三研讲述影响磨床加工表面粗糙度的因素及其改善措施

三研讲述影响磨床加工表面粗糙度的因素及其改善措施
1. 与磨削砂轮有关的因素
主要是砂轮的粒度、硬度以及对砂轮的修整等。
砂轮的粒度越细，则砂轮单位面积上的磨粒数越多，磨削表面的刻痕越细，表面粗糙度值越小。但粒度过细，砂轮易堵塞，使表面粗糙度值增大，同时还易产生波纹和引起烧伤。
砂轮的硬度是指磨粒受磨削力后从砂轮上脱落的难易程度。砂轮太硬，磨粒磨损后还不能脱落，使工件表面受到强烈的摩擦和挤压，增加了塑性变形，表面粗糙度值增大，同时还容易引起烧伤；砂轮太软，磨粒易脱落，磨削作用减弱，也会增大表面粗糙度值，所以要选合适的砂轮硬度。
砂轮的修整质量与所用修整工具、修整砂轮的纵向进给量等有密切关系。砂轮的修整是用金刚石除去砂轮外层已钝化的磨粒，使磨粒切削刃锋利，降低磨削表面的表面粗糙度值。另外，修整砂轮的纵向进给量越小，修出的砂轮上的切削微刃越多，等高性越好，从而获得较小的表面粗糙度值。
2. 工件材质有关的因素
包括材料的硬度、塑性、导热性等。
工件材料的硬度、塑性、导热性对表面粗糙度有显著影响。铝、铜合金等软材料易堵塞砂轮，比较难磨。塑性大、导热性差的耐热合金易使砂粒早期崩落，导致磨削表面粗糙度值增大。
3. 加工条件有关的因素
包括磨削用量、冷却条件及工艺系统的精度与抗振性等。
磨削用量有砂轮速度、工件速度、磨削深度和纵向进给量等。提高砂轮速度，就可能使表层金属塑性变形的传播速度跟不上磨削速度，材料来不及变形，从而使磨削表面的表面粗糙度值降低示。工件速度增加，塑性变形增加，表面粗糙度值增大。磨削深度和纵向进给量越大，塑性变形越大，从而增大了表面粗糙度值。砂轮磨削时温度高，热的作用占主导地位，因此切削液的作用十分重要。采用切削液可以降低磨削区温度，减少烧伤，冲去落的砂粒和切屑，以免划伤工件，从而降低表面粗糙度值。但必须选择适当的冷却方法和切削液。
此外，对于外圆磨床、内圆磨床和平面磨床，其机床砂轮的主轴精度、进给系统的精度和平稳性、整个机床的刚度和抗振性等，都和表面粗糙度有密切关系。
二、砂轮的修整技巧
修锐是一个将超硬磨粒砂轮的磨粒修磨锋利的处理过程。在这一过程中，需往除磨粒间的结合剂和磨钝的砂轮磨粒，使具有很强磨削性能的砂轮磨粒**结合剂之外，形成锐利的切削刃。修锐也必须从砂轮表面的气孔中，往除微小的材料，防止作用于砂轮上的磨削力增大，砂轮上的磨削力增大，将会引起振动和造成零件表面烧伤。
没有适当的修锐，即使是较好的砂轮也不可能获得加工零件的高质量和尺寸一致性。实际上，当你投资了高质量的砂轮，为了获得高的磨削性能，很好地修整它们就显得非常重要。
整形可以说是砂轮预备工作的一部分，它与普通砂轮的修锐同时进行。对于超硬磨料砂轮，两道工序是分开进行的，首先对砂轮进行整形。在使用超硬磨料砂轮磨削中，整形是使用整形工具或滚轮进行，修锐经常是使用一个陶瓷结合剂的修整棒，在整形完成后，对砂轮进行修锐处理。
在砂轮包括整形与修锐的修整之前，保证主轴轴承在一定的温度下(如通常的砂轮磨削状态)是很重要的。这样可避免损伤零件几何外形以及砂轮和修整工具的非正常磨损。对于修整用的工具必须小心处理，由于它一般由质硬、耐磨但又很脆的金刚石材料制成，且对因稍微碰撞、受力引起微小裂纹和破碎都非常敏感。
