一种磨削工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种磨削工艺。
【背景技术】
[0002]磨削是由大量的、具有很高硬度的磨粒在一定的固结状态下，以很高的速度对被加工零件表面进行微细切削的一种加工方法。通过磨削加工可以获得获得预定的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，作为保证钛合金零件加工表面具有良好表面粗糙度和尺寸精度的重要工艺方法，磨削加工在航空航天工业中得到了广泛的应用。但是，由于钛合金具有比强度高、热稳定性好、高温强度高、化学活性大、热导率低、弹性模量低等自身的材料特性，给钛合金磨削造成了很大的困难，使钛合金成为典型的难加工材料。
[0003]钛合金在磨削加工中的问题主要表现在以下四个方面:
[0004](1)磨削过程中砂轮易粘附堵塞
[0005]在一定磨削温度、接触压力和相对运动条件下，由于钛合金热导率低，化学活性大，钛合金磨肩极易粘附于砂轮工作表面，致使砂轮磨粒切刃很快变钝，容肩空间迅速堵塞。
[0006](2)磨削力较大
[0007]钛合金含有的大量高熔点元素使其纯度高，塑性好，组织致密，难以进行切削加工；合金中的金属间隙相和碳化物相，使钛合金得到了极大的强化；钛合金具有极好的热稳定性，在高温下仍能继续保持高硬度高强度。由于上述几种因素的共同作用，使钛合金在磨削加工过程中的磨削力比普通金属材料大的多。
[0008](3)磨削温度高
[0009]在钛合金磨削过程中，砂轮磨粒易与钛合金发生粘附，磨粒上的粘附物与被磨钛合金工件表面接触，摩擦系数增大，去除工件材料所需的能量大大增加。而钛合金的热导率又极低，仅仅只有45钢热导率的1/5?1/6，因此在磨削加工中过程中产生的大量磨削热量积聚在磨削弧区难以传出，极易形成磨削工件表面的瞬时高温，使钛合金工件发生磨削烧伤，产生较大的残余应力，进而导致微裂纹的产生。磨削烧伤是制约钛合金磨削加工中生产效率提高的关键因素。为了避免钛合金工件烧伤，实际生产中不得不采用较软的砂轮，较小的磨削用量，频繁修整砂轮等消极应对措施，因而磨削效率低下。
[0010](4)磨削表面质量不易保证
[0011]钛合金弹性模量小，加工过程中工件变形大，而且化学活性较大的钛元素极易与空气中的氧、氮、氢等原子结合，在工件表面生成硬度很高的脆性化合物，故其加工硬化严重，硬化层硬度比基体高1.4?1.9倍。同时由于磨削力大，磨削温度高，砂轮易粘附堵塞进而钝化。因此在磨削加工中钛合金工件表面完整性较难保证。
[0012]高速磨削加工技术是指采用超硬磨料砂轮和能可靠地实现高速运动的高精度、高自动化、高柔性的制造设备，以极大地提高磨削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的高新磨削加工技术。它是一种高效、经济地加工零件的现代制造加工技术，可大大提高加工生产率和工件表面质量，并能实现粘性金属和脆性金属等难加工材料的高效加工，极大地缩短产品的生产制造周期，大幅度降低加工成本。20世纪90年代以后，人们逐渐认识到高速磨削所带来的技术优势和经济效益，开始给予充分的注意和重视，并在实验和研究的基础上使其得到了迅速的发展。
[0013]20世纪30年代初，德国物理学家萨洛蒙(Carl.J.Salomon)分析总结大量切削实验，并根据其物理延伸，首先提出高速(High-speed Machining)及超高速加工(Ultra-HighSpeed Machining)的概念，他发表了著名的具有深远意义Salomon曲线，开创性地假设了切削加工可以越过切削温度非常高的曲线驼峰区域。提出在极高的切削速度条件下，可以越过切削过程中产生的高温死谷，使刀具可以在超高速区进行高速切削而不致于损伤工件与刀具，从而能够极大地减少切削工时，大幅度提高机床生产效率。经过后来科学家们的不断实验研究和理论分析，萨洛蒙所提出的关于“热沟”的假设被验证确实存在。这个开创性的预言在磨削加工领域同样适用，对后来的高速磨削的发展提供了重要的理论依据，指明了发展方向，对于高速磨削机理的研究也有重要的启示。为高速磨削技术的研究应用开辟了广阔的空间，对于高速磨削技术的实用化、产业化也起到了直接的推动作用。
