砂帶等磨具磨料磨削的缺陷分析與解決

一、磨削加工精度

1.產(chǎn)生原因及影響因素

零件的磨削精度指零件在磨削加工后，其形狀、尺寸及表面相互位置三方面與理想零件的符合程度。一般說(shuō)來(lái)，形狀精度高于尺寸精度，而位置精度也應(yīng)高于尺寸精度。磨削過(guò)程中出現(xiàn)的輸入和輸出誤差見下圖：

磨削加工中的誤差主要來(lái)源與兩方面。一是磨床-夾具-砂輪組成的工藝系統(tǒng)本身誤差；二是磨削過(guò)程中出現(xiàn)的載荷和各種干擾，包括力變形、熱變形、振動(dòng)、磨損等引起的誤差。

而在磨削過(guò)程中，使砂輪與工件位置改變以降低磨削精度的主要原因有：

（1）由磨削力引起的磨床和工件彈性變形；

（2）磨床和工件的熱變形；

（3）磨床和工件的振動(dòng)；

（4）砂輪磨損后其形狀、尺寸變化；

（5）工裝、夾具的損壞或變形；

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（6）導(dǎo)軌、軸承和軸等部件的非彈性變形。其中磨削過(guò)程中的彈性變形是主要的影響因素，它會(huì)使砂輪的實(shí)際切入深度與輸入切入深度不一致，這一變化是由“砂輪架—砂輪軸承-砂輪軸-工件-工件支承”的彈性系統(tǒng)剛性決定。一般為消除這種原因帶來(lái)的誤差常在行程進(jìn)給磨削后，停止相互間的進(jìn)給，僅依靠彈性回復(fù)力維持磨削，即光磨階段（又叫清火花磨削），從而消除殘留余量。當(dāng)然造成磨削誤差的其它因素液很多如：工件磨削形狀誤差，工件熱變形，磨粒切刃引起的塑性變形，砂輪的磨損等

2.對(duì)工件的影響：降低工件使用壽命；降低工件抗疲勞強(qiáng)度；特殊特性的尺寸精度誤差易影響工件使用，如軸承孔尺寸的控制，尺寸過(guò)小，安裝不到軸上；過(guò)大，易引起振動(dòng)，影響軸承使用壽命等。

3.解決方法：增加系統(tǒng)剛性；減少上工序加工留量，以減小磨削厚度，從而減小磨削力降低殘留應(yīng)力；增加光磨時(shí)間；及時(shí)修整砂輪，及時(shí)檢査工裝、夾具、軸承完好性及電主軸的振動(dòng)性等；精細(xì)的選擇砂輪，如挑選細(xì)粒度，硬度較大，組織稍緊密的砂輪；選用導(dǎo)熱性好的砂輪（如CBN砂輪）；采用冷卻性能優(yōu)良的磨削液以減少因熱變形引起的誤差。

二、工件表面粗糙度

1.產(chǎn)生原因及影響因素

表面粗糙度指加工表面具有較小間距和峰谷所組成微觀幾何形狀特征它是大量磨粒在工件表面進(jìn)行切削后留下的微觀痕跡的集合。它有三種表示方法：輪廓算術(shù)平均偏差Ra；微觀不平度十點(diǎn)平均高度Rz：輪廓最大高度Ry.由于Ra最能反映表面微觀幾何特征，它不但跟微觀輪廓高度有關(guān)，還跟輪廓形狀有關(guān)，是一個(gè)綜合指標(biāo)，所以通常用Ra來(lái)判定表面粗糙度。

而影響表面粗糙度的主要因素是砂輪工作表面的特性和磨削運(yùn)動(dòng)條件。

（1）砂輪特性的影響：如砂輪粒度越粗，砂輪單位面積上磨粒數(shù)就越少，磨削表面的磨痕就越深，粗糙度越大；砂輪硬度過(guò)大，磨鈍磨粒不能及時(shí)脫落，繼續(xù)磨削塑性變形増加，表面粗糙度增加；砂輪硬度過(guò)軟，

磨削工作面會(huì)過(guò)早變形，磨損的不均勻也會(huì)使磨削粗糙度變大；另外修整量的大小也有影響，修整量過(guò)大會(huì)使砂輪表面螺溝復(fù)映到工件上，影響粗糙度。

（2）磨削用量的影響：若降低砂輪速度，可減少單位時(shí)間參與磨削的磨粒數(shù)，則單顆磨粒負(fù)荷增加，工件塑性變形隆起増大，因此表面粗糙度增加；若增加工件速度將減少工件單位長(zhǎng)度上的磨削磨粒數(shù)，使單顆磨粒的磨削厚度和金屬切削量增加，也將增大表面粗糙度；磨削深度的增加將會(huì)增加塑性變形程度，從而使磨削粗糙度增加

