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CBN砂轮堵塞的解决方法

2021-02-26 11:51:23

一、磨屑的形成

    砂轮是一个由磨料、结合剂经压坯、干燥、烧结而成的疏松体,每个磨粒就是一把微型切削刃。在高速运转过程中磨粒经过滑擦后切入工件,切削层材料有明显的沿剪切面滑移后形成的短而薄的切屑,在磨削热的作用下被氧化和熔化,随后固化成微粒带状屑。通过扫描电子显微镜,可发现大量带状磨屑和灰烬填充到砂轮气孔中,依附在磨料的四周,引起砂轮的堵塞,导致磨削精度下降,缩短砂轮寿命。

二、CBN砂轮堵塞的类型和原因

    砂轮堵塞的类型有嵌入型、依附型、粘着型、混合型。嵌入型堵塞是磨屑嵌在砂轮工作表面气孔处的堵塞状态。依附型堵塞是磨粒暂时的力量依附在磨粒切削刃的后刀面上的一种堵塞状况。粘着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结剂上。混合型堵塞是以上三种类型在某一微小部位的集合或层集。1、嵌入型和依附型堵塞的原因

    嵌入型和依附型堵塞来自两个方面,一个是外在的,一个是内在的,涉及到物理反应等多方面的因素。

    外在因素:磨屑沿磨粒前方滑出,磨粒前方的局部区域堆积着数层磨屑,由于砂轮高速旋转形成一个气流旋涡区,旋涡区的空气压力显著减小,在负压作用下,使部分磨屑依附在磨粒的后面,形成磨粒刀面的依附性堵塞,依附物多数是灰烬和微粒。

    静电场的作用:砂轮与工作相对运动时,砂轮与工件表面的电荷与磨削区内的气体,因高温作用产生物理反应形成小电场。在电场的作用下,根据异性相吸原理,与砂轮极性相反的磨屑就被吸附在砂轮工作表面,借助于砂轮与工件之间较大的机械压力,使已吸附在砂轮表面的磨屑能稳定地嵌入砂轮表面的空隙之间。

2、粘着型堵塞的原因

    磨削过程中,磨削点温度高达1200K以上,在如此高温作用下,磨屑遇空气形成低熔点的金属氧化物,在磨削区高温加热融化状态,覆盖在砂轮表面,在磨削力的作用下,被挤开,被强化,被挤压粘附在工件表面隆起的沟槽表面中。通过多次随机磨削,磨粒四周将粘附更多磨屑,由此形成恶性循环,加剧堵塞,直至磨粒破碎或脱落,这是熔化性粘结。

三、CBN砂轮自身对堵塞的影响

1、磨料

     不同的磨料与工件材料的化学亲和力不同,磨削温度不同,磨削力不同,为了减少堵塞程度,不同的工件材料,应选用不同的磨料种类。

2、磨料粒度

     在组织、砂轮大小相同的前提下,磨料越细,粒数越多,排布越均匀,气孔的数目增多,单个气孔的体积变小,在相同磨削参数下,细砂轮容易堵塞。

3、粘结剂与硬度

     CBN砂轮的硬度,由粘结剂的强度予以保证,对砂轮堵塞影响较大。粘结剂砂轮,硬度高,磨钝磨粒脱落前对工件的划擦、挤压严重,磨屑容易填充到砂轮孔隙中去,磨削在这个过程中伴随大量的摩擦热,为粘结性堵塞提供熔结物。

4、砂轮组织

     砂轮组织反映了磨料、粘结剂、气孔之间的比例关系,组织越密,气孔比例就越小,切削刃间隔距离也越小,砂轮更容易堵塞。

四、磨削条件的影响

1、砂轮线速度

     砂轮线速度增加会致使磨粒的大切深减小,切屑截面积减小,同时切削次数和磨削热增加,使得堵塞量增加。磨削加工时要合理选择砂轮速度。

2、工件速度

     实践证明,工作速度提高一倍,砂轮堵塞量增加三倍。因为工件速度越高,磨粒负荷越大,磨粒切入度就越浅,切屑截面积变小,当磨削厚度变大,磨粒钝化加重,加大砂轮对 工件磨削层的挤压,相当于砂轮特性变硬,因而会加剧砂轮的堵塞。

3、磨削方式

     在磨削方式上,加大砂轮与工件接触面积会加剧砂轮的堵塞。因砂轮与工件接触面积大,冷却液又难以进入磨削区,磨削热量多、温度高,为堵塞创造条件,易产生化学粘着性堵塞和嵌入性堵塞。如端磨比周磨易堵塞,横向切入磨削比纵向磨削堵塞严重。

4、径向切入量

     径向切入量对CBN砂轮堵塞的影响呈驼峰趋势。当径向切入量ap<0.01mm产生堵塞现象,当切入量增加到ap=0.03mm时,堵塞量又呈减小趋势,当继续增加切入量ap=0.04mm 时,堵塞量又急剧上升。

5、磨削液

    选用优良的磨削液对改变磨削堵塞。

    CBN砂轮的粒度、硬度、组织、砂轮速度、工件速度、磨削方式、切削度及磨削液等是磨削过程中影响砂轮堵塞的因素;建立优化合理的磨削参数并总结出规律。

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