銅合金材料的磨削研究及應(yīng)用實(shí)例

韓雪

摘 要：銅合金的零件具有硬度強(qiáng)度低、延展性大、線膨脹系數(shù)大等性能，磨削過程中非常容易出現(xiàn)堵塞、劃傷、拉傷等。為了避免這些現(xiàn)象，在磨削過程中必須選擇合適的砂輪、磨削液與磨削工藝，并進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：銅合金磨削;堵塞;砂輪;磨削液

中圖分類號(hào)：TG58 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）07-0086-02

Abstract： The parts of copper alloy have the properties of low hardness， large ductility， large cable expansion coefficient， etc.. In order to avoid these phenomena， suitable grinding wheel， grinding fluid and grinding process must be selected in the grinding process， and parameters optimization must be carried out.

Keywords： copper alloy grinding;blockage;grinding wheel;grinding fluid

銅合金屬是有色金屬，其硬度較低，通常情況下不適宜進(jìn)行磨削加工。但是，在一些特殊情況下，如零件加工超差但還有加工余量，可以進(jìn)行磨削加工。因?yàn)榇朔N情況下余量一般都很小，車削或銑削加工容易產(chǎn)生讓刀，無法實(shí)現(xiàn)正常切削保證尺寸，此時(shí)可以采取小余量磨削的方式進(jìn)行補(bǔ)加工。此文主要講述在實(shí)際補(bǔ)加工過程中銅合金磨削的難點(diǎn)和解決方法。

1 銅合金的磨削性能

銅合金是常用有色金屬，使用較為普遍。銅合金的磨削性能、機(jī)械性能、物理性能與其他鋼類、不銹鋼、鑄鐵等金屬材料有明顯差異，其具備以下特性。

①強(qiáng)度和硬度低。銅合金的布氏硬度最高為110～120，抗拉強(qiáng)度最大為20～30kN/mm2，可見銅合金較其他鋼類材料硬度低很多。因此，其抗塑性變形或者劃痕的能力差，磨削加工時(shí)容易在工件表面產(chǎn)生劃傷、碰傷。

②材料塑性大，延展性好。在磨削加工過程中極易產(chǎn)生塑性粘附，使得砂輪表面產(chǎn)生堵塞。

③線膨脹系數(shù)大。由于磨削過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，在這些熱量的作用下，銅合金工件容易發(fā)生變形，對(duì)磨削精度產(chǎn)生影響。

④磨削效率低。為了降低磨削熱變形，減少砂輪堵塞，保證加工質(zhì)量，需要多次反復(fù)修正砂輪，以保持砂輪鋒利，而這無疑會(huì)大大增加磨削工作量，其磨削修正次數(shù)是碳鋼的3倍以上，極大地降低磨削效率[1]。

2 銅合金磨削用砂輪及冷卻液的選擇

2.1 砂輪的選擇

磨削銅合金過程中最大的問題就是“粘”“堵塞”。以下是銅合金粗磨與半精磨選擇砂輪的方法。

①磨料：采用二氧化鋁或黑碳化硅磨料，該種磨料脆性大且鋒利更適宜銅合金磨削。

②結(jié)合劑：采用陶瓷結(jié)合劑，因其具有較高的強(qiáng)度，且兼具耐油、耐酸、耐堿以及耐腐蝕等特性。

③粒度：推薦在滿足加工精度要求的情況下盡量選取粗號(hào)砂輪。粗粒度號(hào)參加磨削的磨粒數(shù)量相對(duì)較少，產(chǎn)生的磨削熱也少，從而減少了變形和砂輪堵塞，磨削粗加工時(shí)推薦選用36～46號(hào)砂輪;磨削精加工時(shí)推薦選用60～80號(hào)砂輪。

