以保证其质量。由于其硬度高、脆性大， 对热敏感，温度骤变时容易炸裂，因此铁氧体的磨削加工十分关键。不同类型、频率、功率的微波器件所用的铁氧体差别较大，但其成型、加工工艺方法类似，以下就结合实例对其表面加工质量的控制问题进行研究和解决。
1、铁氧体磨削加工的表面缺陷
某产品所用铁氧体为圆形片式，由于微波铁氧体质地硬脆，按照目前的加工条件，其精加工一般采用金刚石砂轮磨削工艺。然而，在实际磨削加工中，经常出现表面拉伤、振纹、崩缺等缺陷（如图１ 所示），加工合格率不高。由于微波铁氧体烧结的生产周期长：从原材料制备到成品出炉一般需要２０～３０ｄ，磨削质量不合格重新投产对生产周期影响较大；同时其毛坯制备较困难，原材料及烧结工艺成本较高。
由于加工合格率不高，为保证生产需求， 只能被迫增加较多的工艺备份件。这样一来，必然造成成本增加较多，效益不好。在生产中，以上加工质量问题重复出现，影响较大，必须设法解决这些问题，以保证生产周期，提高效益。
2、影响表面质量的有关因素分析及质量控制措施
为了解决以上问题，需要对造成表面缺陷的原因和解决办法进行深入的研究、分析和试验。按照加工理论，表面加工质量由机床、夹具、刀具、工件组成的工艺系统所决定，其分析比较复杂，需要抓住主要因素进行重点分析。在使用通用型精密平面磨床和通用夹具，影响磨削表面质量的主要因素有砂轮状况、切削参数、冷却液洁净度等。其中，砂轮作为工艺系统中的加工工具， 其状况对加工质量影响最大，以下重点对其进行分析。
（1）砂轮对表面质量的影响及其控制
砂轮存在不平衡时，在其不平衡量产生的离心力的作用下，砂轮除产生相对于工件的径向振动外，还会因主轴前后支撑的有限刚性及砂轮的悬臂状态而产生一种相对于磨床头架的摆振。在以上离心力造成的受迫振动中，砂轮径向振动会产生波纹，摆振则会产生拉毛现象，影响到工件表面粗糙度。在加工铁氧体这样的脆性材料时，由于不平衡量导致的受迫振动造成了切削量、切削力的变化，在一定情况下容易引起自激振动。此时这种混合型振动导致的表面质量恶化现象更加明显。因此，在磨削铁氧体之前，必须对砂轮进行动平衡处理。保证一定的动平衡精度是保证铁氧体磨削表面质量的前提条件。
同样是造成振动的因素，砂轮外圆的圆度及跳动度误差也会使工件表面粗糙度较高。试验表明， 当砂轮圆度超过０．０２ｍｍ时，磨削件的表面粗糙度将明显上升。为了保证金刚石砂轮的圆度，可以将金刚石砂轮安装在外圆磨床上， 用普通砂轮进行对磨；也可以在平面磨床上将普通的废砂轮片固定在虎钳上作为待磨削件，直接对磨金刚石砂轮。显然，后一种在线对磨方法由于砂轮不存在二次安装问题，因此精度更高，而且因为采用普通的废砂轮片而显得更加经济和方便。砂轮的圆度越好，其磨削所成表面的粗糙度就越低。但是，圆度如果超过其经济精度，则砂轮刃磨成本会明显提高，而工件表面质量提高并不明显。参照国家机床设计检验规范中平面磨床砂轮主轴锥面径向跳动值，要求将砂轮圆度控制在０．０１２ｍｍ以内。
虽然金刚石砂轮的硬度相当高，但是由于铁氧体的硬脆难加工特性，砂轮的磨损仍然相对较严重， 寿命有限，随着磨削过程的进行，砂轮会出现如金刚石磨粒脱落、切削刃磨钝、锋利性下降等问题。砂轮的磨损对铁氧体磨削加工表面质量影响很大，随着砂轮磨损程度的加深，铁氧体表面的拉伤、崩缺等现象会明显增加。所以，在磨削一段时间后，砂轮会出现磨损，应对砂轮及时进行修磨，以便有利于获得锋利和等高的微刃，有利于降低工件的表面粗糙度。
磨削颗粒（主要包括工件和磨料颗粒）在磨削时很容易嵌入砂轮颗粒之间，或凸出砂轮原表面，或进入砂轮和铁氧体零件之间，造成砂轮磨削能力下降及铁氧体零件表面拉伤。所以，对砂轮表面要视情况随时进行清理，实践中可用毛刷或铜丝刷蘸磨头油刷洗砂轮外圆表面。
