缓进给磨削
缓进给磨削时强力磨削的一种,又称背吃刀量缓进给磨削或蠕动磨削。其加工特点是大的背吃刀量和微小的工作进给。与普通磨削相比背吃刀量可达1~30mm,约为普通磨削的100~1000倍,工作进给速度约为(5~300)mm/min。磨削工件,经一次或数次行程 即可磨到所要求的尺寸和形状精度。缓进给磨削适于磨削高硬度、高韧性材料,如耐热合金钢、不锈钢、高速钢等的形面和沟槽。其加工精度可达2~5μm,表面粗糙度可达Ra(0.63~0.16)μm,加工效率比普通磨削高1~5倍。
缓进给磨削的特点如下:
(1) 背吃刀量大,砂轮与工件接触弧长(如下图所示),金属磨除率高;由于背吃刀量大,工件往复形成次数少,节省了工作台换向时间及空磨时间,可充分发挥机床和砂轮的潜力,提高生产率。
两种磨削方式对比
(a)普通平面往复磨削;(b)大背吃刀量缓进给磨削
(2) 砂轮磨损小。由于进给速度低,磨削厚度薄,单颗磨粒所承受的磨削力小,磨粒脱落和破碎减少;工作台往复形成次数少,砂轮与工件撞击次数少,加上进给缓慢,减轻了砂轮与工件边缘的冲击,使砂轮能在较长时间内保持原有精度。
(3) 由于单颗磨粒承受的磨削力小,所以磨削精度高和表面粗糙度低。同时因砂轮轮廓形保持性好,加工精度比较稳定。此外,接触弧长可使磨削振动衰减不易产生磨削裂纹,减少颤振,使工件表面波纹度及表面应力小,不易产生磨削裂纹。
(4) 由于接触面积大,参加磨削磨粒数多,总磨削力大,因此需要增大磨床功率。
(5) 接触面大使磨削热增大,而接触弧长使切削液难以进入磨削区,工件容易烧伤。
(6) 经济效果好。由于背吃刀量大,磨削几乎不受工件边摸状况(如氧化皮、铸件的白口层等)的影响,可直接将精铸、精锻的毛坯磨磨削成型,可将车、刨、铣、磨等工序合并为一道工序,从而减少毛坯加工余量、降低工时消耗,节约复杂的成形刀具,缩短生产周期及降低成本。因此在生产中得到较多的应用,但主要用于平面磨床。
(7) 设备成本高。
缓进给磨削砂轮的选择与修整
(一)砂轮的选择
1.磨料
磨料主要根据工件的材料性质选择。磨削一般合金钢和碳钢可选用WA或A磨料。磨削铸造高温合金等难加工材料可采用WA等磨料。
2.粒度
一般选用F46~F60粒度。当成形面圆角小,形面要求精度高级表面粗糙度低,或采用金刚石滚轮修整时,可选细一些。例如磨航空发动机叶片榫齿时,由于圆角小,选用了F80~F100粒度。
3.硬度
为避免磨削表面烧伤,要求砂轮自锐性能好,因此硬度应比普通砂轮软得多。一般选用软级(G-J)砂轮,磨削铸造高温合金等难磨材料,宜选超软级(D、E、F)砂轮。但砂轮越软,形面越不易保持,所以在加工高精度形面是,在不烧伤的前提下,选择偏硬的砂轮。
4.结合剂
缓进给磨削砂轮一般均采用陶瓷结合剂。如在SA或WA砂轮的结合剂中加入0.5%~1.0%的氧化钴,可减少工件表面烧伤及减缓砂轮的磨损。新研制出的聚氨酯结合剂砂轮,磨削时烧伤现象较轻,适用于磨削工具钢、模具钢、非铁金属及铸铁等材料,特别适合于磨削软金属。
5.组织
由于缓进给磨削金属切除率,产生热量多,一般采用大气孔或微气孔的松组织砂轮。常用的砂轮组织号为12~14.
缓进给强力磨削已开始采用CBN砂轮,与普通砂轮磨削相比,可显著提高金属切除率,工件热损伤小,可获得高精度和低粗糙度的表面,而且可显著提高砂轮寿命。CBN砂轮价格昂贵,约为普通砂轮的500倍,但其磨损小、寿命长、效率高。在形面磨削时可节约其成本30%~50%。例如,用缓进给磨削高速钢工件(60HRC),υs为45m/s,背吃刀量3mm,在进给速度为100mm/min时,取得较好的效果。
6.砂轮标准
缓进给磨削砂轮标准与普通磨削砂轮标准基本相同,仅其特性参数范围较窄。例如,砂轮组织号9~14,硬度在G~L范围之间,陶瓷结合剂,其代号VCF。而普通砂轮陶瓷结合剂,其代号为V。
(二)砂轮的修整
缓进给磨削砂轮的常用成形修整方法有钢制滚压轮滚压法及金刚石滚轮磨削法等。
钢制滚压轮修整的优点是滚压轮的制造工艺简单、容易实现、成本低。所以多用于多品种、小批量生产或作砂轮粗修整用。
金刚石滚轮修整砂轮的优点是形面精度保持好、使用寿命长、修整时间短,可实现修整过程自动化。适用于大批量生产、工件形状复杂、精度要求高时修整砂轮。在缓进给磨削中多被采用。
缓进给磨削的砂轮修整,除按普通砂轮修整方法修整外,还应注意以下问题:
(1) 若希望砂轮磨削力强,可选用滚轮与砂轮的修整速比qd=0.8。再在修整刚度允许的条件下,选用较大的修整进给量,无光修。
(2) 若希望磨削表面粗糙度低,可选用qd=0.2~-0.8,再选用较小的修整进给量和30r/min左右的光修转速。
(3) 若希望砂轮寿命长,则采用顺向修整,qd为正值。这时可选用较小的修整速比和较大的修整进给量;或选用较大的修整速比和较小的修整进给量搭配进行。