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金刚砂磨料磨具磨削特点与原理

  • 磨削的特点
    金刚砂砂轮表面上同时参加切削的有效磨粒数不确定
    砂轮工作表面的磨粒数很多,相当于一把密齿刀具。据统计规律,不同粒度和硬度的砂轮,金刚砂磨粒数为60-1400颗/cm2。但是,在磨削过程中,仅有一部分磨粒起切削作用。另一部分磨粒只在工作表面刻划出沟痕,还有一部分磨粒仅与工件表面滑擦。根据砂轮的特性及工作条件不同,有效磨粒约占砂轮表面总磨粒数的10%-50%。
  • 磨刃的前角多是负前角
    一般前角rg=-15°-60°。由研究可知,刚玉磨料砂轮经修整后的平均磨刃前角-ag=-80°。用金刚砂刚玉砂轮磨削,当单位时间、单位砂轮宽度金属磨除率Z`w达500mm3/(min·mm)后,再测量其前角,可发现前角发生了变化,如图3-4所示,此时rg=-85°且随着Z`w的增加,负前角数值的分散范围变小。
  • 一颗磨粒切下的磨屑体积很小
    磨削层厚度为10-4 -- -10-2mm,切下的体积不大于10-3 -- 10-5mm3,约为铣削时每个刀齿所切下体积的1/4000-1/5000。根据尺寸效应原理,在磨粒磨削层厚度非常小时,单位磨削力很大。由实验得出磨削、微量铣削及微量车削条件下的磨削厚度ae与单位磨削能Er(磨削层内部剪切所需的能量)的关系如图3-5所示。磨削厚度越小,单位磨削能越大。单位磨削能Er与磨削厚度ae的关系可用式(3-1)表示:Er=k/ae 式中k--常数。
  • 磨削速度很高
    一般砂轮线速度vs=15-80m/s。因此,金刚砂磨粒与被加工材料的接触时间极短,为10-4 - 10-6s。在极短时间内产生大量磨削热使磨削区产生高温(400-1000℃),因而磨削淬火钢工件易烧伤,产生残余应力及裂纹。此外,磨削区的高温也会使磨粒发生物理化学变化,造成氧化磨损和扩散磨损等,减弱了金刚砂磨料磨粒的切削性能。
  • 磨削加工的力比值(法向磨削力Fn与切向磨削力Ft之比)较大
    一般Fn/Ft=3-14,而车削力比值只有0.5左右。
  • 砂轮有自锐作用
    在切削加工中,如果刀具磨损,切削就无法正常地进行下去,必须重新刃磨刀具。磨削的情况则不同,因为砂轮上的切削刃由硬质材料的磨粒尖端形成。当磨粒的微刃变钝时,作用在磨粒上的力增大,使金刚砂磨料局部被压碎形成新的微刃或整粒脱落露出新的磨粒微刃来工作。这种重新获得锋锐切刃的作用称为自锐作用。
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