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内圆磨削加工

信息来源:moliao.biz  时间:2012-10-25  浏览次数:288


  内圆磨削与外圆和表面磨削是完全不同的。由于孔内加工的砂轮的外形,加工车间必须特别注意砂轮和工件的接触面积,更要注意砂轮与工件之间的关系——砂轮速度,工件速度,砂轮轴的刚性和其他操作因素。
  
  大多数的车间都以为对一个特定的工件来说,选择正确的内圆磨削砂轮只与要磨削的材料有关。然而在很多情况下,这是错误的,Saint-Gobain Abrasives(www.saint-gobain.com)的一位应用工程师Bill Bednarski说。
  
  试想一家车间使用32A氧化铝砂轮(一种非常锋利的单晶体磨粒)来磨削硬质工具钢,然后用同样规格的砂轮来进行内部磨削操作。就会看到震颤和磨削过热的现象。另外为了保证砂轮正常的工作,操作员在加工一个零件时就必须对砂轮做好几次修整。另一方面,如果车间使用25A砂轮(更加易碎的磨粒等级J级,软两级)来进行内圆磨削就会消除震颤和磨削过热,砂轮修整次数也减少到一个零件一次。
  
  但Bednarski说在为内圆磨削选择磨粒和等级时,除了要磨削材料及其硬度外,还有其他几项因素是车间必须考虑的,磨削去除量,磨削精度和表面光洁度,接触面积,砂轮尺寸,工件速度,砂轮速度和操作因素以及磨削系统的刚性。
  
  工件的材料
  
  工件材料的硬度等级和应力裂纹主要影响了磨粒的选择,尺寸和砂轮的等级。硬质材料会抵抗磨粒的渗入而使砂轮很快变钝。因此,更加坚硬的工件材料,更多的操作者会选择更软等级的易碎磨粒砂轮。软等级砂轮的磨料磨粒边钝后会掉下来,暴露出新的磨削颗粒。
  
  下面是几种给定材料的磨料选择
  
  ◆ 氧化铝或CBN磨料砂轮用于高抗拉强度材料,例如碳钢,合金钢和高速钢。
  ◆ 碳化硅或金刚石磨料砂轮用于低抗拉强度的材料,例如铸铁,软青铜和铝,以及硬质合金。
  ◆ 金刚石砂轮用于非金属材料,例如高密度陶瓷,碳化硼,碳化钙和硼硅酸玻璃。
  
  按照断裂特性可以分为三种碳化铝磨料:
  
  ◆ 深色、耐用氧化铝(57A)和单晶体氧化铝(32A)用于钢制零件的一般内部磨削。
  ◆ 白色、易碎氧化铝(38A)非常适合特硬钢的干磨削或轻磨削,因为它的冷却和自修整作用。(当磨削压力增大后易碎磨料会断裂,暴露出锋利的切边)
  ◆ 粉色氧化铝(25A)磨削特性与38A很相似并且显示出很好的外形保持特性。
  
  另外,53A是黑色氧化铝和白色氧化铝的混合,其特性界于57A 和38A之间。
  
  磨削量,磨削精度和表面光洁度
  
  按常规,粗糙的磨粒用于高磨削率,因为这样的砂轮通常允许大的磨削量。但是,如果工件材料是硬制钢或一些其他很难渗入的合金,则应该使用略微精细的磨料,由于与工件有更多的磨削点,砂轮会更加快速的进行磨削。
  
  为保持尺寸精度,非磨削砂轮是很重要的。非磨削砂轮有相当小的压力,并且在精密加工时是非常重要的影响因素。例如,一个内圆需要0.005英寸到0.008英寸的圆角半径,砂轮磨料尺寸应当为100到150。在光洁度操作中,通常是更好的光洁度需要更加精细的磨料尺寸和冷却磨削砂轮。冷却磨削可以使磨削热产生的变形减小到最少,并且可以快速和一致的生产精密零件。
  
  接触面积
  
  与外圆磨削相比,内圆磨削具有更加大的接触面积。尤其在小孔磨削时,因此需要使用比孔略小的砂轮。与工件的接触面大必须使用相对软等级的砂轮,并具有开式结构以提供充足的磨屑清理空间。
  
  关于砂轮的尺寸,过大的砂轮会有低压力和变钝的问题。过大尺寸的砂轮还会阻止冷却液,导致磨削区域非常低的磨屑去除。相反,一个砂轮如果太小就不能有效率的工作,因为没有足够大的磨削面积,并且由于工作在过大压力下会过度磨损。通常,当砂轮的尺寸磨损至原有尺寸的70%时就需要更换他们了。
  
  工件和砂轮的转速以及操作因素
  
  工件相对砂轮旋转越快,更大的力会加在砂轮上,两者中软的一者会起作用。相反,当砂轮尺寸增加时,施加在砂轮的力会减小,相对硬的砂轮的起作用。对Bednarski来说,典型的砂轮速度大约在8,500 sfpm,但可分布于4,500 到 12,500 sfpm。
  
  砂轮转速因素
  
  ◆ 如果可以的话,保持正确的圆周速度并使用不变的表面速度。
  ◆ sfpm = 砂轮 rpm ×砂轮×0.2618
  ◆ 小的砂轮转速会起到“软作用”,而快的砂轮速度会起到“硬作用”
  
  工件速度的经验法则
  
  ◆ 工件速度与砂轮速度的比率应当在25:1和65:1之间。
  ◆ 对于材料硬度为Rc50或者更小:sfpmwheel = sfpmwork ÷ 30。
  ◆ 对于材料硬度为Rc51或者更大:sfpmwheel = sfpmwork ÷ 55。
  
  操作因素
  
  ◆ 对硬度为Rc50或更软的材料来说,横进给率起点为:粗切率使用0.00015 英寸到0.00010英寸的每工件砂轮旋转的去除率。光洁切除率采用0.00005 英寸到0.00003英寸。
  ◆ 对硬度为Rc51或更高的材料来说,横进给率起点为:粗切率使用0.00010 英寸到0.00005英寸的每工件砂轮旋转的去除率。光洁切除率采用0.00005 英寸到0.00003英寸。
  ◆ 震荡率通常为75ipm到125ipm。起点,使用0.2×砂轮宽度× rpmwork
  
  磨削系统刚性
  
  成功的磨削系统需要刚性,选择合适的砂轮轴或主轴是非常必要的。要确定正确的砂轮轴,加工车间必须考虑砂轮磨损。在允许砂轮磨削工件和被修整的前提下选择最短的。
  关于砂轮轴的长度与砂轮轴直径的比率,使用尽可能最短的砂轮轴长度和最大的砂轮轴直径。
  
  ◆ 比率小于3:1会产生可靠的性能和最短的加工时间。
  ◆ 比率界于3:1 到 6:1通常作为边界选择。
  ◆ 比率大于6:1会导致诸如饶度、锥度、震颤和长的加工时间。
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