文档介绍：8 砂轮磨损
8. 1 引言
对工件材料的磨削或多或少要伴随着砂轮的磨损。传统上主要根据其耐磨性来评价砂轮表现,但砂轮磨损仅是所考虑的诸因素之一。
砂轮磨损的重要性取决于磨削类型。对于采用传统磨料的精密磨削,砂轮“寿命”的结束和是否需重新修整可由不同方法判断,如过大的磨削力和砂轮磨粒顶端磨损造成的钝化,或表面质量恶化,工件形状及尺寸精度因砂轮形面磨损而丧失等。
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砂轮磨损是一个极其复杂的过程。砂轮的整体磨损是单个磨粒与工件干涉过程中很多磨损事件的累积。有关的研究已揭示了主要的磨损机制和不同因素如磨料、工件、磨削液的影响,但缺乏对过程的综合定量描述。另一方面,研究表明,砂轮磨损行为可在一定程度上用经验公式与有关磨削工艺参数相联系。与对磨损机制的理解相结合,这种经验公式提供了一个合理的基础,用以采取具体步骤,以减轻砂轮磨损对磨削过程的限制。
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砂轮磨损的量化
砂轮磨损通常可用其的体积损失来表示。对于切入磨削,砂轮径向磨损的体积即为:
其中Δrs 为测得的砂轮半径减小量,ds为砂轮磨损前后的直径平均值,b为磨削宽度。在大多数实际情况下,Δrs只占砂轮直径的一小部分。
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下图所示为砂轮磨损的典型表现,给出了砂轮磨损体积相对去除金属总体积Vw的关系曲线。因为去除率基本为常数,水平轴所示去除金属的总体积与时间成比例关系。此处所见的磨损表现与其它磨损过程类似。很高的初期磨损值之后是稳定磨损区,其磨损率几乎为常数。第三段为加速磨损区,通常意味着“灾难性的”情况,需对砂轮重新进行修整。加速磨损时,可能伴随着工件烧伤或颤振。
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一般用于表征砂轮耐磨性的指标为“磨削比”,也称为G-比率或G,它是指砂轮单位体积磨损所对应的去除工件材料体积,通常可计算为:
或者在有些情况下,仅计算稳定段:
对于上图的特定条件,有G ≈ 100 。
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G值的变化范围极宽。磨削高钒高速钢时,所得G值可小于1。在其它极端情况下,有报道说以CBN砂轮内圆磨削轴承环时,以切削油作为磨削液,G值可达约60,000。
如磨削比所显示的那样,砂轮磨损的重要结果是,在进给控制磨床上,实际的去除率低于机床的进给率。因为砂轮磨损相当于砂轮表面后退,进给运动随着也相应有所后退。以外圆切入磨为例,从体积连续性要求(忽略机床变形)即可以看出,实际的工件径向尺寸减小速率有下式给出:
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砂轮磨损对砂轮形状的影响
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V形轮廓磨削中的砂轮均匀磨损和局部磨损
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砂轮磨损机制
一般认为存在三种基本的砂轮磨损机制:磨耗磨损、磨粒破碎和磨粒脱落(结合剂断裂)。磨耗磨损涉及与工件滑擦造成的磨粒钝化和顶平面磨钝。磨粒破碎指磨粒内部断裂使磨粒碎片脱落。结合剂断裂的发生是由于磨粒从结合剂上脱落。另一种磨损形式是结合剂腐蚀,它可能降低结合强度并促进磨粒脱落,尤其是树脂和金属结合剂砂轮会发生这种情况。
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