磨加工產生磨傷的原因分析及解決方法

摘要:軸承套圈在磨削加工中，特別是溝道磨削時，燒傷對套圈的影響是致命的，加工時磨削區域瞬時溫度可達到800-1500℃，如果散熱不好，在工件的表層發生二次淬火及高溫回火，降低工件使用壽命。

關鍵詞:磨削熱 燒傷 使用壽命。

0 引言

在軸承生產過程中，經常出現磨削燒傷問題，產品出現燒傷后將影響軸承的使用和壽命下降，嚴重的將導致機械部件的損壞及造成重大安全和人身事故，因此，解決磨削燒傷問題是保證軸承質量的關鍵項目。

1 燒傷產生機理

軸承套圈在磨加工中，由于磨粒對工件的切削、刻劃和摩擦作用，使金屬表面產生塑性變形，由工件內部金屬分子間相對位移產生內摩擦而發熱;砂輪切削時，相對于工件的速度很高，與工件表面產生劇烈的外摩擦而發熱，又因為每顆磨料的切削都是瞬間的，其熱量生成也在瞬間，又不能及時傳散，所以在磨削區域的瞬時溫度較高，一般可達到800～1500℃，如果散熱措施不好，很容易造成工件表面的燒傷，也就是在工件的表層(一般有幾十微米到擊敗微米)發生二次淬火及高溫回火，破壞了工件表面的組織，肉眼可以看出嚴重的燒傷。表面出現嚴重的焦黃色或黑色氧化膜，輕微的燒傷則要用稀釋的酸性溶液來浸蝕才能觀察出來，燒傷部位呈黑色。燒傷會降低工件的使用壽命。

2 燒傷種類及產生原因

2.1 在實際生產中有以下具體因素可造成燒傷:①工藝系統振動、機床振動和液壓系統壓力不穩。在振動瞬間會增大磨削量，造成燒傷，此時燒傷沿工件表面呈振紋分布，也叫振紋燒傷。②砂輪修整不良、使磨料不鋒利，造成燒傷，此時燒傷沿砂輪磨痕分布，也叫劃痕燒傷。③無心夾具吸力不足或支承松動，工件會產生瞬間滑動，會引起燒傷。④磨削量不均勻，磨削厚度不一致，會產生局部燒傷。⑤砂輪過硬，進給量過大、工件轉速過高(工件速度過高會降低砂輪的切削能力)會使工件表面產生均布燒傷。

2.2 各工序產生燒傷的主要原因

2.2.1 平面磨削 平面工序如在立式單頭磨床上磨平面時，在正確執行操作規范的情況下，有以下幾種因素會引起燒傷。

①砂輪軸竄動，增大瞬間磨削量引起燒傷;此時須緊砂輪軸軸承或更換軸承。②工作臺磁盤跳動或轉速不均勻，增大了瞬間磨削量引起燒傷;須檢修磁盤減速器的各種組件如蝸輪、蝸桿等、更換磨損件。③磁盤磁力小或斷磁，這會使工件在磁盤上打滑、引起燒傷;檢修，應調整充、退磁線路。④往復行程定位不靈，若行程開關接觸不好或往復減速器組件磨損，蝸輪、蝸桿機構不能自鎖，會使拖板里沖、撞擊、跳動而造成燒傷。

通過雙端面平面磨床如M7675系列磨床以下原因會造成燒傷:①送料導板磨損，不平直，送料不均勻;②導板與砂輪工作面不平行;③砂輪端面進口太小，使砂輪外緣承擔大部分切削量，而砂輪變鈍。

2.2.2 外圓磨削 無心式外圓磨床如M1083，一般有以下幾種特殊情況:①進刀托板爬行、沖刀、使進刀量忽然增大引起燒傷;須調整楔鐵、清洗潤滑拖板或刮研導板、檢修絲杠、絲母，更換磨損件。②火花沒調整合適，在入口處磨削過多，前端易燒傷，在出口處磨削過多則工件呈螺旋形痕跡。③進刀量過大或電器元件接觸不良，會使熱繼電器在工件中跳閘，而使靈敏停頓，此時應快速退刀。

2.2.3 內徑磨削內徑工序在磨削時砂輪與工件的接觸弧較長，產生的熱量較多;冷卻液不易射到磨削區域、散熱條件差;排楔困難，易塞實砂輪，這些都是造成磨削高溫的原因，所以冷卻液必須充分有效，砂輪要及時有效修整。像MZ208系列內圓磨床，其砂輪修整得補償機構必須可靠，否則會發生因修整不到砂輪面造成燒傷。因這類機床補償機構是靠滾子磨擦傳動來來實現的，不能確保每次都得到相同的補償量，目前較多的情況是將補償機構由滾子磨擦機構改為步進電機機構。

2.2.4 溝道磨削 對擺頭磨削，其砂輪的自銳性要強，一般用橡膠結合劑砂輪，因為在磨削區域的高溫下，橡膠結合劑易老化變脆，變鈍的磨粒在擺動下易脫落，因此，應使砂輪經常保持鋒利。對切入磨削來講，其砂輪保持形狀的性能要強，一般用較硬的砂輪，其自銳性較差，所以要經常有效修整，且冷卻液要充分。對外溝工序來講，是最易引起燒傷的工序，冷卻充分尤為重要;另外由于砂輪表面轉速不同，造成砂輪磨損程度不均勻，要求其修整效果要好，修正器旋轉速度均勻、平穩、補償機構要可靠，同時金剛石要銳利，筆尖位置應低于砂輪中心1～2mm，否則在修整時易引起振動，影響修整效果。

3 預防和解決燒傷的方法

由于燒傷是磨削區域產生大量的熱量而又未及時散發造成的，因此避免燒傷必須減小熱量的產生，加速熱量的散發，也就是減小磨削時的內、外摩擦，且使工件得到充分有效的冷卻。對冷卻液來講，其成分濃度要合適，流量、壓力要充分，確實起到清洗作用(沖刷砂輪及工件的摩擦，冷卻和潤滑作用)。

減少摩擦熱的產生，終究是要減少磨削時的內、外摩擦，這要綜合考慮以下幾方面的因素:減小磨削厚度，使金屬塑性變形減小，內摩擦減小，從而減少磨削熱;提高工件轉速，工件磨削表面通過磨削區域的時間縮短，可減少磨削熱的聚積，從砂輪特性來講，磨料硬度高，則切削性能好，可減少發熱，但磨料硬度不可太硬，組織不能太細，否則磨鈍的磨料不易脫落，磨料間微孔易塞實而使砂輪降低切削性能，并增加工件與砂輪的接觸面積，在工件表面強烈擠壓，摩擦導致溫度增高。因此為避免燒傷且保證磨料效率、工件精度，在粗磨時刻采用硬度低、組織號大的砂輪，選用較大的磨削厚度;在終磨時選用較硬的，組織號較小的砂輪，保證有效修整砂輪，并選用較小的磨削厚度;對于磨削強度高、硬度高和導熱性差的材料，易采用較小的進給量，提高工件轉速，可有效避免燒傷。