一、砂輪堵塞類型機理砂輪堵塞類型有嵌入型、依附型、粘著型、混合型。嵌入型堵塞磨屑嵌砂輪工作表面氣孔處堵塞狀態。依附型堵塞磨粒靠暫時力量依附磨粒切削刃后刀面上一種堵塞狀況。粘著型堵塞指磨削熔化后粘附磨粒凸出切削刃四周或粘結劑上。混合型堵塞以上三種類型某一微小部位集合或層集。嵌入型依附型堵塞機理嵌入型依附型堵塞屬于磨屑機械性地填充砂輪空隙產生堵塞現象。填充動力來自兩個方面,一個外來,一個內,涉及到物理、電、熱等方面因素。外來因素:磨削加工有一個很重要特點,徑向磨削分力Fy大于切向分力Fz,Fy/Fz≥2~10,工件材料愈硬,塑性愈小,Fy/Fz比值愈大,這樣磨削區磨屑強大正壓力作用下,被機械地擠進砂輪表面空隙里。從微觀上分析,磨屑沿磨粒前面滑出,磨粒前面局部區域堆積著數層磨屑,磨粒后面,由于砂輪高速旋轉作用,形成一個氣流旋渦區,旋渦區空氣壓力顯著減小,負壓作用下,使部分磨屑依附磨粒后面,形成磨粒后刀面依附性堵塞,依附物多數灰燼微粒。靜電場作用:砂輪與工件相對速度V砂遠大于V工,普通無心磨床V秒=3~50m/s, 我國高速無心磨床磨削速度成熟數值為50~80/s,國外試驗速度達200m/s~250m/s,工件 速度1.5m/s 以下。砂輪與工作相對運動時,磨削區內,砂輪與工件表面將會因電子逸出原因出現按一定規律排布電荷。同時,磨削區內氣體也會因高溫作用導致被激放電,使性氣體電離成正離子電子。磨削區某些小區域內形成了由砂輪工件組成小電場,電場內,有性原子、正離子、電子、雜質、粉塵,不僅有性原子被電離過程,還有正離子與電子復合過程。電場作用下,部分磨屑將呈現極性,根據異性相吸原理,與砂輪極性相反磨屑就被吸附砂輪工作表面。由于電場強度很小,所以吸附力也很弱,磨屑砂輪表面不牢靠,但借助于砂輪與工件之間較大機械壓力,使已吸附砂輪表面磨屑能穩定地嵌入砂輪表面空隙之間。粘著型堵塞機理磨削過程絕大部分輸入功率轉化為磨削熱,使磨削點溫度高達1200K以上,如此高溫作用下,磨削首先遇空氣迅速氧化,形成低熔點金屬氧化物,接著這些金屬氧化物磨削區高溫加熱呈融化狀態,覆蓋砂輪表面,當砂輪上這部分表面再次參與磨削時,磨削力作用下,有被擠開,有強化,增加了與砂輪親力附著力,還有被擠壓粘附工件表面隆起溝槽表面。通過多次隨機磨削,磨粒四周將粘附許多磨屑,使磨削力增大,溫度升高,由此形成惡性循環,加劇堵塞,直至磨粒破碎或脫落,這熔化性粘結。不同元素之間化學親力粘結性堵塞又一重要原因。磨粒被磨削材料高溫下接觸,溫度因素使它們活動能力增強,親力加劇,當具備一定條件時,就導致化學反映,使磨粒磨屑砂輪表面生成一種喪失切削能力晶體。如剛玉類砂輪磨削鈦合金時,磨屑很快地粘附磨粒上,并有向四周蔓延長大趨勢,清除磨屑后,仍有一些殘留物粘附磨粒周圍,他們氧、鈦、鋁復雜化合物,這個過程說明發生了化學反應,方程式為3Ti+2Al2O3=3TiO2+4Al,生成物以TiO2為主,一些游離鋁分子,如改用碳化硅砂輪(lun),堵(du)塞(sai)會減輕,被磨(mo)削(xue)工件表(biao)面(mian)質量也有所提(ti)高,這(zhe)因為鈦碳化硅親(qin)力小,磨(mo)粒表(biao)面(mian)不僅零散(san)分(fen)布(bu)著一些(xie)粘附(fu)物,這(zhe)些(xie)粘附(fu)物再(zai)次進入磨(mo)削(xue)區時,大部分(fen)摩擦(ca)、擠(ji)壓作(zuo)用(yong)下脫落。
二、砂輪自身對堵塞影響磨料不(bu)同(tong)(tong)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)料(liao)(liao)(liao)與(yu)工(gong)(gong)(gong)件(jian)材料(liao)(liao)(liao)化(hua)(hua)(hua)學親力不(bu)同(tong)(tong),磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)不(bu)同(tong)(tong),磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)力不(bu)同(tong)(tong),為了(le)(le)減少(shao)堵(du)塞(sai)(sai)程(cheng)度(du)(du)(du),不(bu)同(tong)(tong)工(gong)(gong)(gong)件(jian)材料(liao)(liao)(liao),應(ying)選(xuan)(xuan)用(yong)不(bu)同(tong)(tong)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)料(liao)(liao)(liao)種類(lei)。用(yong)剛玉類(lei)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)料(liao)(liao)(liao)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)鐵碳合(he)金,碳空氣與(yu)氧(yang)氣生(sheng)成一(yi)(yi)層很薄(bo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜,能有(you)效(xiao)地阻止工(gong)(gong)(gong)件(jian)與(yu)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)料(liao)(liao)(liao)之(zhi)(zhi)間化(hua)(hua)(hua)學親作用(yong),但磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)鈦(tai)合(he)金,堵(du)塞(sai)(sai)則嚴(yan)(yan)重(zhong)多(duo)(duo)(duo)(duo)了(le)(le)。磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)料(liao)(liao)(liao)熱穩(wen)定性(xing)(xing)對(dui)堵(du)塞(sai)(sai)也(ye)有(you)舉足(zu)輕重(zhong)影響(xiang),熱穩(wen)定性(xing)(xing)好(hao)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)料(liao)(liao)(liao)比(bi)熱穩(wen)定性(xing)(xing)差堵(du)塞(sai)(sai)輕多(duo)(duo)(duo)(duo)。如用(yong)立方氮化(hua)(hua)(hua)硼磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)料(liao)(liao)(liao)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)鈦(tai)合(he)金時(shi),磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)效(xiao)率比(bi)用(yong)白(bai)玉剛磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)料(liao)(liao)(liao)砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)提(ti)高幾(ji)十倍(bei)(bei)。磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)料(liao)(liao)(liao)粒(li)度(du)(du)(du)組(zu)織(zhi)相同(tong)(tong)前(qian)提(ti)下,磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)料(liao)(liao)(liao)愈(yu)(yu)細(xi)(xi),砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)單位周長內磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)粒(li)度(du)(du)(du)數(shu)愈(yu)(yu)多(duo)(duo)(duo)(duo),愈(yu)(yu)均(jun)勻,氣孔(kong)數(shu)目也(ye)愈(yu)(yu)多(duo)(duo)(duo)(duo),但單個氣孔(kong)體積就(jiu)愈(yu)(yu)小,相同(tong)(tong)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)參數(shu)下,細(xi)(xi)砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)容(rong)易(yi)堵(du)塞(sai)(sai)。半精(jing)(jing)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)精(jing)(jing)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)時(shi),切(qie)入(ru)次數(shu)多(duo)(duo)(duo)(duo),切(qie)入(ru)量(liang)小,溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)低,堵(du)塞(sai)(sai)輕,常選(xuan)(xuan)擇細(xi)(xi)砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)。粗磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)時(shi),切(qie)入(ru)量(liang)大(da)(da),磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)高,堵(du)塞(sai)(sai)孔(kong)隙磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑(xie)、熔(rong)(rong)結(jie)物(wu)多(duo)(duo)(duo)(duo),應(ying)選(xuan)(xuan)擇粗砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)。粘(zhan)結(jie)劑與(yu)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)指磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)脫落(luo)(luo)難(nan)易(yi)程(cheng)度(du)(du)(du),由粘(zhan)結(jie)劑強度(du)(du)(du)予以保證(zheng),它(ta)們對(dui)砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)堵(du)塞(sai)(sai)影響(xiang)較大(da)(da)。 