研磨是使用研具、游離磨料對被加工表面進行微量加工的精密加工方法,將研具表面嵌入磨料或敷涂磨料并添加潤滑劑,在一定的壓力作用下,使研具與工件接觸并做相對運動,通過磨料作用,從工件表面切去一層極薄的切屑,使工件具有精確的尺寸、準確的幾何形狀和較低的表面粗糙度,這種對工件表面進行的精密加工方法叫做研磨。
研磨過程中,工件與研具的接觸面積由小到大,適當?shù)卣{整研磨壓力,可以獲得較高的效率和較低的表面粗糙度。但是研磨的壓力不能太大,若研具硬度較高而研磨壓力太大時,磨粒很快被壓碎,使切削能力降低。特別是在干研磨時,當研具硬度較低而研磨壓力過大時,磨粒會被大量嵌進研具表面,使切削能力大大增強,但因研磨動作加劇而導致工件和研具受熱變形,直接影響到研磨質量和研具的壽命。反之,研磨的壓力也不能太小,壓力太小會使切削能力降低,同時生產效率也降低。在一定范圍內,研磨壓力與生產效率成正比。
在研磨過程中,被加工表面發(fā)生復雜的物理、化學作用,其主要作用如下。
1)微切削作用。在研具和被加工表面作相對運動時,磨料在壓力作用下,對被加工表面進行微量切削。在不同加工條件下,微量切削的形式不同。當研具硬度較低、研磨壓力較大時,磨??设偳兜窖芯呱袭a生刮削作用,這種方式有較高的研磨效率;當研具硬度較高時,磨粒不能鑲嵌到研具上,磨粒在研具和被加工表面之間滾動,以其銳利的尖角進行微切削。在研磨脆性材料時,除滑動切削作用和滾動切削作用作用外,磨粒在壓力作用下,使加工面產生裂紋,隨著磨粒的運動,裂紋不斷地擴大、交錯,以致形成碎片,成為切屑脫離工件。
2)擠壓塑性變形。鈍化的磨粒在研磨壓力作用下擠壓被加工表面的粗糙突峰,使突峰趨向平緩和光滑,被加工表面產生微擠壓塑性變形。
3)化學作用。在濕研磨時,所用的研磨劑內除了有磨粒外,還常加有油酸、硬脂酸等酸性物質,這些物質會使工件表面產生一層很軟的氧化物薄膜,鋼鐵材料成膜時間只要0.05s,氧化膜厚度約2~7nm。凸點處的薄膜很容易被磨粒去除,露出的新鮮表面很快地繼續(xù)被氧化,繼續(xù)被去掉,如此循環(huán),加速了去除的過程,提高了研磨效率。
研磨壓力一般取O.0l一0.5MPa。一般手工粗研磨的壓力約為0.1—0.2MPa;精研磨的壓力約為0.0l~0.05MPa。對于機械研磨來說,因機床開始起動時摩擦力很大,研磨壓力可調小些,在研磨過程中,可調到某一定值,研磨終了時,為獲得高精度,研磨壓力可再減小些。在所用壓力范圍內,工件表面粗糙度是隨著研磨壓力的降低而降低的。當研磨壓力在0.04~0.2MPa范圍內時,對降低工件表面粗糙度收效較為顯著。一般對較薄的平面工件,允許的最大壓力以0.3MPa為好。
在一定條件下,提高研磨速度可以提高研磨效率。但是,如果工件的加工精度要求很高,采用較高的研磨速度進行研磨則不能得到令人滿意的效果。較高的研磨速度的缺點如下。
1)將產生較高的熱量,使精度降低。
2)使研具表面較快地磨損,從而影響工件的幾何形狀和精度。
3)對圓盤研磨來說,可使研磨盤外圈與內圈的速度差增加,因研磨量與研磨所走的路程成正比,所以經常是外圈的研磨量大于內圈的研磨量。
合理地選擇研磨速度應考慮加工精度、工件的材質、硬度、研磨面積等,同時也要考慮研磨的加工方式等多方面因素。一般研磨速度應在10~150m/min之間;對于精密研磨來說,其研磨速度應選擇在30m/rain以下;一般手工粗研磨每分鐘約往復40~60次;精研磨每分鐘約往復20~40次。
研磨時問和研磨速度這兩個研磨要素是密切相關的,它們都同研磨中工件所走過的路程成正比。在研磨的初始階段,因有工件的原始粗糙度及幾何形狀誤差,工件與研具接觸面積較小,使磨粒壓下較深。隨著研磨時問增加,磨粒壓下漸淺,通過工件橫截表面的磨粒增多,工件幾何形狀誤差的消除和表面粗糙度的改善較快,而后工件與研具上的磨粒接觸較多,此時磨粒壓下深度較淺,各點切削厚度趨于均勻,則逐步緩慢下來。研磨時問再加長,超過一定的研磨時問之后,磨粒鈍化得更細,壓下更淺,切削能力也更低了,并逐漸趨向穩(wěn)定,不僅加工精度趨向穩(wěn)定不再提高,甚至會因過熱變形而喪失精度,并使研磨效率降低。 ‘
對粗研磨來說,為獲得較高的研磨效率,其研磨時問主要根據磨粒的切削快慢來決定。對精研磨來說.研磨時間在l一3min范圍,對研磨效果的改變已變緩,超過3min,對研磨效果的提高沒有顯著變化。為提高研磨效率,縮短總的研磨時間,對每種粒度的磨料所對應的最佳研磨時應嚴格控制。
總結:研磨過程中工件與研具的接觸面積由小到大,適當?shù)卣{整研磨壓力,可以獲得較高的效率和較低的表面粗糙度。中國鑄造網建議大家一定要了解研磨鑄造的本質,提高研磨的效率。