磨削表面質量、工件精度和砂輪磨損在很大程度上受到磨削熱的影響。如果磨削熱控制不當,可能導致燒傷、合金元素再沉積、表面物理化學性能變化、應力腐蝕、殘余拉應力、表面裂紋、疲勞壽命降低等缺陷。因此,磨削時必須將磨削液注入磨削區(qū),以降低磨削溫度。由于磨削液的潤滑、冷卻和洗滌效果,有利于改善磨損、堵塞和磨削質量。
首先,研磨液的作用和類型
(1)磨削液的作用
1)潤滑效果:指磨削液滲入磨粒-工件和磨粒-切屑之間形成潤滑膜。由于這種潤滑膜的存在,減少了這些界面的摩擦,防止了磨粒切割、刀片摩擦磨損和切屑粘附,從而延長了砂輪的使用壽命。因此,砂輪保持正常磨削,減少了磨削力、磨削熱和砂輪損耗,防止了工件的表面狀態(tài),特別是加工表面粗糙度的惡化。
2)冷卻效果:首先,磨削液能迅速吸收磨削過程中產(chǎn)生的熱量,降低工件溫度,保持工件精度,防止加工表面狀態(tài)惡化;其次,使磨削點處的高溫磨粒產(chǎn)生急冷,給予熱沖擊效果,促進磨粒的自銳作用。冷卻效果的強度與磨削液的比熱容量和磨削液的流量有關。
3)滲透和清晰效果:指磨削液滲透到磨粒-工件、磨粒-碎屑的界面之間,增加這些界面的潤滑效果,特別是沖洗孔內積聚的碎屑和磨粒,防止砂輪堵塞。
4)防銹效果:是指磨削液浸泡在工件和機床上時,應保證兩者不生銹,因此應在磨削液中加入適量的防銹劑。
磨削液除上述四個主要功能外,還應具有對人體無害、無刺激性、無異味、無霉變、易消泡、儲存方便、原料來源豐富、使用方便、價格低廉等優(yōu)點。
(2)磨削液的種類
磨削液通常分為油基磨削液和水基磨削液。
二、研磨液的供應方法和效果
除了磨削液的類型和組成外,磨削液的供應方法對磨削生產(chǎn)率、工件質量和砂輪磨損也有很大的影響。在磨削過程中,由于高速旋轉砂輪周圍產(chǎn)生的氣流、砂輪內部噴射的氣流和砂輪旋轉的離心力,磨削液很難進入磨削區(qū)。實際達到磨削區(qū)的流體很少,大部分只在磨削區(qū)外。
因此,為了使磨削液通過氣流屏障進入磨削區(qū),往往采用以下供給方式。
1、普通供液法
普通供液法又稱燒注法,是使用齒輪泵或低壓泵(0.1~0.2MPa)這種方法一般用于通過噴嘴向磨削區(qū)提供磨削液的方法。
這種供液方法可以自由改變噴嘴的尺寸和位置,供液裝置相對便宜,因此得到了廣泛的應用。缺點是磨削液壓力小,流速低,受砂輪高速旋轉氣流屏障阻礙,磨削液滲入磨削區(qū),冷卻效果差。
2、噴射供液法
噴射供液法是一種利用管徑很小的噴嘴,利用1MPa以上的高壓液壓向磨削區(qū)供液的方法。與普通供液相比,砂輪的使用壽命可延長約3倍,冷卻效果顯著,使磨削區(qū)溫度下降,噴射壓力越大,磨削區(qū)溫度越低。
3、穿流供液法
穿流供液法又稱砂輪內冷卻法。它是一種利用砂輪本身的多孔性,從砂輪的中心提供磨削液的供液方法。由于砂輪旋轉離心力的作用,磨削液在砂輪工作時從外周噴出直線進入磨削區(qū)。它比普通的供液方法有更好的效果。
穿流供液法用于磨削耐熱鋼、耐熱合金材料和磨削區(qū)域的圓和重磨。使用該方法時,必須有主軸裝置和中空主軸,將磨削液送至砂輪中心。特別重要的是,為了不堵塞從砂輪周圍噴出的通道,必須出去磨削液3μm粒徑以上的雜志需要精密的磨削液過濾裝置;為了解決霧氣氛,必須增加保護裝置和措施,防止環(huán)境污染,因此液體供應系統(tǒng)的成本非常高。
4、噴霧冷卻法
噴霧冷卻法是利用壓縮空氣將研磨液細化為霧狀。隨著高溫氣流注入研磨區(qū),這些小液滴在研磨區(qū)的高溫作用下迅速氣化,吸收了大量的研磨熱量,提高了冷卻性能和效果。為了提高噴霧效果,噴嘴應盡可能靠近研磨區(qū),因為噴嘴附近的溫度最低。噴霧冷卻時,研磨區(qū)應關閉,以免污染環(huán)境。
5、浸漬砂輪
浸漬砂輪是將液態(tài)固體潤滑劑滲透到砂輪間隙中,使固體覆蓋在磨粒表面,形成磨粒與切割、磨粒與加工表面之間的潤滑效果。常用的固體潤滑劑有樹脂、石墨、碘化鉀、硫磺和二硫化鉬。最常用的浸漬方法是利用砂輪孔毛細管自動吸收。
由于砂輪氣孔的大小、形狀和排列是隨機的,因此通道非常復雜。在研究過程中,砂輪氣孔被視為典型的直毛細管。
用這種方法浸泡砂輪時,由于砂輪體內的重疊網(wǎng)會形成多孔過濾,固體潤滑劑往往只浸泡在砂輪表面,因此浸漬效果不好。為了提高浸漬效果,可采用真空壓力浸漬、超聲波浸漬和振蕩浸漬,使浸漬液滲入砂輪內孔。
6、綜合供液法
為了提高冷卻潤滑效果,在高速高效磨削和難加工材料磨削時,常采用多種供液方法。例如,噴射供液法和穿流供液法相結合,以達到加強熱交換的效果。還采用環(huán)形噴嘴冷卻工件,潤滑噴嘴向砂輪和磨削區(qū)供液,降低工件整體溫度,提高工件尺寸精度。