[0014]在高速磨削加工过程中，由于磨削速度很高，磨肩产生的时间极短，与普通低速磨削相比，高速磨削在极其短暂的时间内以极高的应变率完成磨肩的塑性变形，其成肩机理与普通低速磨削有很大的差别。宏观表现为磨削工件表面弹性变形减弱，磨沟两侧由于塑性变形而产生的隆起高度变小，磨肩产生过程中耕犁滑擦的间距变小，磨削工件表面粗糙度值随之降低，磨削工件表面层加工冷作硬化层变浅，工件表面层残余应力减小。此外，高速磨削过程中，磨粒在磨削加工弧区上的移动速度以及工件进给速度均大幅度提高，加上磨肩的应变率较高，温度响应较为滞后，使得磨削工件表面温度较低，所以能够穿越容易发生烧伤的磨削工艺参数区域，因而大幅度扩展了磨削用量的应用范围。
[0015]在高速磨削过程中，在保持其它磨削工艺参数不变的条件下，提高砂轮线速度，可以大幅度增加单位时间通过磨削加工弧区的磨粒数，单个动态有效磨粒切下的最大磨肩厚度变小，则高速磨削时单颗磨粒切削厚度变得非常细薄，实验表明其截面积仅为普通磨削条件下的几十分之一，这使得每个磨粒承受的磨削力大大减小，总磨削力也大大降低，砂轮的切向磨削力和法向磨削力都大幅度下降。通过调整参数使单颗磨粒的最大未变形切肩厚度保持不变，提高砂轮线速度的同时，增加工件进给速度，可以提高单位材料去除率。同时由于高速条件下单位时间内参与磨削的磨粒数增加，磨除的磨肩增多，磨削效率会大大提尚，从而大幅度提尚生广效率。
[0016]高速磨削可以大幅度提高磨削效率，延长砂轮寿命和改善表面粗糙度。同时由于高速磨削缩短了加工时间，因而减少了能量的消耗，降低了噪声的污染，实现了制造工艺的绿色特性。与常规的磨削加工相比，高速磨削加工技术在以下几个方面表现出极大的优越性:
[0017](1)提高生产效率。在高速磨削过程中，由于砂轮线速度提高，单位时间通过磨削弧区的动态有效磨粒数增加，若保持单颗磨粒平均切厚与普通低速磨削相同，则可以提高工件进给速度，提高磨削工件的材料去除率，从而提高磨削效率。
[0018](2)降低磨削力，提高零件加工精度。由于磨肩厚度变薄，在磨削效率不变时，法向磨削力随磨削速度的增大而大幅度减少，从而减小磨削过程中的塑性变形，提高工件的加工精度。
[0019](3)降低加工工件表面粗糙度值，易获得高光洁度的加工表面。高速磨削过程中，单个磨粒的切削厚度变小，磨削划痕浅，表面塑性隆起高度减小，工件表面粗糙度数值降低。
[0020](4)改善加工表面完整性。高速磨削过程中，传入工件的磨削热比例远低于普通磨肖IJ，不易发生磨削表面热损伤，并能减小工件表面的残余应力，提高工件的疲劳强度，因而有利于获得良好的工件表面物理性能和机械性能。
[0021](5)提高塑性和难加工材料的磨削效果。硬度较低的铝及铝合金等金属材料在低速磨削条件下进行磨削加工效果很差；镍基耐热合金、钛合金等难磨金属材料，采用常规低速磨削时，由于其较高的金属活性、较低的热导率，磨削加工性能较差；但在高速磨削加工过程中，磨肩产生时间极其短暂，磨削工件材料的应变率极高，因而材料的塑性变形减小，使得这些难加工材料在高速磨削条件下易于实现高质量的磨削加工。
[0022](6)提高砂轮耐用度，使用寿命延长。高速磨削过程中，砂轮上单个磨粒上所承受的磨削力大幅度减小，因而可减少砂轮的磨损，提高砂轮的使用寿命。
[0023]现有的【拷贝现有【背景技术】】。
【发明内容】
[0024]本发明的目的在于提出一种磨削工艺。
