研磨操作的六種類(lèi)型及其注意事項(xiàng)
發(fā)布時(shí)間：2021-09-18
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從表面上看，磨削似乎很簡(jiǎn)單：機(jī)器使用帶有磨粒的旋轉(zhuǎn)工具（通常是砂輪）并將其應(yīng)用于工件表面以去除材料。每個(gè)顆粒都是它自己的微型切割工具，當(dāng)顆粒變鈍時(shí)，它們會(huì)從工具上撕下來(lái)，使新的、鋒利的顆粒突出。
但是，這種類(lèi)型的加工有許多變化、方法和考慮因素，每一種都對(duì)使用某些材料的某些應(yīng)用特別有效。
研磨原理
在所有形式的磨削中，磨料和被加工材料之間會(huì)發(fā)生三種不同的相互作用。切削發(fā)生在磨粒充分暴露以穿透工件材料并使切屑卷曲，并且磨粒、結(jié)合劑和工件之間存在足夠的間隙以用冷卻劑沖洗切屑或通過(guò)砂輪作用將切屑扔掉。當(dāng)顆粒無(wú)法獲得足夠的穿透力以提升切屑時(shí)，就會(huì)進(jìn)行犁耕，而是將材料推到磨料邊緣之前。當(dāng)切削深度不足、間隙不足或磨光后砂輪留在砂輪上導(dǎo)致摩擦或在工件表面產(chǎn)生滑動(dòng)痕跡時(shí)，就會(huì)發(fā)生滑動(dòng)。研磨過(guò)程控制平衡這三種相互作用以實(shí)現(xiàn)所需參數(shù)。
這些相互作用形成了三種主要的商業(yè)磨削工藝：粗磨、精密磨削和超精密磨削。粗磨以表面光潔度為代價(jià)較大限度地去除金屬。它主要用于切斷鋼坯、打磨焊道平滑以及從鑄件上勾住澆口和冒口。額外的表面精加工工序通常在之后進(jìn)行——特別是，“火花”工序可以減輕機(jī)床上的一些應(yīng)力，并使用犁刀來(lái)提供更好的表面光潔度和尺寸公差。精密磨削是金屬去除和零件尺寸控制之間的中間地帶，是緩進(jìn)給磨削、槽磨削和高效深磨削的基礎(chǔ)。在超精密磨削中，幾乎沒(méi)有實(shí)際切割發(fā)生，但是非常細(xì)小的晶粒的滑動(dòng)作用會(huì)將工件表面摩擦到高光潔度。大多數(shù)表面精加工工藝，如研磨和拋光，都是這種類(lèi)型的磨削的例子。
數(shù)百個(gè)不同的變量會(huì)影響磨料和工件之間的相互作用，但它們通常歸結(jié)為機(jī)床、工作材料、砂輪選擇和操作因素。通過(guò)設(shè)置適合所有四個(gè)類(lèi)別的已知參數(shù)的零件運(yùn)行來(lái)平衡這些提供了一個(gè)基線(xiàn)，逐步參數(shù)調(diào)整可以改進(jìn)。
砂輪
砂輪有兩個(gè)主要組成部分：磨粒和粘結(jié)劑。顆粒和粘結(jié)劑的相對(duì)百分比，以及它們?cè)谳喿由系拈g距，決定了輪子的結(jié)構(gòu)。不同類(lèi)型的谷物在不同的項(xiàng)目上效果更好，不同類(lèi)型和“等級(jí)”（即強(qiáng)度）的債券也是如此。廣泛的研磨區(qū)域需要較粗的砂粒和較軟的等級(jí)，較小的區(qū)域需要更細(xì)的砂礫和較硬的等級(jí)以承受更大的單位壓力。
直輪是較傳統(tǒng)的砂輪類(lèi)型，磨削面位于砂輪的外圍。凹輪是這種形式的變體，具有一個(gè)凹進(jìn)的中心以安裝在機(jī)器主軸法蘭組件上。另一種主要類(lèi)型的輪子形狀在輪子的側(cè)面使用切割面 - 這種類(lèi)型的輪子的名稱(chēng)包括圓柱輪、杯形輪和碟形輪，具體取決于特定的形狀。對(duì)于這些砂輪，各種形狀的固結(jié)磨料部分（也稱(chēng)為“段”）組裝在一起形成連續(xù)或間歇的側(cè)砂輪。
操作基礎(chǔ)