④硬度：推薦選用低硬度砂輪，同時(shí)要求砂輪自銳性保持良好。可選用硬度等級(jí)為H～J級(jí)的砂輪。

⑤組織：砂輪組織應(yīng)較為松弛，這樣可以更好地容納磨屑，同時(shí)也便于冷卻液進(jìn)入磨削區(qū)，提高冷卻效果，降低磨削區(qū)溫度，可取得較好的磨削效果。

2.2 磨銅合金冷卻液的選擇

磨削銅合金的冷卻液應(yīng)具有良好的清洗性能、潤滑性能和冷卻性能。同時(shí)，為保證具備良好的清洗與冷卻作用，磨削液應(yīng)供給充分。推薦使用專用磨銅合金的磨削液，如果條件不允許可以選用柴油或煤油作為替代，經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證效果較為理想。使用柴油作為冷卻液時(shí)，因其易揮發(fā)，在磨削過程中容易產(chǎn)生油霧。因此，可以在柴油中加入少量機(jī)油或四氯化碳等，以達(dá)到更優(yōu)的效果[2]。

3 銅合金磨削技巧

①在磨削過程中要進(jìn)給均勻，尤其橫向進(jìn)給速度一定要均勻。

②磨削銅合金時(shí)砂輪容易鈍化、堵塞，磨削表面容易出現(xiàn)劃痕和燒痕。因此，在磨削過程中要保證砂輪表面潤滑，通過適當(dāng)?shù)脑黾油馔繚櫥骸⒂汀⒏嗟确绞竭_(dá)到潤滑效果，也可以在砂輪上涂抹柴油，但是較臟;還可以在上面涂蠟燭、工業(yè)蠟、潤滑劑、潤滑膏等，從而減少堵塞造成燒傷、劃傷等現(xiàn)象的出現(xiàn)。

③可以使用油石或者鋒利的刀片刮除砂輪上面粘的銅屑。

④必須及時(shí)修整砂輪，必須要鋒利，防止堵塞。

⑤使用砂輪刀倒角砂輪邊角，方便及時(shí)排出銅屑。

4 銅合金磨削實(shí)例

以某軸套零件為例，該零件材料為鋁青銅，補(bǔ)修磨外圓，加工工序圖見圖1。

4.1 磨削工藝方法

①利用坐標(biāo)磨床S50對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行磨削加工，自行設(shè)計(jì)并加工工裝夾具，解決零件裝夾問題。裝夾時(shí)壓緊零件端面，對(duì)孔進(jìn)行加工。

②加工時(shí)找正內(nèi)孔在0.005mm以內(nèi)，之后進(jìn)行內(nèi)孔加工，保證同軸度及后續(xù)加工余量均勻。

③為保證后續(xù)工序定位加工，加工孔的一致性在0.01mm以內(nèi)。

④本零件選擇粒度80#的二氧化鋁砂輪，調(diào)整磨削參數(shù)，并對(duì)砂輪進(jìn)行精修整，保持砂輪的鋒利。

⑤對(duì)孔進(jìn)行濕磨加工，冷卻液充足，進(jìn)刀量0.002～0.004mm/次，直至保證零件尺寸。

4.2 取得效果

經(jīng)過自行設(shè)計(jì)加工的工裝夾具，合理選擇砂輪、磨削參數(shù)及磨削方法，磨削該軸套零件，使內(nèi)孔與端面垂直度在0.01mm以內(nèi)，外圓表面質(zhì)量及尺寸均得到了很好的保證，最終軸套零件加工全部合格。

5 結(jié)論

通過上述加工實(shí)例的經(jīng)驗(yàn)可知，為了克服銅合金磨削時(shí)容易出現(xiàn)的多種弊病，應(yīng)選擇具有熱傳導(dǎo)性能好，脆性大的磨料，粒度較粗、硬度較軟且組織疏松、結(jié)合劑具有較高硬度的砂輪。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際磨削情況配合合理的磨削參數(shù)，以保證零件尺寸的精度。

參考文獻(xiàn)：

[1]田榮璋，王祝堂.銅合金及其加工手冊[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2002.

[2]鄭文虎.典型工件磨削[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.