新型浸透砂轮的设计制造

     在正常的研削加工中,研削阻力的垂直分力是水平方向分力的1.2~2.0倍,如果砂轮发生气孔堵塞,则有可能多达3.5倍。因此,研削加工中阻力除了切削力以外,其它的大部分都是摩擦力。所以,研削加工中产生的热量大部分都是由于摩擦产生的热量,这对研削效率以及加工面精度造成了很大的不良影响。

  为了改善摩擦热产生的不良影响,除了对研削液进行改良以外,还可以考虑在砂轮的气孔中填充润滑剂,{zd0}限度降低研削产生的热量。

  1. 在砂轮中填充润滑剂的方法

  之前,市场上也有出售添加了硫磺的砂轮,在砂轮中添加硫磺,不仅操作困难,而且在加工中会产生恶臭(SO2),因此没有得到广泛采用。

  而现在这种方法是在对在常温下含有固体成分的浸透油进行加热熔融,并添加极压添加剂以及高分子粘着剂等各种配方,然后再将沙轮放到该液体中进行浸渍,使其xx浸透。将浸透后的沙轮放入高温槽中对浸透温度进行矫正,使得沙轮各个部位温度均匀。

  而后,将沙轮从高温槽中取出,再室温下缓慢冷却。在冷却过程中,浸透油的体积会逐渐变小,附在表面的浸透油会被吸入砂轮中,使得砂轮的表面变干,浸透油在砂轮内部凝固,即使砂轮工作时旋转起来,也不会被排出。




  这种砂轮里的浸透油在常温下是固态的,而在研削时由于研削热的作用使其吸热液化,在研削处渗出。这种方法操作简单,而且通过适当改变浸透油和极压添加剂可以得到各种不同的性质的砂轮。

  2. 浸透砂轮的组成成分。

  浸透砂轮的成分如表1所示。

  在表1里,从标号A开始到标号L的砂轮是浸透过的砂轮,从标号M到标号P的砂轮都是没有浸透处理,而使用现在市面上有售的非常好的研削液Soluble Type和Straight Type这两种分别采用普通给油和液通给油的方式进行加工,以期进行对比。

  高分子粘着剂H:分子量大的物质 高分子粘着剂L:分子量小的物质

  相应的研削液的物理化学性质如表2 所示。

  表2 研削液的物理化学性质






  标号A到标号D这些浸透过的砂轮,浸透油含量都是11.8%,作为极压添加剂的硫化物含量则有所变化。还有,浸透油的融点为120°F。

  标号E到标号H的砂轮,作为极压添加剂的硫化物含量都是0.56%,并且加入高分子粘着剂,使得浸透油的融点分别为120°F、200°F、180°F。

  标号E到标号H的砂轮,浸透油融点为120°F,采用不同分子量的高分子添加剂,积压添加剂使用氯元素化合物,因此可以减少浸透油以及硫化化合物的添加量。

  3.浸透砂轮的研削效果

  砂轮中积压添加剂的量保持不变(11.8%),改变浸透油里极压添加剂硫化物的使用量,在一定的研削条件下,相应的去除量和加工时间的关系如图1所示(使用砂轮:WA-46-K-7V;加工材料:SCr 435 HRC40~45;砂轮转速1193m/min;加工时间13min;荷重 3千克)



  如图所示,硫化物添加量为0.56%时效果{zj0}。

  而且,在同等加工条件下,没有添加硫化物的砂轮A,显示出了很好的加工效果。但是,随着加工次数的增多,到了第3、第4 次,浸透油几乎全部溢出,浸透砂轮的效果也就丧失了。

  由此可以认为,作为极压添加剂的硫化物使得浸透油较强地吸附在砂轮上。

  由上述试验,将硫化物的添加量固定在0.56%,通过改变高分子粘着剂的效果来改变浸透油的融点,结果如图2所示(使用砂轮:WA-46-K-7V;加工材料:SK2 HRC40~45;砂轮转速1193m/min;加工时间13min;荷重 3千克)。

  由结果可知,相比于融点为120°F的砂轮,融点为200°F和180°F的砂轮,其效果明显降低。

  高分子粘着剂的效果刚开始还不是很明显,但随着研削时间的推移,砂轮自身的温度在上升,不论是比浸透油温度高还是比浸透油温度低,在研削局部都能均一的渗出。即,研削时间超过6分钟以后,粘着剂的效果就会越发明显。

  使用氯元素化合物替代硫化物作为浸透油的极压添加剂,改变所添加的高分子粘着剂的种类,并且将添加有硫化物的浸透油减少约一半,这几种情况试验比较结果如图3所示(使用砂轮:WA-46-K-7V;加工材料:SK2 HRC56~60;砂轮转速1193m/min;加工时间13min;荷重 3千克)。



  从该图就可以判明使用率化物替代硫化物,浸透油的效果。

  而且,在高分子粘着剂的影响方面,添加了分子量大的粘着剂的浸透油比起添加了分子量小的粘着剂浸透油效果好。

  由上述结果,浸透油的使用量,5.6%比较低,合适的范围是7~10%。

  采用没有浸透过的砂轮M~P,使用Soluble Type和Straight Type这两种研削液,采用普通给油或液通给油的方式,加工试验结果如图4所示(使用砂轮:WA-46-K-7V;加工材料:SK2 HRC56~60;砂轮转速1193m/min;加工时间13min;荷重 3千克,给油量 3.6升/分钟)。



  使用Soluble Type和Straight Type这两种研削液,采用液通给油的方式去除量比较多,然而比起浸透后砂轮,去除量则差了很多。

  这也就是砂轮里所含有的浸透油研削时在研削部位渗出,起到了润滑剂的效果,有效阻止了砂轮的气孔堵塞现象的发生。

  4.研削阻力对浸透砂轮效果的影响

  平面研削中,切削次数与切削阻力(垂直分离和水平分力)的关系精密测定结果(使用砂轮:WA-46-K-7V;加工材料:SK2 HRC56~60;砂轮转速1792.3m/min;切入深度0.03毫米,进给量6m/min,加工时间13min;给油量3升/分钟)。

  在同样加工条件下,浸透后的砂轮在平面研削中,由于在加工部位受热使得浸透油渗出,研削阻力明显比其它砂轮优异,特别是随着切削次数的增加,浸透砂轮所对应的垂直分力增加量比较小,这是浸透砂轮的另一优点。

  结论:

  浸透过的砂轮比起未浸透处理过的砂轮而采用研削液,在同样的加工条件下,切削效率和研削阻力方面都有优异的表现,因此这种砂轮将来会得到广泛的利用。

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