砂轮寿命、表面形貌、磨损及修整课件.ppt

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1、砂轮寿命、表面形貌、磨损及修整一、砂轮寿命在磨削过程中，由于砂轮本身的磨损，不断地改变着砂轮工作面的状态。随着磨削时间的延长，砂轮的切削能力下降，各种磨削缺陷不断出现，使磨削加工不能继续进行。此时，必须修整砂轮，恢复正常磨削状态。砂轮在两次修整之间的实际磨削时间称为砂轮的寿命。砂轮的寿命是影响磨削加工效果的重要因素，特别是对于成型磨削尤为重要。砂轮寿命的判据判定砂轮寿命：一般是根据砂轮工作面磨损后所产生的各种现象，通过观察和测试进行的。砂轮磨损后所产生的磨削现象主要有：磨削过程产生自激振动、工件表面出现再生振纹；磨削噪音的增大；工件表面

2、出现磨削烧伤；磨削力急剧增大或减小；磨削精度下降；磨削表面粗糙度增大。砂轮寿命终结的形式⑴磨耗磨损型当磨粒发生严重磨耗磨损，在磨粒顶面出现明显的磨损平面后，砂轮表面平坦光滑。此时切刃的磨损总面积增大，摩擦加剧，切刃难以切入工件表面。但砂轮硬度偏高，致使磨粒不能及时产生破碎和脱落。若继续使用，会使磨削力、磨削热显著增大，并出现明显的振动和噪声，不能有效地切除材料，此时就必须对砂轮进行修整。这种磨耗磨损一般发生在磨粒硬度偏低、砂轮硬度偏高和磨粒粒度过细以及工件材料的抗拉强度较高的情况下。这是在普通磨削条件下加工一般钢材时砂轮寿命结束的最常见

3、原因。⑵砂轮堵塞型磨削加工时，砂轮表面附着大量切屑，称为砂轮堵塞。分两类：一种为侵入型堵塞，即切屑钻入砂轮表面的空隙中，在磨削钢材时容易出现这种形式的堵塞。一种为粘附型堵塞，切屑熔结在磨粒和结合剂表面上，把磨粒切刃覆盖。在磨削非铁金属如钛合金、铜合金、镁合金等延展性好熔点低的材料时会发生这种粘附型堵塞。当砂轮堵塞到一定程度后，其切削能力明显下降，容易出现明显的振动和噪声甚至发生烧伤现象。砂轮堵塞形式和程度主要和工件材料的机械性能、砂轮特性、磨削用量和切削液类型及供液方式有关。砂轮寿命终结的形式⑶脱落型脱落易发生在砂轮硬度过软的场合，即当

4、砂轮硬度过低或磨削条件过重的时候，自锐效应非常强烈，使砂轮失去正常的几何形状，从而使砂轮不能正常工作。此时砂轮仍能继续工作，但砂轮表面的几何精度和粗糙度已丧失，因此必须恢复砂轮表面的正确形态。砂轮寿命终结的形式二、砂轮表面形貌砂轮表面上磨粒的分布，每个磨粒的几何形状，特别是每个磨粒显露出来的切削刃以及这些切削刃所处的高度等，构成了砂轮的表面形貌。磨粒有效切刃间距λs和磨粒切刃尖端距砂轮表面距离Zs都不一定相等，切削过程中有的切刃是有效的，有的是无效的，即有效磨粒切削刃和无效磨粒切削刃。砂轮表面形貌评价①磨粒出刃高度低的出刃高度容易造成砂

5、轮容屑空间不足，使砂轮载荷增加，增大磨削力；磨粒出刃高度过大，会增大磨粒的切削深度，造成较深的磨削损伤，加剧砂轮磨损。②静态有效磨粒数砂轮切入深度从零逐渐增大时，砂轮静态有效磨粒数逐渐增加，当增大到一定程度后，其增加趋势逐渐变缓。砂轮表面形貌评价砂轮表面形貌评价③磨粒间距右图为磨削硅片时磨粒平均间距随砂轮切入深度变化趋势。切深较小时，磨粒平均间距随着砂轮切深的增加而迅速减小，而后减小趋势减缓。三、砂轮磨损㈠磨损的形态与原因⑴磨损的形态砂轮磨损分磨耗磨损和破碎磨损两种形式。A代表磨耗磨损，B和C代表了破碎磨损情况，D代表磨粒的脱落。⑵磨损

6、的原因①磨耗磨损工件中高硬度的质点会使磨粒发生机械磨损。某些难磨材料磨削时，这种磨粒磨损的现象非常严重。②氧化磨损空气中的氧化对磨削起促进作用。在真空中进行的磨削实验，发现刚玉砂轮磨削低碳钢时比在空气中困难得多。这是由于空气的对流使磨削温度降低且空气中的氧使工件新生成的表面迅速氧化，形成一层氧化膜，减少了磨屑黏着的可能性，对于某些磨料，表面会在高温下发生氧化作用，使其逐渐消耗，这种情况为氧化磨损。砂轮磨损③扩散磨损磨粒与被磨材料在磨削高温下接触时，元素互相扩散，造成磨粒表层弱化而产生磨损。两紧密接触的金属材料，在高温高压下，经过一定时间

7、，在其接触表面处就会出现扩散现象且扩散是相互的。④塑性磨损在磨削高温作用下，磨粒也会因塑性而变形。塑性磨损取决于工件材料的热硬度。磨削时，磨粒接触区的温度较高，接近材料的熔点，若切削层在剪切面上的热硬度大于磨粒接触区的热硬度，则磨粒接触区将产生较大的塑性变形而磨损。砂轮磨损⑤热应力破碎磨损在磨削过程中，磨粒的工作表面在万分之几秒的时间内升到1000~2000℃高温，又在磨削液作用下激冷。这种冷热循环的频率与砂轮转速相同。磨粒表面在交变的热和力的作用下形成很大的热应力，使磨粒表面疲劳开裂甚至破碎。热应力破碎主要取决于磨粒的热导率大小及磨削

8、冷却液性能好坏等。如热导率越小，磨粒表面到内部的温度梯度越大，热应力越大，会使磨粒受到冲击而开裂破碎。砂轮磨损㈡砂轮磨损的特征随着被磨材料磨除体积的增加，砂轮的磨损逐渐增大；对砂轮的磨损与金属材料磨除体积之