1 砂輪的選擇和使用
砂輪是有許多極硬的磨粒經(jīng)過結(jié)合劑粘結(jié)而成的切削工具。砂輪表面上的多棱多角的堅(jiān)硬顆粒稱為磨料,起著切削作用。把磨料粘在一起的粘結(jié)材料叫做結(jié)合劑。磨料、結(jié)合劑之間有許多空隙,起著散熱和容納磨屑的作用。磨料、結(jié)合劑和空隙構(gòu)成砂輪結(jié)構(gòu)的三要素。
為了使砂輪能正常磨削,一般砂輪的工作面要經(jīng)過修整,以形成無數(shù)等高的微刃,起磨削作用。
在磨削過程中,磨粒的微刃在不斷變化,由峰利而變鈍,鈍化了的磨粒繼續(xù)進(jìn)行磨削,作用在磨粒上的力就不斷增加。有時(shí)磨粒所受到的壓力超過結(jié)合劑的粘結(jié)力,磨粒就會(huì)白行脫落;有時(shí)磨粒所受到的壓力尚未超過結(jié)合劑的粘結(jié)力,但足以使磨粒自身蹦碎而形成新的鋒利的刃口。鈍化了的磨??囁榛蜃孕忻撀洌殖霈F(xiàn)鋒利的磨粒使砂輪保持原來的切削性能,砂輪的這種性能稱為“自銳性”。
砂輪的自銳性是砂輪獨(dú)有的性能,對(duì)磨削的影響極大。處理的好壞將直接影響磨削的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
由于砂輪上每顆磨粒沒有確切的幾何角度,這就使砂輪的選擇顯得比較復(fù)雜。一般砂輪的選擇主要是從砂輪的特性著手的。
1.1砂輪的特性
砂輪的特性包括以下幾個(gè)部分:磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織和強(qiáng)度。每一種砂輪根據(jù)其本身的特性,都有一定的適應(yīng)范圍。所以在磨削加工時(shí),必須根據(jù)具體條件,如工件的材料、工件的硬度及加工表面的要求,來選用合適的砂輪。
磨料——磨料是砂輪的主要部分,它直接擔(dān)負(fù)切削工作。在磨削時(shí),它要經(jīng)受劇烈的摩擦、擠壓以及高溫的作用。所以磨料必須具有很高的硬度、耐熱性以及相當(dāng)?shù)捻g性,還要具有比較鋒利的切削刃口。
粒度——粒度是指磨料顆粒的大小即粗細(xì)程度。
表示粒度號(hào)的方法有兩種:一種是顆粒尺寸大于40微米的磨粒,用篩子篩分的方法測(cè)定,粒度號(hào)代表的是磨粒所通過的篩網(wǎng)在每英寸長(zhǎng)度上所含的孔眼數(shù)。如80#粒度是指它可以通過每英寸長(zhǎng)度上有80個(gè)孔眼的篩網(wǎng),但不能通過每英寸長(zhǎng)度上有100個(gè)孔眼的篩網(wǎng)。因此用這種方法表示的粒度號(hào)數(shù)越大,磨粒越細(xì)。另一種是尺寸很小的磨粒,成微粉狀,用顯微鏡測(cè)量的方法測(cè)定粒度。320#粒度以上的砂輪都屬于這一種。
砂輪的粒度對(duì)磨削的表面粗糙度和磨削效率有很大的關(guān)系,磨削時(shí)要合理選擇砂輪的粒度。
結(jié)合劑-----結(jié)合劑是將磨粒粘固成各種砂輪的粘結(jié)材料。結(jié)合劑的種類及其性質(zhì)將影響砂輪的強(qiáng)度、耐沖擊性、耐熱性和耐腐蝕性等。結(jié)合劑對(duì)磨削粗糙度和磨削溫度也有一定的影響。常用的結(jié)合劑分有機(jī)結(jié)合劑和無機(jī)結(jié)合劑兩大類。無機(jī)結(jié)合劑最常用的是陶瓷結(jié)合劑。有機(jī)結(jié)合劑最常用的是有樹脂結(jié)合劑橡膠結(jié)合劑兩種。
硬度--------砂輪的硬度是指結(jié)合劑粘結(jié)磨粒的牢固程度,也是指磨粒在磨削力作用下,從砂輪表面上脫落下來的難易程度。砂輪硬,就是磨粒粘的牢,不易脫落;砂輪軟,就是磨粒粘的不牢,容易脫落。所以,砂輪的硬度和磨料的硬度不是一個(gè)概念。