盡管砂輪的速度以 sfm 或 smm 為單位測(cè)量，但砂輪通常以 rpm 為單位。永遠(yuǎn)不要超過(guò)其轉(zhuǎn)速限制操作砂輪是很重要的——大多數(shù)專(zhuān)家建議永遠(yuǎn)不要將砂輪安裝在可能超過(guò)砂輪極限的機(jī)器上。
隨著速度的提高，每個(gè)顆粒的切割和磨損都減少了。這模擬了更難的成績(jī)。玻璃化粘合的工作量高達(dá) 6,500 sfm，有機(jī)粘合的處理量高達(dá)約 9,500 sfm。更高的速度將需要特制的谷物。
工作速度定義了砂輪通過(guò)工件或繞中心旋轉(zhuǎn)的速度。高工作速度會(huì)降低保溫性并降低熱損壞的風(fēng)險(xiǎn)。高工作速度和減小砂輪直徑都會(huì)增加切深，表現(xiàn)得像更軟的等級(jí)砂輪。
橫向距離或交叉進(jìn)給是工件穿過(guò)砂輪表面的距離。將橫移距離降低到不超過(guò)車(chē)輪寬度的四分之一可改善表面光潔度，但會(huì)降低生產(chǎn)率。將橫向進(jìn)給增加到車(chē)輪寬度的二分之一或以上可提高生產(chǎn)率，但會(huì)降低表面光潔度。
不同類(lèi)型的磨削使用不同的方法來(lái)確定每單位寬度的工件去除量，但對(duì)于車(chē)間來(lái)說(shuō)，一個(gè)始終有用的指標(biāo)是磨削比例或 g 比。這是移除的工作量與消耗的車(chē)輪體積的比率（或移除的工作量÷磨損的車(chē)輪體積）。從成本的角度來(lái)看，g 比越高越好。
磨削的類(lèi)型
制造業(yè)的發(fā)展是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，而不是一蹴而就的。
磨床是一種常見(jiàn)的研磨類(lèi)型，砂輪和工件都在旋轉(zhuǎn)。工件要么固定在中心之間，要么由旋轉(zhuǎn)卡盤(pán)或夾頭驅(qū)動(dòng)，同時(shí)支撐在一個(gè)中心。這種操作可以通過(guò)橫向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行，在這種運(yùn)動(dòng)中，砂輪沿工件的軸向移動(dòng)，或者通過(guò)俯沖運(yùn)動(dòng)進(jìn)行，在這種運(yùn)動(dòng)中，砂輪被推入工件中。直線(xiàn)砂輪較常用于外圓磨削，常見(jiàn)的外圓磨床有普通外圓（或滾動(dòng)）磨床、無(wú)心磨床和內(nèi)徑或外徑磨床。內(nèi)圓磨削是對(duì)孔和洞進(jìn)行內(nèi)徑磨削，產(chǎn)生百萬(wàn)分之一英寸內(nèi)的尺寸和同心度。砂輪的直徑往往從半英寸到三英寸不等。這種小尺寸帶來(lái)了快速的磨損，使得CBN和金剛石砂輪在粉碎性修整和陶瓷化的形式下在這些應(yīng)用中很受歡迎。
表面磨削是通過(guò)將工件置于旋轉(zhuǎn)的砂輪之下來(lái)磨削平面。與外圓磨削一樣，它的操作方式一般有兩種。工件可以在砂輪下橫向移動(dòng)，并在安裝在水平主軸上的砂輪下來(lái)回移動(dòng)，也可以在垂直主軸下的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上繞圈移動(dòng)，在砂輪或磨削段的表面上進(jìn)行切割。這種研磨類(lèi)型的應(yīng)用可以將表面磨平，或通過(guò)在工件上磨出直槽來(lái)引入溝槽。雖然銑削可以完成這些任務(wù)，但磨削可以提高表面光潔度，工具成本較低，并且可以在砂輪的輪廓上修整出輪廓--對(duì)于非常堅(jiān)硬或磨蝕性的表面來(lái)說(shuō)，它的成本效益更高。