粘(zhan)結(jie)劑強度(du)(du)(du)愈(yu)(yu)高,砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)愈(yu)(yu)大(da)(da),磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)鈍量(liang)就(jiu)愈(yu)(yu)多(duo)(duo)(duo)(duo),磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)脫落(luo)(luo)前(qian)對(dui)工(gong)(gong)(gong)件(jian)劃擦(ca)、擠(ji)壓(ya)愈(yu)(yu)加嚴(yan)(yan)重(zhong),磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑(xie)更(geng)容(rong)易(yi)機械地填充(chong)到砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)孔(kong)隙去,砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)空隙磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑(xie)加劇了(le)(le)砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)對(dui)工(gong)(gong)(gong)件(jian)材料(liao)(liao)(liao)摩擦(ca)、擠(ji)壓(ya),同(tong)(tong)時(shi)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑(xie)這個過程(cheng)得以強化(hua)(hua)(hua),這個過程(cheng)還(huan)伴隨產生(sheng)更(geng)多(duo)(duo)(duo)(duo)摩擦(ca)熱,摩擦(ca)熱為粘(zhan)結(jie)性(xing)(xing)堵(du)塞(sai)(sai)提(ti)供熔(rong)(rong)結(jie)物(wu)。因此砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)越(yue)高,堵(du)塞(sai)(sai)越(yue)嚴(yan)(yan)重(zhong)。所以磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)難(nan)加工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)件(jian)材料(liao)(liao)(liao)時(shi),應(ying)選(xuan)(xuan)擇軟(ruan)一(yi)(yi)點砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)。砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)組(zu)織(zhi)砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)組(zu)織(zhi)反映了(le)(le)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)料(liao)(liao)(liao)、粘(zhan)結(jie)劑、氣孔(kong)之(zhi)(zhi)間比(bi)例關(guan)系,組(zu)織(zhi)愈(yu)(yu)密,氣孔(kong)比(bi)例就(jiu)愈(yu)(yu)小,切(qie)削(xue)刃間隔距離(li)也(ye)愈(yu)(yu)小,砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)更(geng)容(rong)易(yi)堵(du)塞(sai)(sai)。含有(you)53%磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)比(bi)含49.2%磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)平(ping)均(jun)堵(du)塞(sai)(sai)量(liang)要高兩倍(bei)(bei),含45%磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)比(bi)含49.2%磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)平(ping)均(jun)堵(du)塞(sai)(sai)量(liang)要少(shao)一(yi)(yi)半。磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)難(nan)加工(gong)(gong)(gong)材料(liao)(liao)(liao)時(shi)應(ying)選(xuan)(xuan) 擇組(zu)織(zhi)號為7-8級砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)。
