磨削表面质量

磨削表面质量

1.粗糙度与波纹度

以统计学方法和实验分析证实，磨削表面粗糙度与磨削条件有关。要获得较小的粗糙度，砂轮等级要硬、磨粒尺寸要细、砂轮修整要细、砂轮速度要高、磨削深度要小，工件硬度要高、工件转速应低些，即磨粒的切削刃厚度应适当小些；在恒压力磨削时，压力要减小；用切削液可减少粗糙度3.1%，特别在磨削深度和工件速度较小时，效果较为显著。

磨削表面波纹来自磨削过程中的振动。磨削中有因磨床旋转部件不平衡而引起的强迫振动，有因强迫振动频率与系统固有频率相近而引起的低频共振，还有高频自激振动等，其中尤以高频自激振动为常见。为减小波纹度，必须减小或消除振动，主要措施有：严格控制磨床主轴的径向跳动；砂轮及其他高速旋转部件经过仔细平衡；保证磨床工作台慢进给时无爬行；提高磨床刚度，选择适宜的砂轮；磨削用量不过大等。

2.表面烧伤

磨削在花擦、刻划、切削工件过程中产生大量的切削热，使磨削表面的温度升的很高，金属表面层约10μm到千余微米处发生相变，其硬度与塑性均会发生变化。这种表层变质的现象称表面烧伤。高温磨削表面生成一种氧化膜，其颜色取决于磨削温度与表面变质层的深度。一般温度由低到高，烧伤颜色将依次为浅黄、黄、褐、紫、青等。

烧伤破坏了工件表面组织，影响使用性能和寿命。为减少烧伤，应采取减小热量产生和加速热量传出的措施。如选用较软、较疏松的砂轮，以便磨钝的磨粒脱落较快；减小ap;设法减小砂轮与工件的接触面积和接触时间，采用大气孔砂轮或表面开槽的砂轮；把切削液渗透进磨削区，生产中较多应用5%的皂化油加95%的乳化液。

3.残余应力

残余应力是指工件在去除外力、热源作用后，残余在工件内部的、保持工件内部各部分平衡的应力。磨削温度使金属表层组织中的残余奥氏体转变成回火马氏体，体积膨胀，里层残余拉应力，表层残余压应力；磨削导热性差的材料，表、里层温度相差较多，表层温度迅速升高又受切削液急速冷却，表层收缩受到里层牵制，结果里层产生残余压应力，表层产生残余拉应力；在垂直于磨削速度方向，由于磨粒挤压金属所引起的变形受两侧材料的约束，工件表面上存在着残余压应力。

磨削工件表层的残余应力就是这些应力所合成，其值有时最大可达1*10^9N/㎡，在离表面125μm深度减至0；通过精心细磨可减至（0.14~0.21）*10^9N/㎡，表面下50μm深处减至为0；通过精磨还可降低。

残余应力的出现，将降低弓箭的疲劳强度，缩短使用寿命。

造成较高残余应力的因素是：较低的工件速度、硬而钝的砂轮、干磨或水溶性乳化磨液磨削、较高的切入进给率及较高的砂轮线速度。

有效的润滑能够减少工件与砂轮接触的热输入，并减少对加工表面的热干扰，这是对残余应力控制的最主要方法。

4.磨削裂纹

在磨削中，当残余应力拆超过工件材料的强度极限时，工件表面就出现极浅裂纹，呈现网状或垂直于磨削方向；有时存在于表层之下；有时在研磨或使用过程中，由于去除了表面极薄的金属层后，残余应力失去平衡，导致形成微细裂纹，裂纹在交变载荷的作用下，会迅速扩大，并造成工件的破坏。