無(wú)心磨削是以極小的公差制造圓柱形。這種磨削方式通過(guò)在砂輪、進(jìn)給輪和工件支撐葉片這三個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)上支撐工件，消除了對(duì)中心固定的需要。實(shí)際上沒(méi)有任何東西夾住工件，因此每件工件都能自由流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)（也被稱(chēng)為 "無(wú)心磨削"）。砂輪和進(jìn)給輪沿同一方向旋轉(zhuǎn)，而工件在它們之間沿相反方向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)使工件向下，而工作支持刀片（略帶角度，使工件高于中心線(xiàn)，以獲得更好的圓柱度）將其托起。工件支撐片應(yīng)始終至少與砂輪的寬度一樣長(zhǎng)。無(wú)心磨削也有三種形式。貫穿式無(wú)心磨削用于沒(méi)有干擾肩部或凸起的直筒形工件，涉及到偏軸進(jìn)給輪將工件送過(guò)砂輪到出料位置。進(jìn)給磨削（也稱(chēng)為切入式無(wú)心磨削）在工件有凸出物、不規(guī)則形狀、不同直徑或肩部時(shí)效果較好，對(duì)輪廓和多直徑的工件效果較好。在這種子方法中，砂輪上方的進(jìn)給輪將工件向下送入，磨削時(shí)沒(méi)有橫向移動(dòng)。無(wú)端進(jìn)給磨削法可磨削圓錐形的圓柱形部分，如A型和B型錐形鉆頭的柄部。在這里，進(jìn)給輪、砂輪和工作刀片以固定的關(guān)系設(shè)置，然后將兩個(gè)砂輪修整成與工件端部錐度相匹配的形狀，工件從磨床的前部進(jìn)給，直到到達(dá)端部停止。
蠕變進(jìn)給磨削是一種緩慢的單程操作，在0.5至1ipm的低臺(tái)速度下，在鋼鐵材料上進(jìn)行深切割，較大可達(dá)1英寸。它不適合傳統(tǒng)的磨床，但對(duì)于那些與之兼容的磨床，它提供了高生產(chǎn)率和成本效益。蠕變進(jìn)給磨削是一種切入式操作，對(duì)馬力的要求很高，而且還需要靠近壓區(qū)的大量切削液流來(lái)清除切屑和冷卻工件。以每轉(zhuǎn)2000萬(wàn)分之一到6000萬(wàn)分之一的速度連續(xù)修整--較好是用金剛石輥--可以減少切割時(shí)間并保持砂輪鋒利。當(dāng)需要進(jìn)行****次修整時(shí)，其深度通常不超過(guò)0.002英寸，以 "清理 "工件。
刮削是一種粗略的研磨應(yīng)用，在很少考慮表面光潔度的情況下去除不需要的金屬。因此，它在水平和直軸磨床上使用耐用的直杯輪和直杯輪，盡管在直角磨床上使用擴(kuò)口杯輪，各種圓頭和方頭的錐體和塞子也看到使用。典型的應(yīng)用包括去除鑄件上不需要的金屬；去除缺陷和裂紋；去除閘門(mén)、冒口和分界線(xiàn)；粗略的倒角；磨掉沉重的焊縫；以及為清洗或噴漆準(zhǔn)備表面。
切斷操作使用砂輪來(lái)替代激光、磨料水射流、金屬鋸、摩擦鋸和氧乙炔或等離子弧炬。諾頓磨料磨具公司的一項(xiàng)研究表明，對(duì)于黑色金屬材料，砂輪的性能優(yōu)于其他這些方法，而對(duì)于有色金屬材料，選擇砂輪比選擇常見(jiàn)的金屬鋸更快，成本更低。砂輪比鋸子提供更多的切割點(diǎn)，在每分鐘2或3英里的速度下，切割同樣徹底。切割輪應(yīng)以盡可能高的速度運(yùn)行，每英寸的輪子直徑有一馬力的動(dòng)力。如果這被證明是不可能的，就使用較軟的輪子。生產(chǎn)工作使用非強(qiáng)化輪子，非強(qiáng)化貝殼砂輪用于需要極度通用性和切割質(zhì)量的應(yīng)用。強(qiáng)化輪子與便攜式切斷機(jī)、擺動(dòng)框架、鎖頭推入式和鑄造廠(chǎng)的切碎沖程作業(yè)兼容。
磨削工具鋼的注意事項(xiàng)