砂輪的硬度對(duì)磨削生產(chǎn)率和磨削的表面質(zhì)量影響極大,因此要選擇適當(dāng)。如果選的太硬,磨粒子變鈍后仍不能脫落,會(huì)使磨削力和磨削熱顯著增加,磨削效率降低,當(dāng)磨粒還很鋒利時(shí)就脫落,這樣就會(huì)使砂輪損耗過快,并很快地失去正確的外部形狀,工件的精度難于控制,同時(shí)工件的表面也容易被脫落的磨粒劃傷。
砂輪的組織----砂輪的組織是表示砂輪的松緊程度的。砂輪的松緊程度與磨粒、結(jié)合劑和氣孔三者的體積比例有關(guān)。
砂輪組織的分類和分級(jí)是以磨粒占砂輪體積的百分比來劃分的,工分三種組織狀態(tài)和十二個(gè)組織號(hào),每個(gè)號(hào)的組織都按磨粒所占全部體積的百分比表示。砂輪組織級(jí)數(shù)越低,越緊密,磨粒占砂輪體積的百分比越大,因而磨粒與磨粒之間的氣孔小。相反,磨粒之間的氣孔大。
砂輪內(nèi)部氣孔的大小直接影響磨削加工的聲廠效率和表面質(zhì)量。氣孔在磨削過程中,除容納磨屑外,還可以將磨削液和空氣帶入磨削區(qū)域,以降低溫度,減少工件發(fā)熱變形和避免減少燒傷。若砂輪的氣孔大,則單位面積上的磨粒樹木就少,砂輪的輪廓形狀就不容易保持,影響加工表面的粗糙度和精度。
強(qiáng)度----砂輪告訴旋轉(zhuǎn)時(shí),砂輪上任一部分都受到很大的離心力作用,如果沒有足夠的強(qiáng)度,砂輪就會(huì)破裂而引起嚴(yán)重事故。
砂輪所受的離心力與砂輪線速度的平方成正比例,所以當(dāng)砂輪線速度增大到一定數(shù)值時(shí),離心力就會(huì)超過砂輪強(qiáng)度所允許的數(shù)值,使砂輪碎裂。因此,砂輪的強(qiáng)度通常用安全線速度來表示。
安全線速度比砂輪碎裂是的速度低的多,在這個(gè)速度下正常工作,可以保證生產(chǎn)安全。各種砂輪,按強(qiáng)度高低,都規(guī)定了安全線速度,并注雜砂輪上或說明書中,供使用者選擇。
1.2砂輪的選擇
砂輪對(duì)磨削過程的影響是多方面的,其中包括加工精度、表面粗糙度和生產(chǎn)效率。為了獲得良好的磨削效果,正確選擇砂輪十分重要。選擇砂輪時(shí)主要考慮下列一些因素:
工件材料的物理性能(強(qiáng)度、硬度、韌性等);
工件的加工精度和表面粗糙度的要求;
工件的形狀和尺寸;
工件的磨削量;
磨削方式和磨床的性能;
冷卻液的種類;
由于影響選擇砂輪的因素非常復(fù)雜,要提出對(duì)各種加工條件都適應(yīng)的具體方法,實(shí)際上是不可能的,因此,在實(shí)際生產(chǎn)過程中,應(yīng)該從具體情況出發(fā)加以分析,選擇比較合適的砂輪。
在前面粗糙度的介紹中已經(jīng)強(qiáng)調(diào),軋輥磨削僅僅保證粗糙度Ra值,并不能滿足軋制工藝要求,必須用特定的砂輪,按規(guī)定的磨削工藝磨出的軋輥,才能保證鋁箔軋制的需要。
由于軋輥的表面硬度很高,磨削的時(shí)間比較長(zhǎng),所以砂輪的消耗量比較快。為了保證連續(xù)工作,砂輪就要有足夠的儲(chǔ)備。另一方面,砂輪受結(jié)合劑的影響,存放時(shí)間不能太長(zhǎng),砂輪結(jié)合劑不同,存放的時(shí)間也不同。陶瓷結(jié)合劑的砂輪可存放兩年,樹脂結(jié)合劑的砂輪存放期為一年。
在選用砂輪時(shí)應(yīng)注意另一個(gè)問題就是要保證砂輪的性能穩(wěn)定,同一國(guó)歌型號(hào)(相同的磨料、結(jié)合劑、組織、硬度)的砂輪,生產(chǎn)廠家不同,磨削效果也不一樣,在更換砂輪供應(yīng)商時(shí)應(yīng)該特別注意。
在砂輪粒度選擇時(shí)也應(yīng)注意,日本、歐洲、美國(guó)的砂輪粒度型號(hào)相同,但砂粒尺寸的平均直徑標(biāo)準(zhǔn)并不一樣。
1.3砂輪的檢查和安裝
