磨削溫度與磨削液.課件

1、第五章 磨削溫度與磨削液 一、磨削溫度1、磨削熱的產生和傳散2、磨削溫度的分類和意義3、磨削溫度的測量二、磨削液1、磨削液的作用2、磨削液的類型3、磨削液的供液方法 磨削中傳入工件的熱量在磨削過程中來不及傳入工件深處，而聚集在表層里形成局部高溫，工件表層溫度?？筛哌_800OC以上，在表面形成極大的溫度梯度(可超過6001000OC/mm)。 切屑工件刀具車削70%90%10%20%5%磨削10%60%95%10%表5-1 車削和磨削熱量傳散對比1、磨削熱的產生與傳散 1、新生面形成所需的表面能、2、殘留于磨削表面層中的應變能3、使切屑飛出的動能外，4、大部分轉化成為熱能，消耗在加熱工件、砂輪和

2、切屑5、輻射散逸 Q=Qw+ Qs+ Qc+ Qo+ Qu 式中Qw傳入工件的熱量； Qs傳入砂輪的熱量； Qc傳入切屑的熱量； Qo傳入磨削液的熱量； Qu輻射熱量；磨削熱量的分配情況隨著工件速度 、磨削深度等磨削參數的影響。另外，工件、砂輪、切屑之間帶走熱量的比例還受其導熱系數的影響。 二、磨削溫度的分類和意義 (1) 工件的平均溫升w將砂輪與工件的接觸區(qū)作為一個熱源，其流入工件的熱量QW使工件整體上升的溫度稱為工件的平均溫升w。這一溫度主要影響工件的尺寸和形狀精度。圖53 工件溫度隨時間的變化 (2) 接觸面溫度、m砂輪與工件的接觸弧部分的表面溫度簡稱為接觸面溫度或磨削區(qū)溫度。它又可以分

3、為平均溫度和最高溫度m。接觸面溫度與工件的燒傷、裂紋和變質層有密切關系。圖57 平面磨削中實測的工件表面層溫度的分布 圖58 磨削表面層的最高溫度的理論值與實測值的比較 (3) 磨粒切刃溫度g磨粒與切屑或工件接觸的微小部分的溫度稱為磨粒切刃溫度g。它對于切刃的熱損傷，磨粒的磨損和破裂有著重要的影響。 磨粒進行切削時，OA（如圖49所示）所消耗的剪切能的一部分轉變成熱能使工件溫度上升，其他部分加熱切屑。切屑的后面同磨粒前面OB摩擦，進一步加熱了切屑和磨粒的前面 gVs0.24Vw0.26t0.88 (4) 切屑溫度c切屑被排除時瞬間的平均溫度稱為切屑溫度c。通常切屑在空氣中氧化產生火花飛散現象，

4、在這一過程中切屑溫度變化較大。我們把切屑形成并從工件分離時瞬間的溫度作為切屑溫度來考慮。 通常情況下w約為幾十度，可達數百度，g則可超過1000度。這些溫度不是獨立變化的，而是相互關聯相互影響的。如此分類僅是為了便于考察磨削條件對磨削溫度的影 響而已3、磨削溫度的常用測量方法 與磨削力的情形一樣，影響磨削溫度的因素也是很復雜的。因此，理論分析與計算只能得到近似的結果，用實驗方法進行測量，才能得到更加準確的結論。實驗方法中，常見的有熱電偶法，PbS光電池法，電子管電位計法，熱敏涂料法等。 1）熱電偶測溫法 圖511 外圓磨削的測溫原理 圖510 平面磨削的測溫原理2）紅外輻射測溫法 a測試裝置

5、b檢測電路圖512 利用硫化鉛（PbS）光電池測量紅外輻射的方法 這種方法雖然簡單巧妙，但由于粒子的輻射在磨削溫度測量前就有部分被周圍的空氣介質和雜質吸收遮擋，因而無法測得準確的溫度值 513 光纖紅外測溫原理 3）電子管電位計測量法 圖515 電子管電位計測量磨削溫度的方法示意圖 二、磨削液 1）潤滑作用 所謂潤滑作用就是液體滲透到磨具與工件的接觸區(qū)內，形成潤滑膜，以減少界面之間的摩擦，從而達到降低磨削力，減緩磨粒的磨損，延長砂輪壽命的作用。油類磨削液的潤滑作用比水類磨削液的要優(yōu)越一些。為加強磨削液的潤滑作用，常在磨削液中加入一些添加劑，以改善磨削液的潤滑性能。1、磨削液的作用 2）冷卻作用

6、 磨削液的冷卻作用包括兩方面的內容：一是迅速吸收熱量以緩解工件溫度上升，保證工件的尺寸精度，防止表面質量惡化；二是在磨削點使高溫下的磨粒急劇冷卻，產生熱沖擊效果，促進磨粒的自銳作用。冷卻作用與磨削液的導熱系數、比熱和汽化熱有密切關系。表51 水、油性能的比較磨削液類別導熱系數W/m oC(cal/cm.s.oC)比熱J/kg.oC(cal/g.oC)汽化熱J/g(cal/g)水0.628(0.0015)4190(1)2261(540)油0.126-0.210(0.0003-0.0005)1670-2090(0.4-0.5)167-314(40-75)3）清洗作用 所謂清洗作用是指磨削液浸入磨粒