[0025]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0026]—种磨削工艺，选择合理的砂轮线速度和磨削深度等工艺参数，实现高质量的磨削加工，包括:工件的粗加工一一根据零件质量要求选择合理的磨削工艺参数一一化学除油一一超声波水洗一一精加工。磨削工艺参数包括砂轮材料为人造金刚石，砂轮直径400mm——450mm，砂轮宽度7mm，砂轮线速度180——250m/s，工作台进给速度1——2m/min，磨削深度0.12一一0.34mm。除油采用超声波清洗进行除油，溶液使用的是表面活性剂乳化液，溶液温度为80 °C，时间5min。
【具体实施方式】
[0027]实施例1
[0028]—种磨削工艺，选择合理的砂轮线速度和磨削深度等工艺参数，实现高质量的磨削加工，包括:工件的粗加工一一根据零件质量要求选择合理的磨削工艺参数一一化学除油--超声波水洗--精加工。磨削材料为40Cr，尺寸为300mmX400mmX6m，磨削工艺参数包括砂轮材料为人造金刚石，砂轮直径450_，砂轮宽度7_，砂轮线速度250m/s，工作台进给速度2m/min，磨削深度0.34mm。除油采用超声波清洗进行除油，溶液使用的是表面活性剂乳化液，溶液温度为80°C，时间5min。
[0029]实施例2
[0030]一种磨削工艺，选择合理的砂轮线速度和磨削深度等工艺参数，实现高质量的磨削加工，包括:工件的粗加工一一根据零件质量要求选择合理的磨削工艺参数一一化学除油一一超声波水洗一一精加工。磨削材料为钛合金TC10棒材，尺寸为直径30mm，长度100mm，磨削工艺参数包括砂轮材料为人造金刚石，砂轮直径410mm，砂轮宽度7mm，砂轮线速度220m/s，工作台进给速度1.5m/min，磨削深度0.21_，进给次数90次。除油采用超声波清洗进行除油，溶液使用的是表面活性剂乳化液，溶液温度为80°C，时间5min。
【主权项】
1.一种磨削工艺，其特征在于选择合理的砂轮线速度和磨削深度等工艺参数，实现高质量的磨削加工，包括:工件的粗加工--根据零件质量要求选择合理的磨削工艺参数一一化学除油一一超声波水洗一一精加工。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的磨削工艺参数包括砂轮材料为人造金刚石，砂轮直径400mm——450mm，砂轮宽度7mm，砂轮线速度180——250m/s，工作台进给速度1——2m/min，磨削深度0.12——0.34mm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的除油采用超声波清洗进行除油，溶液使用的是表面活性剂乳化液，溶液温度为80°C，时间5min。
【专利摘要】本发明公开了一种磨削工艺，选择合理的砂轮线速度和磨削深度等工艺参数，实现高质量的磨削加工，包括：工件的粗加工—根据零件质量要求选择合理的磨削工艺参数—化学除油—超声波水洗—精加工。磨削工艺参数包括砂轮材料为人造金刚石，砂轮直径400mm—450mm，砂轮宽度7mm，砂轮线速度180—250m/s，工作台进给速度1—2m/min，磨削深度0.12—0.34mm。除油采用超声波清洗进行除油，溶液使用的是表面活性剂乳化液，溶液温度为80℃，时间5min。该发明能够可以加工碳钢或钛合金，由于砂轮速度很高，可以延长砂轮的使用寿命，降低加工零件的表面粗糙度，并能提高加工效率。
【IPC分类】B08B3/08, B08B3/12, B24B1/00
【公开号】CN105252348
【申请号】CN201510719592
【发明人】沈秋
【申请人】无锡桥阳机械制造有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年10月29日