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磨削磨粒点的平均温度和最高温度

  • 磨削磨粒点的平均温度可以通过磨削条件与传热理论进行以下解析。为了分析问题方便,根据金刚砂磨削情况进行以下假设。
    a.假设砂轮为一直径为ds、宽度为bs的盘状铣刀,在铣刀上分布和砂轮磨粒数相等的切削刃。
    b.切削刃等间隔分布在刀具的外圆周上。
    根据切削原理,单个磨粒切刃切出的最大未变形磨屑厚度agmax和磨屑长度lc可由下面公式计算:
    agmax=2γg vw/vs√ap/ds=2/Nt*vw/vs√ap/ds
    式中ds-砂轮直径;Nt-单位长度的有效磨刃数,Nt=1γg;γg-切削区有效磨刃间距。
    单颗磨屑的体积可由式(Vc=1/2agmaxlcbs=1/Nt*vw/vsapbs)计算;这里产生一磨屑所需的能量E为E=EeVc;其中Ee=vsFt/vwapb;式中b-磨削宽度。将上两式代入得Ee=Ftbs/Ntb;

    假如磨削热传入磨粒的比例系数不随温度变化而变化,那么传入磨粒的热可看成与能量成正比,由此可得出磨粒磨削的平均温度为θ=C FtB/Ntb;由上式可见,磨削磨粒点的平均温度与切向磨削力Ft和磨削砂轮宽度B成正比,与单位长度上的有效磨刃数和工件的宽度成反比,似乎与磨削条件的vs、vw、ap无关。
  • 图3-52给出了用白刚玉、立方氮化硼和金刚石砂轮磨削55钢时的磨粒点的平均温度分布。由图3-52可见:磨削磨粒点的平均温度随着磨削深度的增加变化很小。用白刚玉砂轮磨削平均温度约900℃,金刚砂约600℃,立方氮化硼介于两者之间。同时可见,磨削点的平均温度与砂轮磨料的关系。
    需要说明的是,上述有关磨粒平均温度的最新研究结论与以往由M.C.Shaw等的研究结果是不同的。该问题从理论上如何解释并形成统一看法,有待于进一步研究。
  • 磨削磨粒点的最高温度通过实验研究可以求得(关于理论解析,由于磨削过程十分复杂,使之推证比较困难)。1993年T.Ueda等用三种不同的砂轮(白刚玉、立方氮化硼、金刚砂)对三种不同材料的实验结论指出,磨削点切削磨粒的最高温度大约等于磨削钢质工件材料熔点的温度。图3-53所示为磨削时磨粒上的温度与频率数的关系。
    由图3-53并结合图3-40和图3-41可以看出:磨削磨粒点最高温度与磨削参数的关系和平均温度的变化大致相同,最高磨削温度随磨削深度增加略呈现增大趋势。在ap=0.04mm时θmax达到1300℃以上。考虑到所采用的测量方法(图3-72),测点与磨削点的时间滞后性(约几毫秒)所带来的温度误差,通过对其补偿可知,磨粒磨削点的实际磨
    削温度可达到1500℃左右,这种温度相当接近钢的熔点温度1520℃,因此可以认为磨削磨粒点最高温度的极限是工件材料的熔点温度。从最高温度与工件速度的关系可以看出,随着vW的增加,θmax几乎不变,而随着vs的增加θmax减少。这种规律同平均温度的计算也几乎是一致的。
  • 关于磨削磨粒点的最高温度接近于被磨材料的熔点温度这一事实,在1984年Shaw等也做出了同样证实。
    这样,从Vw、θmax和θ的关系可得出重要结论,即采用高速磨削比低速磨削对砂轮的磨削特性更有利。
  • 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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