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金刚砂磨削热的产生与传散研究

  • 金属切削时所做的功几乎全部转化为热能,这些热传散在切屑、刀具和工件上。对于车削和铣削等加工方式,有70%-90%的热量聚集在切屑上流走,传入工件的占10%-20%,传入刀具的则不到5%。但是金刚砂磨削加工与切削加工不同,由于被切削的金属层比较薄,有60%-95%的热最被传入工件,仅有不到10%的热量被磨屑带走。这些传入工件的热量在磨削过程中常来不及穿入工件深处,而聚集在表面层里形成局部高问。工件表面温度常可高达1000℃以上。在表面形成极大的温度梯度(可达600-1000℃/mm)。所以磨削的热效应对工件表面质量和使用性能影响极大。特别是当温度在界面上超过某一临界值时,就会引起表面的热损伤(表面的氧化、烧伤、残余应力和裂纹),其结果将会导致零件的抗磨损性能降低、应力锈蚀的灵敏性增加、抗疲劳性变差,从而降低了零件的使用寿命和工作可靠性。此外,磨削周期中工件的累积温升,也常导致工件产生尺寸精度和形状精度误差。
  • 另一方面,磨削区的磨削热,不仅影响到工件,也影响到砂轮的使用寿命。因此,研究金刚砂磨削区的温度在工件上的分布状况,研究磨削时砂轮在磨削区的有效磨粒的温度,研究磨削烧伤前后磨削温度的分布特征等,是研究磨削机理和提高被磨削零件的表面完整性的重要问题。
  • 磨削热来源于磨削功率的消耗。磨削加工时,磨除单位体积(或质量)金属所消耗的能量称为磨削比能Ee,单位为N·m/mm3或J/mm3,用公式表示,即Ee=(vs±vw)Ft/vwapb=vsFt/vwapfa
    公式中逆磨取“+”号,顺磨取“-”。
  • 磨削能量除了极少部分消耗于新生面形成所需的表面能、残留于表层和磨屑中的应变能和使磨屑流走的动能外,绝大部分消耗在加热工件、砂轮和磨屑及辐射散逸。金刚砂普通磨削与切割磨削时磨削热的传热分别如图3-40和图3-41所示,图中箭头表示了热的传导方向和工件表面层下温度分布的等温线。
  • 一般来说,普通磨削磨削比能为20-60J/mm3,而切割磨削磨削比能则为10-30J/mm3。显然普通磨削的热量较大,切割磨削时,由于磨屑厚度较大,耗于金刚砂磨屑形成的比能较小,传到工件上的热量也就相应减少了。但是从热传散的模型来看,切割磨削的热集中在砂轮的前方,在接触处温度最高,如果切割磨削的切入进给速度选择不当,将会有大量的热传入工件。当进给速度太低时,磨削热向工件深处的传热速度将超过砂轮的切入速度,工件温度将会迅速提高。当进给速度选择适当时,大部分预热的材料将会迅速切去,可以避免热向工件内部传递,这也就是切割磨削可以取很高的切除率而工件并不烧伤的原因。
  • 在热传导模型中,所标注的温度是指工件的平均温度。工件平均温度如何计算,磨削区温度分布具有什么规律,磨削磨粒点温度如何,磨削温度如何测量等问题,均是磨削机理研究的主要问题。
  • 巩义市泰和水处理材料有限公司专业生产各种规格金刚砂、耐磨骨料、除锈砂、金刚砂耐磨地坪、核桃壳磨料、玉米芯磨料产品。
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