CBN砂輪堵塞的原因及解決辦法

人氣：88發表時間：2017-10-17【大中小】

磨削加工主要應用在精度、表面質量要求高的零件的加工。磨削加工中影響砂輪堵塞的不利因素，不限于磨粒的尺寸、形狀和分布，砂輪堵塞鈍化，導致砂輪壽命過早結束。為了避免這些不利影響，湖南興大新材料有限公司經過長期研究砂輪的堵塞原因，總結了有以下幾點。
一、磨屑的形成
砂輪是一個由磨料、結合劑經壓坯、干燥、燒結而成的疏松體，每個磨粒就是一把微型切削刃。在高速運轉過程中磨粒經過滑擦后切入工件，切削層材料有明顯的沿剪切面滑移后形成的短而薄的切屑，在磨削熱的作用下被氧化和熔化，隨后固化成微粒帶狀屑。通過掃描電子顯微鏡，可發現大量帶狀磨屑（球狀、節狀磨屑等）和灰燼填充到砂輪氣孔中，依附在磨料的四周，引起砂輪的堵塞，導致磨削精度下降，燒傷工件，縮短砂輪壽命。
二、CBN砂輪堵塞的類型和原因
砂輪堵塞的類型有嵌入型、依附型、粘著型、混合型。
嵌入型堵塞是磨屑嵌在砂輪工作表面氣孔處的堵塞狀態。依附型堵塞是磨粒暫時的力量依附在磨粒切削刃的后刀面上的一種堵塞狀況。粘著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結劑上。混合型堵塞是以上三種類型在某一微小部位的集合或層集。
1、嵌入型和依附型堵塞的原因
嵌入型和依附型堵塞來自兩個方面，一個是外在的，一個是內在的，涉及到物理反應等多方面的因素。
外在因素：磨屑沿磨粒前方滑出，磨粒前方的局部區域堆積著數層磨屑，由于砂輪高速旋轉形成一個氣流旋渦區，旋渦區的空氣壓力顯著減小，在負壓作用下，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，依附物多數是灰燼和微粒。
靜電場的作用：砂輪與工作相對運動時，砂輪與工件表面的電荷與磨削區內的氣體，因高溫作用產生物理反應形成小電場。在電場的作用下，根據異性相吸原理，與砂輪極性相反的磨屑就被吸附在砂輪工作表面，借助于砂輪與工件之間較大的機械壓力，使已吸附在砂輪表面的磨屑能穩定地嵌入砂輪表面的空隙之間。
2、粘著型堵塞的原因
磨削過程中，磨削點溫度高達1200K以上，在如此高溫作用下，磨屑遇空氣形成低熔點的金屬氧化物，在磨削區高溫加熱融化狀態，覆蓋在砂輪表面，在磨削力的作用下，被擠開，被強化，被擠壓粘附在工件表面隆起的溝槽表面中。通過多次隨機磨削，磨粒四周將粘附更多磨屑，由此形成惡性循環，加劇堵塞，直至磨粒破碎或脫落，這是熔化性粘結。
三、CBN砂輪自身對堵塞的影響
1、磨料
不同的磨料與工件材料的化學親和力不同，磨削溫度不同，磨削力不同，為了減少堵塞程度，不同的工件材料，應選用不同的磨料種類。
2、磨料粒度
在組織、砂輪大小相同的前提下，磨料越細，粒數越多，排布越均勻，氣孔的數目增多，單個氣孔的體積變小，在相同磨削參數下，細砂輪容易堵塞。
3、粘結劑與硬度
CBN砂輪的硬度，由粘結劑的強度予以保證，對砂輪堵塞影響較大。高強度粘結劑砂輪，硬度高，磨鈍磨粒脫落前對工件的劃擦、擠壓嚴重，磨屑容易填充到砂輪孔隙中去，磨削在這個過程中伴隨大量的摩擦熱，為粘結性堵塞提供熔結物。
4、砂輪組織
砂輪組織反映了磨料、粘結劑、氣孔之間的比例關系，組織越密，氣孔比例就越小，切削刃間隔距離也越小，砂輪更容易堵塞。
四、磨削條件的影響
1、砂輪線速度
砂輪線速度增加會致使磨粒的最大切深減小，切屑截面積減小，同時切削次數和磨削熱增加，使得堵塞量增加。磨削加工時要合理選擇砂輪速度。
2、工件速度
實踐證明，工作速度提高一倍，砂輪堵塞量增加三倍。因為工件速度越高，磨粒負荷越大，磨粒切入深度就越淺，切屑截面積變小，當磨削厚度增大，磨粒鈍化加重，加大砂輪對工件磨削層的擠壓，相當于砂輪特性變硬，因而會加劇砂輪的堵塞。
3、磨削方式
在磨削方式上，增大砂輪與工件接觸面積會加劇砂輪的堵塞。因砂輪與工件接觸面積大，冷卻液又難以進入磨削區，磨削熱量多、溫度高，為堵塞創造條件，易產生化學粘著性堵塞和嵌入性堵塞。如端磨比周磨易堵塞，橫向切入磨削比縱向磨削堵塞嚴重。
4、徑向切入量
徑向切入量對CBN砂輪堵塞的影響呈駝峰趨勢。當徑向切入量ap＜0.01mm產生堵塞現象，當切入量增加到ap=0.03mm時，堵塞量又呈減小趨勢，當繼續增加切入量ap=0.04mm 時，堵塞量又急劇上升。
5、磨削液
選用優良的磨削液對改善磨削堵塞。
總結，CBN砂輪的粒度、硬度、組織、砂輪速度、工件速度、磨削方式、切削深度及磨削液等是磨削過程中影響砂輪堵塞的因素；建立優化合理的磨削參數并總結出規律。

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