在實(shí)際磨削加工中，還有磨削方式、磨削行程數(shù)、前道工序粗糙度、切刃形狀、修整條件、磨削液以及磨削振動(dòng)都對(duì)表面粗糙度有不同程度的影響。而對(duì)于超精加工來(lái)說(shuō)，切削角、油石擺頻、油石擺幅、工件轉(zhuǎn)速、油石壓力、的控制對(duì)粗糙度的影響都是很大的。

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（1）切削角θ：它是表示超精研加工切削作用的強(qiáng)弱，指瞬時(shí)切削速度與工件轉(zhuǎn)速的夾角。θ越大，切削作用越強(qiáng)，生產(chǎn)效率越高，表面粗糙度值越大；反之則亦然。切削角在設(shè)備調(diào)整正常后一般不做調(diào)整。

而調(diào)整的一般原則：以生產(chǎn)效率為主的粗超，切削角為20°~40°，以提高質(zhì)量為主的精超切削角為5°10

（2）油石擺頻：它決定著超精研加工的效果，且它的改變比其它因素要強(qiáng)的多，油石頻率的提高，磨粒對(duì)工件的切削次數(shù)增加，頻繁的改變切削方向，有利于油石自勵(lì)，切削作用增強(qiáng)，但受加工磨頭、機(jī)床與工藝系統(tǒng)剛性及振幅，和磨削表面質(zhì)量影響，在選擇時(shí)也是有所區(qū)別，一般粗超比精超要高點(diǎn)。

（3）油石擺幅：油石擺幅越大，切削作用越強(qiáng)，生產(chǎn)效率越高，但磨粒運(yùn)動(dòng)軌跡網(wǎng)紋變粗，表面粗糙度變大

（4）工件轉(zhuǎn)速：工件轉(zhuǎn)速增加，切削作用減弱，生產(chǎn)效率降低，但對(duì)改善表面粗糙度有利，但過(guò)高又會(huì)引起機(jī)床與工藝系統(tǒng)振動(dòng)，磨粒容易劃傷工件表面，且上工序粗糙磨紋和缺陷不易消除，所以通常粗超要比精超轉(zhuǎn)速低些。

（5）油石壓力：油石作用與工作表面的壓力越大，磨粒潛入工件表面越深，切削量越大，效率越高，但過(guò)高，磨粒易脫落，切削作用一直延續(xù)下去而無(wú)光整階段，潤(rùn)滑油膜不易形成，最終影響表面質(zhì)量，而壓力過(guò)低，鈍化磨粒不易脫落，切削作用降低，油石與工件不易行不成良好接觸，對(duì)生產(chǎn)和表面質(zhì)量都有影響，所以油石壓力要選擇恰當(dāng)

2.對(duì)工件的影響

（1）影響工件使用壽命：兩互相接觸的平面最初不是在整個(gè)面積上接觸，而只是表面凸起的一部分，這樣，零件表面越粗糙，凸峰接觸部位單位面積所受的壓力就更大，當(dāng)兩接觸面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，表面粗糙部分產(chǎn)生塑性變形甚至在壓力作用下，形成干摩擦。加劇磨損。但并非表面越光潔、摩擦阻力越小，就越耐磨，因表面粗糙度太小不利于潤(rùn)滑油的儲(chǔ)存，還會(huì)使接觸表面間分子親和力增加甚至發(fā)生粘合，使摩擦力增加而產(chǎn)生急劇磨損，在一般條件下，表面粗糙度總是存在一個(gè)最佳點(diǎn)。對(duì)于軸承來(lái)說(shuō)，還會(huì)產(chǎn)生噪音。

（2）影響零件的疲勞強(qiáng)度：表面粗糙度大的表面，極易產(chǎn)生應(yīng)力集中，使表面實(shí)際應(yīng)力比平均應(yīng)力高1.5~2.5倍，容易產(chǎn)生裂紋。

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3.解決方法：

要獲得較小表面粗糙度。需磨削時(shí)應(yīng)留取較小的余量，選用大的砂輪線速度和較小的進(jìn)給速度；合理選擇磨削特性，以最大限度的減小磨削力和磨削熱；同時(shí)在修整時(shí)采用較小的進(jìn)刀量，精細(xì)的修整。超精加工時(shí)嚴(yán)格按照基本規(guī)律調(diào)整。