超精密磨床的磨削工藝
超精密磨床磨削的切屑厚度極小,磨削深度很可能小于材料內(nèi)部的晶粒,從而在磨削過程中使磨粒切刃切入晶粒內(nèi)部,所形成的磨削力會(huì)超過晶體內(nèi)部非常大的原子、分子的結(jié)合力,使磨粒承受的切應(yīng)力變得非常大,有可能接近被磨材料的剪切強(qiáng)度極限。同時(shí),磨粒切刃還受到高溫的影響,這就要求磨粒應(yīng)具有很高的高溫強(qiáng)度和高溫硬度。
超精密磨床磨削時(shí),為了提高磨粒的抗磨損能力以達(dá)到高精度和低的表面粗糙度R。值,一般多采用人造金剛石和立方氮化硼(CBN)磨料砂輪。
關(guān)于超精密磨床磨削超微量切除機(jī)理及切屑形狀可通過單顆粒磨削進(jìn)行分析。
磨粒在砂輪中的分布是隨機(jī)的,磨削時(shí)磨粒與工件的接觸也是無規(guī)律的,從工件上切除的微細(xì)切屑是超微細(xì)粉末。如圖6所示為磨粒切下切屑的部分放大圖。
圖6磨粒切下切屑的部分放大圖
表征單顆粒磨屑形狀的參數(shù)有磨屬長度lg、磨粒切入角曰。及未變形切屑厚度agmax若按外圓磨削幾何學(xué)的圖形計(jì)算一顆磨粒切除的切屑,可將最大未變形切屑厚度以如下公式表示可用兩種方法計(jì)算:一種是按磨粒切翻刃的軌跡近似為圈;另一種是接磨粒切削刃的軌跡近似為越物線。若磨粒切黼刃的軌跡近似為圓,則切屑長度為可計(jì)算出實(shí)際磨削條件下的口及磨粒切入角掃。如表4所示。
項(xiàng)目 | 軸承內(nèi)圓直徑?8mm | 軸承外圈直徑?20mm | 外圓磨削直徑?20mm |
砂輪直徑ds/ram 砂輪轉(zhuǎn)速ns/r·min-11 工件轉(zhuǎn)速ns/r·min-1 最大進(jìn)給轉(zhuǎn)速fa/mm·s-1 作業(yè)周期時(shí)間t/s 砂輪 計(jì)算值 θs/rad θgmax/um | 6 100,000 3,000 25 7 WA180P 0.0025 0.29 | 14 60,000 2,000 33 7 WA180P 0.0014 0.33 | 300 2.000 800 12.5 15 WA80N 0.0032 0.45 |
由表4可見,磨削時(shí),磨粒切下的磨屑厚度非常小,而且磨粒切人角口。也非常小。
磨粒切入角θg是解釋磨削現(xiàn)象的重要參數(shù)之一。由式(2)可知,θg與磨削條件中的工件半徑與砂輪半徑之比 Kr、工件速度與砂輪速度之比Kv及連續(xù)切刃間隔Ase等有關(guān),而與磨削深度口p無關(guān)。
如圖7所示為θg與速度比Kv、半徑倒數(shù)比1/K,的關(guān)系,由該圖也可看出,θg是非常小的,一般在10-1 rad量級(jí):Kr越大,口。越大;Kv=1時(shí),θg達(dá)到最大值。磨粒切入角θg與連續(xù)磨刃間隔Ase成正比例增大。無論是外圓磨削(1/Kr大于0),還是平面磨削(Kr=0)及內(nèi)圓磨削(-1小于1/Kr小于0),磨粒切入角θg都隨1/Kr增大而增大。
如圖7 速度比KV與磨料切入角θg的關(guān)系