外圓磨床詳解磨削力與磨削熱

發布時間：2022-07-29

數控外圓磨床磨削是一個系統的工程。如果只是一個砂輪一個磨床，通電就能磨工件，那真是太沒難度了。如果想讓磨削問題搞透，是需要參與到磨削的整個系統且要進行分解才能搞透。

一、磨削力。

①.磨削力的來源和分解。
磨削時有大小相等、方向相反的力作用在砂輪和工件上，這個在磨削過程中產生的力稱為磨削力（切削力）。
磨削力主要由兩部分組成：磨粒在切除金屬時要使被切金屬產生很大的塑性變形，而形成得到切削力；磨粒和工件表面之間在切削時產生的磨削力。

②.磨削力對加工的影響。

磨削時磨粒以負前角切削，刃口圓角半徑R往往要比背吃刀量要大，故磨粒對工件的徑向擠壓力很大，一般Fp=(2～3)FC。由于較大的徑向力作用，使機床～工件～砂輪組成的工藝系統產生較大的彈性變形，從而影響磨削精度。
如工件由于徑向力和切向力的作用產生變形，其軸心相對移動為e，會造成工件的直徑誤差。
由徑向力引起的工藝系統變形，往往使實際背吃刀量與砂輪進給刻度盤上所示的樹值有差別。因此，合理的磨削循環是在進給后要停留一下，以消除由徑向力產生的變形，這種不進給的磨削稱光磨或者無火花磨削。當磨削細長軸時，由徑向力作用，工件被磨成鼓形。
砂輪的特性、砂輪的磨削寬度、工件材料、磨削用量（ap、f）對徑向力有很大影響。 

二、磨削熱。

1. 磨削熱及其傳導。

磨削時，砂輪對工件表面的劇烈摩擦，使磨削局部區域的瞬間溫度達到1000℃以上。磨削火花，就是磨屑在空氣中氧化、燃燒的現象。磨粒與工件間的摩擦以及金屬層的塑形變形能量全部轉化為熱能，故磨削熱及其傳導可用下式表示：Q=Q摩擦+Q變形=Q工件+Q磨屑+Q砂輪+Q介質

2.磨削熱對加工的影響。
①. 造成工件表面燒傷：在瞬間高溫作用下工件表層可能被燒傷。
所謂燒傷，一般是淬硬工件表面的金屬材料在磨削熱作用下發生不均勻的退火。于是工件表面硬度降低，從而影響到零件的使用性能和壽命。
嚴重燒傷的工件表面肉眼就能看出，表面呈現一層焦黃色或焦黑色的氧化膜。
輕微燒傷的工件表面呈淡黃色。磨削導熱性能差的材料，如軸承鋼、耐熱合金鋼等，容易產生燒傷。

②. 工件表面殘余應力和裂紋：當磨削區的溫度達到使金屬材料的金相組織發生變化（簡稱相變）時，使金屬表層產生金相組織變化，并產生應力。當局部應力超過工件材料的強度時，工件表面就產生裂紋。

③. 影響工件的加工精度：磨削熱會使工件產生熱膨脹變形，影響工件的形狀精度和尺寸精度。

④.減小磨削熱的措施。

A. 根據工件的材質，合理選用砂輪要素，使磨削性能達到佳化。
砂輪的硬度對磨削熱有較大影響。當干磨或工件與砂輪接觸弧長較長時，為了避免燒傷，可選用較軟的砂輪，以發揮砂輪的自銳性。
在磨削量特別大的情況下，可選用大氣孔砂輪，不易堵塞，切削力強且散熱快。

B. 采取良好的冷卻措施，如選用合適的切削液或高壓冷卻均可使冷卻條件得到改善。目前對大批量生產的磨床，采用切削液調溫裝置使切削液在常溫下冷卻工件。

C. 合理選用磨削用量。當砂輪的圓周速度提高時，單顆磨粒的磨屑厚度減小，但砂輪與工件表面間的摩擦次數增加，磨削熱也相應增加，工件表面容易燒傷。
工件速度提高雖然使磨削熱有所增加，但因為減小了工件在磨削區域的接觸時間，對散熱有利。故粗磨時工件速度應適當高些。
背吃刀量對磨削熱的影響大。如采用精細修整的砂輪用較大背吃刀量磨削，易產生燒傷現象。