首页理论教育磨削过程中磨粒的不确定几何形状及其影响：高温、切屑变形等

磨削过程中磨粒的不确定几何形状及其影响：高温、切屑变形等

2023-06-29 理论教育版权反馈

【摘要】：与普通切削加工不同的是，磨粒切削刃的几何形状不确定。图2-31磨粒的磨削过程滑擦阶段。该阶段磨粒与工件间的挤压摩擦加剧，磨削热显著增加，表示磨削进入刻划阶段。在磨削过程中产生的高温作用下，切屑熔化可成为球状或灰烬形态，如图2-32和图2-32所示。磨削温度高，磨削点温度可达1 000 ℃以上，因此，要充分使用切削液。

1.磨削过程

磨削是利用砂轮上无数个微小磨粒的微切削刃对工件表面进行的切削加工。与普通切削加工不同的是，磨粒切削刃的几何形状不确定。由于磨粒是将磨料经机械方法破碎而得，因此它的几何形状通常是：负前角为-85°～-60°；顶角多为90°～120°；刃口楔角为80°～145°，刃端钝圆半径为3～28 μm，且磨粒的切削刃在砂轮上的排列（凹凸、刃距）是随机分布的。磨削的厚度非常薄，通常为几个微米，磨削速度很高（1 000～7 000 m/min），磨削点的瞬时温度高（1 000 ℃），能耗大（是车削的20 倍，当去除同体积材料时）。

单个磨粒的磨削过程大致分为滑擦、刻划和切削三个阶段，如图2-31所示。

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图2-31　磨粒的磨削过程

（1）滑擦阶段。在滑擦阶段，磨粒切削刃开始与工件接触，由于磨粒有很大的负前角和较大的刃口半径，故切削厚度非常小，只是在工件表面上产生滑擦，工件仅产生弹性变形。磨粒继续前进时，随着挤入深度增大而与工件间的压力逐步增大，表面金属由弹性变形逐步过渡到塑性变形。

（2）刻划阶段。工件材料开始产生塑性变形，此时磨粒切入金属表面，因金属的塑性变形，磨粒的前方及两侧出现表面隆起现象，工件表面刻划出沟痕。该阶段磨粒与工件间的挤压摩擦加剧，磨削热显著增加，表示磨削进入刻划阶段。

（3）切削阶段。随着切削厚度的增加，在达到临界值时，被磨粒推挤的金属明显地滑移而形成切屑。

磨削塑性材料时，形成带状切屑，如图2-32（a）所示；磨削脆性材料时，形成挤裂切屑，如图2-32（b）所示。在磨削过程中产生的高温作用下，切屑熔化可成为球状或灰烬形态，如图2-32（c）和图2-32（d）所示。

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图2-32　磨屑形态

（a）带状；（b）挤裂状；（c）球状；（d）灰烬状

2.磨削特点

磨粒的硬度很高，如同刀具，能像刀具起切削作用。而高速回转的砂轮，就相当于多刃刀具，能切下很薄的一层金属，得到加工精度和表面质量较高的工件加工表面。磨削加工的特点如下。

（1）能加工硬度很高的材料，如淬火钢、硬质合金、陶瓷和玻璃等材料。但不宜加工塑性较大的有色金属材料。

（2）磨削加工精度高，表面粗糙度小，精度可达IT5～IT6，表面粗糙度小至Ra 0.01～1.25 μm，镜面磨削时可达Ra 0.01～0.04 μm。

（3）磨削速度高，普通磨削速度为30～35 m/s，高速磨削可达45～60 m/s。

（4）磨削温度高，磨削点温度可达1 000 ℃以上，因此，要充分使用切削液。

（5）磨削余量小，磨粒的切削刃很锋利，能够切下数微米厚的金属。

（6）磨削的工艺范围广，可以磨削内圆面、外圆面、平面、螺纹、齿形及各种成形面等，还可用于各种刀具的刃磨。