砂輪的檢查和安裝是一項(xiàng)重要細(xì)微的工作。因?yàn)樯拜喒ぷ鲿r(shí)圓周速度很高,而一般砂輪又呈脆性,如果安裝不當(dāng),就可能造成嚴(yán)重事故,或者使砂輪失去平衡而引起震動(dòng),影響磨削精度和磨床精度。安裝砂輪之前,首先要仔細(xì)檢查砂輪是否有裂紋,方法是將砂輪吊起,用木棰輕敲聽其聲音。沒有裂紋的砂輪發(fā)出清脆的聲音,有裂紋時(shí)則聲音嘶啞。有裂紋或聲音嘶啞的砂輪應(yīng)禁止使用。
大孔徑的砂輪,一般都用法蘭盤裝夾。砂輪內(nèi)孔與法蘭盤軸頸部分應(yīng)有適當(dāng)?shù)拈g隙,一般為0.1-0.5mm。如果發(fā)現(xiàn)砂輪內(nèi)孔與法蘭盤軸頸配合過緊,可以修刮砂輪內(nèi)孔,不可用力壓入,以免使砂輪碎裂。如果太松,砂輪中心與法蘭盤的中心偏移太大,砂輪將會(huì)失去平衡。這時(shí),必須在法蘭盤外徑與砂輪內(nèi)孔之間均勻的墊上一層硬紙片加以消除。如果砂輪內(nèi)孔比法蘭盤外徑大的太多,則應(yīng)中心配制法蘭盤或更換砂輪。
砂輪的兩個(gè)平面和法蘭盤之間安裝時(shí)要墊上1-2mm有彈性的紙板,紙板的直徑要比法蘭盤的直徑稍大一些。緊固螺栓時(shí),不可用力過猛,一般要按對(duì)角順序逐步擰緊螺栓,使砂輪受力均勻。
1.4砂輪的平衡
砂輪在制造過程中,會(huì)因形狀精度不好和砂粒分布不均而存在不平衡。砂輪不平衡熱鬧后是由于砂輪中心與回轉(zhuǎn)軸線不重合而引起的。在新砂輪的外圓上能使砂輪平衡的重量,稱為砂輪的原始不平衡度。砂輪的原始不平衡度是評(píng)定砂輪質(zhì)量的指標(biāo)之一。
為了使砂輪精確而平穩(wěn)地工作,砂輪必須經(jīng)過平衡校正。不平衡的砂輪作高速旋轉(zhuǎn)時(shí),將產(chǎn)生迫使砂輪偏離軸心的離心力,引起磨床振動(dòng),使軋輥表面產(chǎn)生振痕,主軸振動(dòng),會(huì)使軸承加快磨損,嚴(yán)重的會(huì)使砂輪碎裂。直徑大于125mm的砂輪都要進(jìn)行平衡校正。
砂輪的平衡一般是指靜平衡。鏡平衡是在平衡架上進(jìn)行的。平衡架使用時(shí)必須處于水平位置。靜平衡的指標(biāo),是指砂輪在平衡架上水平任何位置上都能保持靜止?fàn)顟B(tài)。調(diào)整靜平衡的方法是:根據(jù)砂輪的不平衡情況,適當(dāng)調(diào)整砂輪法蘭盤上環(huán)形槽內(nèi)的平衡塊位置,使砂輪的中心與它的回轉(zhuǎn)中心重合。
砂輪在使用過程中要經(jīng)常修整使用面,每次修整后都會(huì)產(chǎn)生新的微量不平衡,為此,砂輪在每次修整后都要進(jìn)行動(dòng)平衡,高精度的軋輥磨床都有砂輪動(dòng)平衡裝置。HERKULES軋輥磨床的動(dòng)平衡裝置,是安裝在砂輪主軸的砂輪一側(cè),用電流表來顯示調(diào)整精度,(電流表的顯示值來源于裝在砂輪架上的一個(gè)振幅傳感器)動(dòng)平衡的調(diào)整值應(yīng)小于1uA。
砂輪動(dòng)平衡是靠主軸內(nèi)平衡裝置小半徑上的平衡量,來平衡砂輪半徑上的不平衡量,它的平衡能力是有限的。所以,即使裝有砂輪動(dòng)平衡的軋輥磨床,新砂輪在使用前都必須要進(jìn)行靜平衡才能使用。
1.5砂輪的修整
砂輪的修整直接關(guān)系到軋輥的表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此,砂輪修整十分重要。
用砂輪修整工具將砂輪工作面已磨鈍的表面修去,以恢復(fù)工作面的切削性能和正確幾何形狀的方法,叫做砂輪修整。
在磨削帶有凸度的軋輥時(shí),為了消除砂輪磨削痕跡,砂輪修整時(shí)必須對(duì)砂輪兩個(gè)硬角進(jìn)行處理,砂輪的表面也可以修整成圓弧形。
砂輪修整用的金剛筆上的金剛石,它的大小和形狀對(duì)砂輪休整的結(jié)果有一定的影響。對(duì)于砂輪直徑400mm以上的砂輪,金剛石應(yīng)不小于1.5克拉,使用變鈍了的金剛石要注意調(diào)換角度。