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磨床精密锻造工艺的发展

随着高精度、高硬度机械零件数量的增加,以及精密铸造和精密锻造工艺的发展,磨床的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。

磨床是各类金属切削机床中品种最多的一类,主要类型有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、无心磨床、工具磨床等。

外圆磨床是使用的最广泛的,能加工各种圆柱形和圆锥形外表面及轴肩端面的磨床。万能外圆磨床还带有内圆磨削附件,可磨削内孔和锥度较大的内、外锥面。不过外圆磨床的自动化程度较低,只适用于中小批单件生产和修配工作。

内圆磨床的砂轮主轴转速很高,可磨削圆柱、圆锥形内孔表面。普通内圆磨床仅适于单件、小批生产。自动和半自动内圆磨床除工作循环自动进行外,还可在加工中自动测量,大多用于大批量的生产中。618磨床

平面磨床的工件一般是夹紧在工作台上,或靠电磁吸力固定在电磁工作台上,然后用砂轮的周边或端面磨削工件平面的磨床;无心磨床通常指无心外圆磨床,即工件不用顶尖或卡盘定心和支承,而以工件被磨削外圆面作定位面,工件位于砂轮和导轮之间,由托板支承,这种磨床的生产效率较高,易于实现自动化,多用在大批量生产中。

不锈钢的种类及磨削加工的特点

添加不同元素将直接影响不锈钢的组织形态,如铁素体形成元素:Cr、Mo、Si、Ti、Nb;奥氏体形成元素:C、N、Ni、Mn、Cu等。其中Cr元素在不锈钢中的含量对不锈钢的抗蚀性和氧化性有至关重要的影响。

目前,不锈钢中同时加入Cr、Ni元素的要占不锈钢总产量的60%以上。

*马氏体不锈钢

*铁素体不锈钢

*奥氏体不锈钢

*奥氏体——铁素体复相不锈钢

*沉淀硬化不锈钢

其中最常见的当数奥氏体不锈钢,大约要占到不锈钢总量的70%。

与结构钢相比,不锈钢导热性差、弹性模量低、伸长率大,而且断面收缩率也大,给加工尤其是磨削加工带来不少困难。其磨削加工的显着特点是极易发生磨削粘附,堵塞磨具,影响磨削效率和磨削质量,甚至造成不锈钢加工和磨具的“两败俱伤”。618磨床

可以预见,在用陶瓷结合剂氧化铝系列磨具或SiC磨具磨削不锈钢时,其磨削热的积蓄影响将大大强于加工普通结构钢之时。高速运动的Al2O3或SiC磨粒“硬质点”,在高温下已变得软化、“黏糊”的不锈钢表面“挂擦”,不锈钢碎屑包裹住磨具表层磨粒的表面,使磨粒的尖锐微刃减少或丧失微切削作用,从而增大磨具表面与不锈钢表面的摩擦,磨削阻力猛增,发热更加严重,粘附、熔焊、堵塞(粘附型、嵌入型复合堵塞)产生。磨具的磨削效率和效果因而迅速下降,甚至可以出现工件与磨具均被烧伤的结果。为了减少堵塞的负面影响,迫使操作者不时停机对磨具进行修整。

至于金刚石磨具的黏、堵主要是由于不锈钢中多有与金刚石晶格对应度高的元素成分,在高温下,它们将把金刚石“反转化”为石墨。此外,坚硬无比的金刚石也极易在“柔软”的不锈钢表面留下深的切割划痕。

当然,现行不锈钢磨削加工不论在磨具、磨床、冷却液、磨削用量方面的差强人意亟需改进,但研究者和生产者针对实际情况,经长期摸索,仍然获得了一些有助于较合理使用传统磨具对不锈钢材料磨削加工的参数,我们把这些参数列在下面,供有意者参考:

精磨ap=0.005mm

CBN磨具是磨削不锈钢材料的理想工具

立方氮化硼(CBN)是已知自然界不存在的物质,是优良的无机非金属材料。它的硬度仅次于金刚石。

很重要一点是,由于CBN磨料坚硬,微刃极其锋利,磨具表面与不锈钢表面的摩擦阻力大大减小,磨削热的产生也相应减少。加之CBN导热率高,化学惰性高,十分有利于减少磨削粘附、熔焊和堵塞的发生,可以长时间保持磨具的锋利度和良好的加工质量,降低单件加工成本,有利于企业增加效益。值得大力推广使用。

传统磨具对不锈钢加工的堵塞产生机制

迄今为止,人们对不锈钢磨削采用的磨具主要还是陶瓷结合剂氧化铝系列磨具(本文不讨论涂附磨具)。其中多为白刚玉,也有采用单晶刚玉或微晶刚玉的,还有少数使用碳化硅或金刚石磨具的。在磨削过程中往往会发生磨削堵塞的问题。

导致磨具堵塞的因素并不单一,本文侧重于从磨削热作用的角度加以讨论。

众所周知,磨削功率的绝大部分会转化为磨削热,它主要消耗于加热被磨削工件(此处为不锈钢)、磨具和磨屑,还有一部分则通过热辐射方式向磨加工现场周边空间散逸。

国内外研究均证实,磨削工件表面的局部区域及工作磨粒的尖端部分瞬间温度可上千度,而不锈钢在700℃时即开始软化。陶瓷是热导率低的材料,不锈钢的导热性也很差。