由于金刚石整形器本身就是一把刀具，需保持非常锋利。使用一个磨钝了的修整工具来修整砂轮表面，会使砂轮变钝。为了保持一个高质量和锋利的金刚石修整工具，每隔一定时间，需要1/8圈地旋转单点或带锥尖的修整工具。旋转次数可根据修整情况决定，根据经验，较少天天旋转一次。对于凿子头和成型的修整工具，一般需在它们磨钝前180°地旋转一次。
大多数外圆磨床是将零件和砂轮置于一个水平线上。零件外圆的较高点与砂轮外圆的较高点称为零件/砂轮接触点，金刚石修整工具应尽可能地在接近零件/砂轮接触点处修整砂轮。对于内圆磨床用砂轮，将金刚石修整工具接近砂轮外圆的较高点(即磨孔时零件/砂轮接触点)进行修整，这一点更为重要。
采取微量修整
为减少修整时间，好象总存在一种想选择大些修除深度的诱惑。这是一种较其错误的想法。必须选择较合适的修除深度对砂轮进行修整。选择太大的修除深度，会产生高的切削温度，减少修整器的使用寿命，还会将有用的砂轮层切除。良好结果是使修整器和砂轮两者受损，适得其反。较佳的修整量为经几次修除后，既能恢复砂轮的几何外形，又能恰好产生出良好的磨削锋刃为准则。使用单点修整工具，应以10-15o的轴心线倾斜角接触砂轮的直径方向。这样将使单点修整工具在定期转动时，产生一个削尖的作用。以多点接触的修整工具不需要倾斜这一角度。改为用修整工具的整个端面与砂轮表面接触。
横向移动速度是修整工具在修整中通过砂轮表面的速度。它对加工零件要求的表面粗糙度和金属切削率都起有关键的作用。横向移动速度太慢，将会堵塞砂轮，损害零件的表面粗糙度和金属切削率。太慢的横向移动速度还可以引起砂轮振动和烧伤零件表面。均匀较快的横向移动速度能修整出好的砂轮表面，进步砂轮的磨削性能，增加磨削效率，降低零件表面粗糙度。
保持冷却
适当地使用冷却液，能加快修整速度和进步修整效率。根据经验，选用一股3/8英寸直径的冷却液，能够从修整器上排除大量热量，延长修整器的使用寿命。当金刚石修整工具通过砂轮时，安装一个冷却液喷管，布满整个砂轮表面或不断地加注冷却液到金刚石修整工具。当修整工具与砂轮接触开始修整后，决不答应修整工具，从冷却液中退出。否则会使金刚石修整工具，在冷、热的较端温度变化下，产生裂纹或破裂。
使用过滤器对冷却液进行高精度过滤，能避免污垢或切屑在冷却液中的多次循环。被污染的冷却液能够使砂轮很快磨损，增加砂轮的修整次数。只有在干式磨削时(只有在这种情况下，可以中断对金刚石修整工具的冷却)，才对砂轮采取干式修整。在天天放工前，关掉冷却液后，让砂轮空转几分钟。这样可以防止砂轮破裂。
振动是修整的大敌
在砂轮修整中，有效地减小振动，避免在砂轮表面留下修整痕迹、碰撞和损坏修整工具等，是至关重要的。这意味着还必须保持砂轮平衡，这是砂轮本身的结构特点所决定的。密度的不均匀和整个砂轮几何外形的好坏，都会影响一个砂轮的固有平衡。因此选择一个高质量的砂轮也是很重要的。假如是一个高质量的砂轮，只需妥当的安装即能保持砂轮很好的平衡。按照砂轮制造商的出厂说明，砂轮上标有一个向上箭头，它表明砂轮经粗平衡后的轻端方位。然后用户可以根椐箭头指示，留意修整砂轮，使其达到动态平衡。冷却液均匀地加注，有时也能帮助砂轮保持平衡。
为了进一步地避免振动，需保证修整工具牢固地夹紧在夹座上和保持较小的悬垂量，以保证修整工具有足够的刚性。假如金刚石工具没有牢固夹紧，就会引起振动、产生噪音，在零件表面产生波纹，拉伤零件表面和损坏修整工具。
一个超硬磨粒砂轮在开始磨削前，必须进行整形与修锐。遵循本文介绍的经验，将帮助你的砂轮产生出较隹的磨削效果。