不正確的研磨工具鋼會(huì)影響其性能，不僅會(huì)形成研磨裂紋，導(dǎo)致較終斷裂，而且會(huì)形成表面軟化區(qū)。燃燒可能只在表面上看起來(lái)很輕微，但軟化可以在表面下繼續(xù)進(jìn)行（事實(shí)上，燃燒可以輕微地重新硬化表面，呈現(xiàn)出頂部軟化，然后硬化，然后再次軟化的硬度曲線(xiàn)）。灼燒區(qū)的深度和硬度在受影響的區(qū)域內(nèi)會(huì)有很大的變化，這與磨削的機(jī)械條件有關(guān)，如冷卻液的流動(dòng)、砂輪的破裂率、顫動(dòng)等。
超硬磨料加工
超硬材料是指金剛石或CBN（立方氮化硼）砂輪或安裝點(diǎn)。這些磨具可磨削極硬的材料，CBN可用于硬鋼的精確成型和精加工，而合成金剛石可用于硬的非鐵材料，如碳化鎢和陶瓷。超硬磨具可用于粗加工和表面精加工，這取決于所涉及的砂粒大小。砂輪的核心材料對(duì)其性能特點(diǎn)也有直接影響，應(yīng)根據(jù)操作要求進(jìn)行選擇。
修整砂輪
修整砂輪，使其做好服務(wù)準(zhǔn)備，確保磨削操作的適當(dāng)精度。修整包括使砂輪的周邊與旋轉(zhuǎn)軸同心，并可能需要通過(guò)在其表面形成一個(gè)特殊的輪廓來(lái)提醒砂輪。修整改變了砂輪的切削作用，當(dāng)修整工具的堅(jiān)硬的金剛石點(diǎn)打破了礬土砂輪的結(jié)合柱，并使晶粒斷裂，去除鈍的晶粒，使新的晶粒變得鋒利。修整還能從砂輪表面的孔隙中拾取微小的材料碎片，確保它們不會(huì)減緩磨削過(guò)程并導(dǎo)致燒傷或顫動(dòng)。
傳統(tǒng)的修整輪在輕度切割的情況下同時(shí)進(jìn)行修整和修整，而超硬磨料則需要用工具或軋輥進(jìn)行修整，并用礬土修整棒單獨(dú)修整。在修整超硬砂輪之前，用蠟筆在砂輪表面涂抹--這個(gè)過(guò)程應(yīng)該在較后消除所有蠟筆的痕跡。修整超硬材料需要直接使用礬土修整棒（通常是氧化鋁或碳化硅，但有時(shí)是高性能的諾貝特或碳化硼）。
超精加工
即使使用較精細(xì)的磨料，研磨也是一種高表面溫度的操作，會(huì)產(chǎn)生峰值和谷值。表面也會(huì)有細(xì)微的波紋，在沒(méi)有放大鏡的情況下，這些波紋是看不見(jiàn)的，但在高速軋制或滑動(dòng)時(shí)，這些波紋是毀滅性的。超精加工將是必要的，以消除表面光潔度的峰值，并提供一個(gè)良好的硬度、結(jié)構(gòu)和未受干擾的基本金屬的承重表面。
需要超精加工的零件包括滾子軸承、減震器桿、滑動(dòng)葉片泵、活塞銷(xiāo)、曲軸軸頸和凸輪葉。在這個(gè)過(guò)程中，當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)時(shí)，精加工棒以很短的行程快速擺動(dòng)。隨著磨料的擺動(dòng)，工件在一個(gè)杯子或圓筒下旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)，產(chǎn)生微細(xì)的切屑。該工藝可去除小至0.5微米（0.00002英寸）或大至20微米（0.008英寸）的材料。超精加工也被稱(chēng)為微精加工、拋光、短行程珩磨或超級(jí)珩磨（但決不只是 "珩磨"，那是一個(gè)單獨(dú)的過(guò)程）。
測(cè)量超精加工中的表面光潔度，可以采用兩種測(cè)針類(lèi)型中的一種�；瑒�(dòng)測(cè)針不能完全代表表面，因?yàn)樗鼈兛赡軙?huì)放大或抵消表面的波紋，這取決于幾何形狀與滑動(dòng)-測(cè)針間距的關(guān)系。這些測(cè)針較適合用于粗糙度評(píng)估，以消除波浪和形狀誤差的因素。無(wú)滑移測(cè)針能更好地體現(xiàn)表面的波浪和形狀，形成更準(zhǔn)確的輪廓。
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