砂轮的粒度对铁氧体磨削表面的质量也有很大影响。粒度越细，磨削表面的粗糙度越低。但粒度过细，磨削效率不高，同时铁氧体的切屑容易堵塞砂轮颗粒间的缝隙，会拉伤铁氧体表面，影响表面质量。磨削铁氧体选择１００～１２０号粒度的金刚石砂轮是比较合适的。
（2）磨削参数对表面质量的影响及其控制
关于磨削参数的影响，按照切削加工理论，在一定情况下，磨削速度越高则表面粗糙度越好。提高转速对表面质量的影响暂时不做细讨论，着重讨论通过调节切削进给量和进给方式来提高表面质量。
在粗磨铁氧体时，采用效率较高的向下直切方式（如图２所示），进给量为０．０１～０．０２ｍｍ／次；进给量要先多后少，防止产生较粗的拉痕或崩裂等精磨阶段难以去除的缺陷，并保留０．０２～０．０３ ｍｍ 的精磨余量。精磨时应采用纵向进给方式（如图３所示），进给量减小为０．００５ ｍｍ／次．因１５００ｒ／ｍｉｎ的转速不高，进给速度不宜太快，应保持在 ２～３ 档之间———大约为７～８ ｍ／ｍｉｎ比较合适。如果有条件采用３０００ｒ以上的高速切削，可能效果会更好。在表面粗糙度要求小于 Ｒａ０．８的情况下，可以留出极小的抛光量（小于０．０１ ｍｍ），使用抛光机可得到满足要求的制件。
以上工艺方法效果明显，磨削后铁氧体的表面质量稳定，成品率有较大提高，从而保证了加工周期，提高了生产效益。
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超薄砂轮的磨削规律
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超薄切割砂轮主要用于精密切槽和切断，一般采用深切缓进給磨削法。具有磨削深度大、进給速度小、砂轮与工件的接触面积大、切缝窄、金属切除率高、磨削精度高、加工表面质量好及材料利用率高等特点。其一般规律如下：
1). 整体型切割砂轮厚度薄(多在0.5mm以下)、外径小(20-100mm)、粒度细、尺寸及形位精度高、重量轻，一般在高转速条件下使用。一般转速为
2). 基体型切割砂轮大多较厚(0.5-2mm)、直径大(100-200mm)、粒度粗、精度较低，一般用于较低转速大切深条件下使用。一般转速为 rpm。
3). 超薄切割砂轮多使用细粒度，且一般其厚度越薄磨料粒度会相应变细，加工表面质量好。但是磨料粒度越细相应的切割锋利度下降，要相应减小进给速度，以适应磨料粒度的可切削性。
4). 超薄切割砂轮的切削深度一般由用户根据切割零件来定，其切削大多采用缓进给磨削工艺，深度一次切到。这样由于切割砂轮薄、切割条件差(多为3面接触工件)，使其散热困难，因此要加大(流量、压力)对切削区的冷却。
5). 当切割砂轮在用户处刚上机使用就出现切不动或工件崩口时，建议提高切削速度或降低进给量;当使用一段时间后出现切不动或崩口时，建议用适当粒度的油石对砂轮表面进行开刃，以调整其锋利性。
6). 工件加工表面质量及切割性能主要与超薄切割砂轮磨料粒度有关，粒度越细加工的表面光洁度越好。同时与工件材料、硬度、切割用量、机床条件、加工要求等因素也有关系。
7). 超薄切割砂轮出厂前一般已进行了整形和开刃，用户可以直接使用。如果用户需进一步整形，建议用绿或油石，粒度选比切割砂轮粒度粗1-2个号;如果用户需进一步开刃或使用一段后开刃，建议用绿碳化硅或白刚玉油石，粒度选比切割砂轮粒度细1-2个号或同号即可。
8). 切削用量一般还与被加工材料、硬度、精度、加工要求等有关，建议初次使用时最好在用户原有条件下使用，不要轻易改变切削用量。
9). 用户使用条件也是影响切割性能的主要因数，特别是机床的主轴轴向串动、径向跳动、法兰的平行度、动平衡精度等均直接影响切割砂轮的切割精度。
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