三(san)、無心磨(mo)(mo)(mo)(mo)床屑(xie)形成(cheng)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削過程一個(ge)復雜多因素、多變量共同(tong)作(zuo)用過程,其目通過切(qie)除一定量工件(jian)材(cai)(cai)料獲得較高(gao)表面(mian)質量精(jing)度(du)。砂(sha)輪(lun)(lun)一個(ge)由(you)磨(mo)(mo)(mo)(mo)料、結(jie)合劑經(jing)壓(ya)坯、干(gan)燥、燒結(jie)而(er)成(cheng)疏松體,其單個(ge)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒就一把微(wei)(wei)小切(qie)削刃,有(you)很大負(fu)前角刃口鈍圓(yuan)半徑。高(gao)速運動磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒經(jing)過滑(hua)擦、耕(geng)犁后(hou)切(qie)入工件(jian)。切(qie)削層材(cai)(cai)料有(you)明顯(xian)沿剪切(qie)面(mian)滑(hua)移(yi)后(hou)形成(cheng)短(duan)而(er)薄切(qie)屑(xie),這(zhe)些(xie)磨(mo)(mo)(mo)(mo)屑(xie)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削區內(nei)被(bei)加熱到很高(gao)溫(wen)度(du)(如(ru)碳鋼材(cai)(cai)料可(ke)達到1200K以(yi)上(shang)),然后(hou)被(bei)氧化(hua)熔化(hua),隨(sui)后(hou)固化(hua)成(cheng)微(wei)(wei)粒球體,球體面(mian)上(shang)還(huan)有(you)某些(xie)叉(cha)枝(zhi),這(zhe)種球狀磨(mo)(mo)(mo)(mo)屑(xie)一種主要(yao)磨(mo)(mo)(mo)(mo)屑(xie)形式。磨(mo)(mo)(mo)(mo)削不銹鋼Cr20Ni24Si4Ti時,通過掃描(miao)電子(zi)顯(xian)微(wei)(wei)鏡,發現(xian)大量球狀磨(mo)(mo)(mo)(mo)屑(xie),當然還(huan)伴隨(sui)著(zhu)帶狀、節狀磨(mo)(mo)(mo)(mo)屑(xie)以(yi)及灰燼,這(zhe)些(xie)磨(mo)(mo)(mo)(mo)屑(xie)有(you)不少部(bu)分將會填(tian)充到砂(sha)輪(lun)(lun)氣孔,依附磨(mo)(mo)(mo)(mo)料四周 ,引(yin)起(qi)砂(sha)輪(lun)(lun)堵塞,導(dao)致(zhi)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削精(jing)度(du)下降,燒傷(shang)工件(jian),縮短(duan)砂(sha)輪(lun)(lun)壽(shou)命。
四、磨削條件影響砂輪線速度砂輪線速度影響比較復雜,當砂輪從28.8m/s提高到33.6m/s時速度只提高了16%,而堵塞 量增加了三倍。因為砂輪線速度增加使磨粒最大切深減小,切屑截面積減小,同 時切削次數磨削熱增加,使得堵塞量增加。但當砂輪線速度高到一定程度時(如達到50 m/s以上),砂輪堵塞量反而大大下降。因此磨削加工時選擇砂輪速度最好避開20m/s至50m/s這個速度。工件速度實驗表明,工作速度提高一倍,砂輪堵塞量增加三倍。因為工件速度愈高,磨粒負荷愈大, 磨粒切(qie)入(ru)深度(du)就愈淺,切(qie)屑截面積變(bian)小,當(dang)(dang)磨削厚度(du)增(zeng)大,磨粒鈍化加重,加大砂(sha)(sha)(sha)輪對工件 磨削層(ceng)擠壓,相當(dang)(dang)于砂(sha)(sha)(sha)輪特性變(bian)硬(ying),因(yin)而會加劇砂(sha)(sha)(sha)輪堵塞。
磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)方式磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)方式上,凡增(zeng)大(da)砂輪(lun)(lun)與(yu)(yu)工(gong)件(jian)(jian)接觸(chu)面(mian)積(ji)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)均(jun)會加(jia)劇(ju)砂輪(lun)(lun)堵(du)(du)塞(sai)(sai)(sai)(sai)。