7、與工件之間，或砂輪的氣孔里，將這里的切屑或脫落破碎的磨粒沖走洗凈，防止它們堆積在工件表面和機床上，避免影響加工精度和機床的保養(yǎng)。 磨削液的清洗性能與磨削液的滲透性、流動性和使用壓力有關。滲透性與磨削液中所含的表面活性物質有關；流動性則與磨削液的粘度有關。滲透性好、粘度低的磨削液，其清洗作用強。另外，為了提高其沖刷能力，及時沖走碎屑及磨粒，使用時還可以適當給予一定壓力，以保持較大的流量。 4）磨削液應該具有一定的防銹蝕能力。 由于新生磨削表面具有較高的能量極容易與空氣中的氧氣等物質發(fā)生化學反應，引起工件表面的氧化。一般磨削液能夠在工件己加工表面形成保護膜，阻止新生工件表面直接與空氣接觸 在磨削液

8、的作用中，降低工件表面溫度防止工件熱損傷以及潤滑磨具與工件的接觸界面是磨削液的主要作用。 對于有些特殊磨削加工如高速磨削、緩進給磨削以及難加工材料的磨削等，磨削液還必須具備防粘附能力；避免參與磨削區(qū)的化學反應。這些磨削方式中，磨削液對提高磨除率和表面光潔度起著決定性的作用。因此，對磨削液的深入研究也是今后的重要課題之一。磨削液砂輪磨粒結合劑氣孔工件抑制塑性流動、減少溫升、抑制磨粒與工件間的化學反應熱應力引起磨粒破碎、機械作用引起磨粒破碎、由于表面能的變化調節(jié)破碎強度減小滑動摩擦調節(jié)結合劑橋的斷裂磨粒的自銳防止切屑的粘附防止切屑、破碎磨粒的粘附降低磨削溫度防止切屑粘附、防銹圖520 磨削液的作用

9、2、磨削液的分類 、組成及用途1）油溶性磨削液 油溶性磨削液潤滑性能較好，一般用于磨削硬質合金、螺紋磨削、齒輪磨削以及珩磨、超精加工等磨削方式之中。 油溶性磨削液的主要成份多為礦物油。植物油和動物油雖有較好的潤滑性能，但因其化學穩(wěn)定性差、易變質、因此不常采用 (1)普通礦物油 普通礦物油多為低粘度或中等粘度的礦物油加入油溶性防銹添加劑。如7號高速機油，1020號機械油以及輕質柴油、煤油等。這類磨削液的潤滑滑效果若不理想，還可加入一些脂肪酸，它與金屬表面層形成皂層，可減輕磨削時的摩擦。(2)極壓油 為了使金屬表面形成的潤滑膜更牢固，在磨削液中加入含硫、氯和磷等化學元素的極壓添加劑，形成所謂極壓油

10、。如氯化石蠟、氯化脂肪酸、硫化棉籽油等。 A.含有極壓添加劑的極壓油其滲透性和潤滑性能更佳，適用于表面粗糙度要求低的重要工序或一些難加工材料的磨削。 B.極壓油的使用溫度與它形成的潤滑膜的溶點有關。 磨削溫度不高時，采用含氯添加劑為宜。 若磨削溫度很高，則以采用含硫添加劑為好。 磷在減小摩擦方面很有效，但不能承受高溫，故很少采用 C. 采用含硫的極壓油對鎳基耐熱合金進行加工時，磨削完成后應對零件徹底清洗，否則殘留在工件表面的硫元素，會引起晶界腐蝕影響零件性能 D.油性磨削液有較好的附著性，它能隔絕空氣，防止磨削區(qū)內的氧化和水解等不良化學反應。 如CBN磨料在高溫下容易與水發(fā)生水解反應，所以在使

11、用CBN砂輪進行磨削時，應采用油性磨削液。 鈦元素容易氧化，形成氧化鈦與剛玉粘附，影響磨削效果。采用油性液對含鈦的工件進行低速磨削會收到滿意的效果 2)水溶性磨削液 水溶性磨削液的主要成份是水，再配以其它的添加劑而成。水具有良好的冷卻性能，水溶性磨削液具有穩(wěn)定性好、配制方便、成本低廉、不易污染等優(yōu)點，因此，逐步得到廣泛的應用 (1)乳化液 乳化液是在含有乳化劑的礦物油中加水稀釋而成，因此兼有潤滑和冷卻兩方面的優(yōu)越性能 (2)含有表面活性物質的水溶液 : 活性物質+水 常用的表面活性物質有：石油磺酸鈉、油酸鈉皂、磺化蓖麻油(陰離子型)以及平平加、司本(非離子型)等。這類磨削液通常也加有亞硝酸鈉等

12、水溶性防銹添加劑，有時也加入磷、硫、氯等極壓添加劑，以進一步提高其潤滑性能。 含有表面活性物質的水溶液不含礦物油，不僅節(jié)約能源，而且各種表面活性添加劑可按工件序要求、工件材料特點來選配。 這類磨削液多為透明的易于觀察，使用周期長，深受操作者喜愛。目前，這類磨削液發(fā)展很快 ，品種也越來越多(3)電解質水溶液 清水+電解質 （無水碳化鈉、亞硝酸鈉(防銹)、磷酸三鈉、硼酸(軟化水)、三乙醇胺等物質而成）磨削時，利用水溶液中的無機鹽在磨粒和工件表面的離子吸附作用來防止粘附。因此又稱為離子型磨削液。 這類磨削液常用于粗磨等要求不高的工件序上。因為水的比熱、傳熱系數和蒸發(fā)熱比油大，冷卻性能好，但潤滑性差。應用這類水溶液進行磨削時，磨削功耗大，砂輪壽命短。為了提高其潤滑性能，常在水中加工入表面活性物質。 (4)固態(tài)磨削劑 應用較多的是把固態(tài)磨削劑作為砂輪