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内圆磨削的影响因素及操作要点

内圆磨削与外圆和表面磨削是完全不同的。由于是孔内加工,加工时必须特别注意砂轮和工件的接触面积,更要注意砂轮与工件之间的关系——砂轮速度,工件速度,砂轮轴的刚性和其他操作因素。

大多数的车间都以为对一个特定的工件来说,选择正确的内圆磨削砂轮只与要磨削的材料有关。然而在很多情况下,这是错误的,正常应用需要考虑的方面还有很多。

试想一家车间使用32A氧化铝砂轮(一种非常锋利的单晶体磨粒)来磨削硬质工具钢,然后用同样规格的砂轮来进行内部磨削操作。就会看到震颤和磨削过热的现象。另外为了保证砂轮正常的工作,操作员在加工一个零件时就必须对砂轮做好几次修整。另一方面,如果车间使用25A砂轮(更加易碎的磨粒等级J级,软两级)来进行内圆磨削就会消除震颤和磨削过热,砂轮修整次数也减少到一个零件一次。

内圆磨削选择磨粒和等级时,除了要磨削材料及其硬度外,还有其他几项因素是车间必须考虑的,磨削去除量,磨削精度和表面光洁度,接触面积,砂轮尺寸,工件速度,砂轮速度和操作因素以及磨削系统的刚性。

工件的材料

工件材料的硬度等级和应力裂纹主要影响了磨粒的选择,尺寸和砂轮的等级。硬质材料会抵抗磨粒的渗入而使砂轮很快变钝。因此,更加坚硬的工件材料,更多的操作者会选择更软等级的易碎磨粒砂轮。软等级砂轮的磨料磨粒边钝后会掉下来,暴露出新的磨削颗粒。

下面是几种给定材料的磨料选择

◆ 氧化铝或CBN磨料砂轮用于高抗拉强度材料,例如碳钢,合金钢和高速钢。 

◆ 碳化硅或金刚石磨料砂轮用于低抗拉强度的材料,例如铸铁,软青铜和铝,以及硬质合金。 

◆ 金刚石砂轮用于非金属材料,例如高密度陶瓷,碳化硼,碳化钙和硼硅酸玻璃。

磨削量,磨削精度和表面光洁度

按常规,粗糙的磨粒用于高磨削率,因为这样的砂轮通常允许大的磨削量。但是,如果工件材料是硬制钢或一些其他很难渗入的合金,则应该使用略微精细的磨料,由于与工件有更多的磨削点,砂轮会更加快速的进行磨削。

为保持尺寸精度,非磨削砂轮是很重要的。非磨削砂轮有相当小的压力,并且在精密加工时是非常重要的影响因素。例如,一个内圆需要0.005英寸到0.008英寸的圆角半径,砂轮磨料尺寸应当为100到150。在光洁度操作中,通常是更好的光洁度需要更加精细的磨料尺寸和冷却磨削砂轮。冷却磨削可以使磨削热产生的变形减小到最少,并且可以快速和一致的生产精密零件。

接触面积

与外圆磨削相比,内圆磨削具有更加大的接触面积。尤其在小孔磨削时,因此需要使用比孔略小的砂轮。与工件的接触面大必须使用相对软等级的砂轮,并具有开式结构以提供充足的磨屑清理空间。

关于砂轮的尺寸,过大的砂轮会有低压力和变钝的问题。过大尺寸的砂轮还会阻止冷却液,导致磨削区域非常低的磨屑去除。相反,一个砂轮如果太小就不能有效率的工作,因为没有足够大的磨削面积,并且由于工作在过大压力下会过度磨损。通常,当砂轮的尺寸磨损至原有尺寸的70%时就需要更换他们了。

工件和砂轮的转速以及操作因素

工件相对砂轮旋转越快,更大的力会加在砂轮上,两者中软的一者会起作用。相反,当砂轮尺寸增加时,施加在砂轮的力会减小,相对硬的砂轮的起作用。

砂轮转速因素

◆ 如果可以的话,保持正确的圆周速度并使用不变的表面速度。 

◆ sfpm=砂轮rpm×砂轮×0.2618 

◆ 小的砂轮转速会起到“软作用”,而快的砂轮速度会起到“硬作用”

磨削系统刚性

成功的磨削系统需要刚性,选择合适的砂轮轴或主轴是非常必要的。要确定正确的砂轮轴,加工车间必须考虑砂轮磨损。在允许砂轮磨削工件和被修整的前提下选择最短的。 

关于砂轮轴的长度与砂轮轴直径的比率,使用尽可能最短的砂轮轴长度和最大的砂轮轴直径。

◆ 比率小于3:1会产生可靠的性能和最短的加工时间。 

◆ 比率界于3:1到6:1通常作为边界选择。 

◆ 比率大于6:1会导致诸如饶度、锥度、震颤和长的加工时间。

(来源:昆山鑫轮超硬磨具有限公司)

2024-11-05
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