這因為砂輪(lun)(lun)與(yu)(yu)工(gong)件(jian)(jian)接觸(chu)面(mian)積(ji)大(da),磨(mo)(mo)(mo)粒切(qie)削(xue)(xue)刃會同一(yi)磨(mo)(mo)(mo)痕上多(duo)次(ci)劃擦,使工(gong)件(jian)(jian)上磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)層強化(hua)加(jia)劇(ju),冷(leng)卻液(ye)(ye)(ye) 又難以(yi)進入磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)區,磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)熱量(liang)(liang)多(duo)、溫度高(gao),為堵(du)(du)塞(sai)(sai)(sai)(sai)創造條件(jian)(jian),易(yi)產(chan)(chan)生化(hua)學粘著性堵(du)(du)塞(sai)(sai)(sai)(sai)嵌入性堵(du)(du)塞(sai)(sai)(sai)(sai)。如(ru)端(duan)磨(mo)(mo)(mo)比(bi)(bi)周磨(mo)(mo)(mo)易(yi)堵(du)(du)塞(sai)(sai)(sai)(sai),橫向切(qie)入磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)比(bi)(bi)縱向磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)堵(du)(du)塞(sai)(sai)(sai)(sai)嚴重。 徑(jing)向切(qie)入量(liang)(liang)徑(jing)向切(qie)入量(liang)(liang)對(dui)砂輪(lun)(lun)堵(du)(du)塞(sai)(sai)(sai)(sai)影(ying)響呈駝峰趨勢(shi)。當徑(jing)向切(qie)入量(liang)(liang)較小時,(ap<0.01mm)產(chan)(chan)生堵(du)(du)塞(sai)(sai)(sai)(sai)現(xian) 象,隨著切(qie)入量(liang)(liang)增(zeng)加(jia),平(ping)均(jun)堵(du)(du)塞(sai)(sai)(sai)(sai)量(liang)(liang)也增(zeng)加(jia),當切(qie)入量(liang)(liang)大(da)到(dao)一(yi)定程(cheng)度(ap=0.03mm)時,堵(du)(du)塞(sai)(sai)(sai)(sai) 量(liang)(liang)又呈減(jian)小趨勢(shi),之后(hou)(hou)隨著切(qie)入量(liang)(liang)繼續增(zeng)加(jia)(達ap=0.04mm) 時,堵(du)(du)塞(sai)(sai)(sai)(sai)量(liang)(liang)又急劇(ju)上升。 磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)液(ye)(ye)(ye)不同磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)液(ye)(ye)(ye)對(dui)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)效果影(ying)響很(hen)大(da),目前通用乳(ru)(ru)化(hua)液(ye)(ye)(ye)含有大(da)量(liang)(liang)礦物(wu)油油性添加(jia)劑,稀釋后(hou)(hou)呈水包油乳(ru)(ru)白(bai)色液(ye)(ye)(ye)體,它比(bi)(bi)熱容導熱系數小,劇(ju)烈摩擦過(guo)程(cheng)很(hen)容易(yi)造成砂輪(lun)(lun)與(yu)(yu)工(gong)件(jian)(jian)間粘附(fu)磨(mo)(mo)(mo)損擴散磨(mo)(mo)(mo)損,使砂輪(lun)(lun)堵(du)(du)塞(sai)(sai)(sai)(sai),磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)力增(zeng)大(da),最后(hou)(hou)引起磨(mo)(mo)(mo)料過(guo)早破碎脫落,使磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)比(bi)(bi)降低。因此,選用優良(liang)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)液(ye)(ye)(ye)對(dui)改(gai)善磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)性能有重要作用。
總之,砂(sha)(sha)輪粒度(du)、硬(ying)度(du)、組織(zhi)、砂(sha)(sha)輪速度(du)、工(gong)件速度(du)、磨(mo)削(xue)方式、切削(xue)深(shen)度(du)及(ji)磨(mo)削(xue)液等磨(mo)削(xue)功程諸(zhu)現(xian)象及(ji)磨(mo)削(xue)結果主要(yao)參(can)數(shu)(shu)。因(yin)(yin)彼,對影(ying)響(xiang)砂(sha)(sha)輪堵塞等各種(zhong)因(yin)(yin)葷進(jin)行分析研究,對磨(mo)削(xue)用量等參(can)數(shu)(shu)進(jin)行單(dan)因(yin)(yin)葷、多因(yin)(yin)葷實驗,建立優(you)化(hua)合理磨(mo)削(xue)參(can)數(shu)(shu)并總結入規律(lv),指導生產(chan)一(yi)種(zhong)有效(xiao)方法(fa),也磨(mo)削(xue)加工(gong)技術應該重點研究內容之一(yi)。