外圆磨床工程技术中心详解磨削力与磨削热的技术方案

数控外圆磨床磨削是一个系统的工程。如果只是一个砂轮一个磨床，通电就能磨工件，那真是太没难度了。如果想让磨削问题搞透，是需要参与到磨削的整个系统且要进行分解才能搞透。

一、磨削力。

①.磨削力的来源和分解。

磨削时有大小相等、方向相反的力作用在砂轮和工件上，这个在磨削过程中产生的力称为磨削力（切削力）。

磨削力主要由两部分组成：磨粒在切除金属时要使被切金属产生很大的塑性变形，而形成得到切削力；磨粒和工件表面之间在切削时产生的磨削力。

②.磨削力对加工的影响。

磨削时磨粒以负前角切削，刃口圆角半径R往往要比背吃刀量要大，故磨粒对工件的径向挤压力很大，一般Fp=(2～3)FC。由于较大的径向力作用，使机床～工件～砂轮组成的工艺系统产生较大的弹性变形，从而影响磨削精度。

如工件由于径向力和切向力的作用产生变形，其轴心相对移动为e，会造成工件的直径误差。

由径向力引起的工艺系统变形，往往使实际背吃刀量与砂轮进给刻度盘上所示的树值有差别。因此，合理的磨削循环是在进给后要停留一下，以消除由径向力产生的变形，这种不进给的磨削称光磨或者无火花磨削。当磨削细长轴时，由径向力作用，工件被磨成鼓形。

砂轮的特性、砂轮的磨削宽度、工件材料、磨削用量（ap、f）对径向力有很大影响。 

二、磨削热。

1. 磨削热及其传导。

磨削时，砂轮对工件表面的剧烈摩擦，使磨削局部区域的瞬间温度达到1000℃以上。

磨削火花，就是磨屑在空气中氧化、燃烧的现象。磨粒与工件间的摩擦以及金属层的塑形变形能量全部转化为热能，故磨削热及其传导可用下式表示：

Q=Q摩擦+Q变形=Q工件+Q磨屑+Q砂轮+Q介质

2.磨削热对加工的影响。

①. 造成工件表面烧伤：在瞬间高温作用下工件表层可能被烧伤。

所谓烧伤，一般是淬硬工件表面的金属材料在磨削热作用下发生不均匀的退火。于是工件表面硬度降低，从而影响到零件的使用性能和寿命。

严重烧伤的工件表面肉眼就能看出，表面呈现一层焦黄色或焦黑色的氧化膜。

轻微烧伤的工件表面呈淡黄色。磨削导热性能差的材料，如轴承钢、耐热合金钢等，最容易产生烧伤。

②. 工件表面残余应力和裂纹：当磨削区的温度达到使金属材料的金相组织发生变化（简称相变）时，使金属表层产生金相组织变化，并产生应力。当局部应力超过工件材料的强度极限时，工件表面就产生裂纹。

③. 影响工件的加工精度：磨削热会使工件产生热膨胀变形，影响工件的形状精度和尺寸精度。

④.减小磨削热的措施。

A. 根据工件的材质，合理选用砂轮要素，使磨削性能达到最佳化。

砂轮的硬度对磨削热有较大影响。当干磨或工件与砂轮接触弧长较长时，为了避免烧伤，可选用较软的砂轮，以发挥砂轮的自锐性。

在磨削量特别大的情况下，可选用大气孔砂轮，不易堵塞，切削力强且散热快。

B. 采取良好的冷却措施，如选用合适的切削液或高压冷却均可使冷却条件得到改善。目前对大批量生产的磨床，采用切削液调温装置使切削液在常温下冷却工件。

C. 合理选用磨削用量。当砂轮的圆周速度提高时，单颗磨粒的磨屑厚度减小，但砂轮与工件表面间的摩擦次数增加，磨削热也相应增加，工件表面容易烧伤。

工件速度提高虽然使磨削热有所增加，但因为减小了工件在磨削区域的接触时间，对散热有利。故粗磨时工件速度应适当高些。

背吃刀量对磨削热的影响最大。如采用精细修整的砂轮用较大背吃刀量磨削，易产生烧伤现象。

能搞懂磨削力与磨削热,那么那么离“磨削高手”真的又近一步啦！明鑫机床高端数字外圆磨床提供技术支持。