砂轮的磨损与修整

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1、第七章砂轮磨损和修整第一节磨粒的磨损方式和机理第二节修整砂轮的方法一、砂轮的磨损形式在磨削过程中，砂轮的磨损形式主要有机械磨损、化学磨损和粘附磨损三种方式。1、机械磨损机械磨损是由于磨削过程中的磨具表面的磨粒在参与切削时受到工件对它的反作用力而产生的变化形态，包括磨耗磨损、破碎和脱落三种形式1）磨耗磨损砂轮表面锋利的切削刃在磨除工件的过程中，逐渐被磨损成小平面，如图6—1中的C—C面所示。这种较慢的连续的磨损称之为磨耗磨损图6—1砂轮的磨损磨粒磨耗磨损的特征：有明显的磨损平面，使磨粒与工件的接触面积增大，作用在磨损平面上的摩擦力增大，摩擦功也增大，由

2、摩擦功的消耗而产生的热量大大增加，从而使磨削区形成高温。由于磨削力和磨削温度的增加，不仅促使磨耗磨损在砂轮磨损中占主导地位，而且成为影响工件表面质量的主要因素磨耗磨损的影响因素：（1）工件材料材料中的硬质点往往是砂轮迅速磨损的原因之一。有些材料本身的硬度虽然不高，但由于材料中含有高硬度的质点，也应采用高硬度的磨粒。（2）磨削过程中产生的高温也会使磨粒有一定程度的硬度下降，磨耗磨损的速度会有加剧的趋势2）磨粒的破碎磨粒表面破碎一般说来对磨削过程的不利影响较小，反而能恢复砂轮的切削性能，提高砂轮的耐用度磨粒受到强烈的磨削力的挤压作用，形成很大的机械应力。

3、同时，磨粒以极高的速率加热到高温，退出磨削区后又以极高的速率冷却，磨粒在高频地加热、冷却的过程中，形成很大的热应力。当磨粒切刃处的内应力（包括热应力和机械应力）超过它的断裂强度时就会产生局部破碎如图6—1B—B面所示图6—1砂轮的磨损影响磨粒破碎的主要因素有：ⅰ）内聚能密度Ec/V—Ec为内聚能即点阵能，就是晶体相对于它的离子无限分离的能量。材料的内聚能密度越大，其抗破碎能力越强ⅱ）热传导系数—在相同的受热条件下，热传导系数决定了磨粒表面到内部的温度梯度的大小。热传导系数愈小，磨粒表面到内部的温度梯度愈大，热应力愈大，磨粒就愈容易产生破碎现象。各种常

4、用磨料的导热性能由良到差的顺序依次为：金刚石、立方氮化硼、碳化硅、刚玉ⅲ）热膨胀系数—此系数用来衡量物质受热后其线性膨胀量的大小。热膨胀系数越大，则受热后材料的线性膨胀量越大，热应力愈大。物体不均匀受热时，其内部各处的膨胀量不一致，则产生很大的内部应力，导致磨粒破碎（3）脱落磨削中当磨粒所受的力大于砂轮结合剂对它的把持力时，结合剂将发生断裂，使磨粒整体从砂轮中脱落下来。在普通磨削时，极少发生这种情况，只有在强力磨削和荒磨等工序以及使用软砂轮时，才会产生这种现象2、化学磨损在磨削区中能否发生化学反应，可由热力学函数确定：ΔG=ΔH-ΔS·ΔT式中ΔG—

5、—自由能之差；ΔH——焓之差；ΔS——熵之差；ΔT——温度。当ΔG为负值时，表示有自发的化学反应磨料工件材料大气及磨削液结合剂图6—2磨削区中可能的化学反应SiC(固)+4Fe(液)→FeSi(固)+Fe3C(固)ΔG为-12.7kcal/mol，说明有自发的化学反应，因而SiC不适于用来磨削钢材。SiC对于玻璃具有很高的耐磨性是由于在SiC颗粒表面生成一层SiO2薄膜的缘故，其反应为SiC（固）+2O2（气）→SiO2（固）+CO2（气）ΔG为-265kcal/mol，说明反应极容易发生。刚玉磨削玻璃时其耐磨性很低，多半是在磨削过程中反应生成了非常

6、稳定的耐火材料莫来石的缘故。其反应方程式为：3Al2O3(固)+2SiO2(固)→3Al2O3·2SiO2(莫来石)其ΔG为-55kcal/mol。刚玉在磨削钢材时其可能的化学反应是：Fe(固)+Al2O3(固)→FeO(固)+Al(固)其ΔG为+67.2kcal/mol，因此反应可以忽略不计。作为化学磨损的典型例子是，硬度比SiC高的B4C，不论磨削何种材料均磨损很快，这是因为在高温下会发生下列反应：B4C（固）+4O2（气）→2B2O3（固）+CO2（气）金刚石是一种高硬度磨料，但在高温下会石墨化和氧化立方氮化硼磨料在高温下与水起化学反应，生成硼

7、酸和氨气3、粘附磨损在磨削某些金属材料时，金属的切屑会粘附在磨粒的切削刃上，这些粘附物与工件接触时可能脱落或进一步粘附，并引起磨粒的破碎或脱落，使工件表面光洁度变得十分粗糙，以及出现磨削烧伤。这种金属屑片镶在磨粒表面的现象叫作粘附粘附的形成因素，大致有下列几方面：（1）离子半径和电荷的差别金属的离子半径如果与铝接近，并且对氧有大的电位差，则此金属与氧不但有好的离子尺寸配合，而且有强的静电结合，这是产生粘附的一种可能。（2）晶体的结构和点阵参数粘附的另一种形式是金属通过它的表面氧化膜与刚玉粘附，金属表面的氧化物如果与Al2O3有相同的晶体结构和相近的点

8、阵参数，那么就容易与刚玉结合。（3）与氧的亲和力以及形成氧化物的自由能金属氧化物与刚玉结合的可能性，不仅要考