不銹鋼的韌性大、熱強度高,而砂輪磨粒的切削刃具有較大的負前角,磨削過程中磨屑不容易被切離,切削阻力大,擠壓、摩擦劇烈。單位面積磨削力很大,磨削溫度可達1000~1500℃.同時,在高溫高壓作用下,磨屑易黏附在砂輪上,填滿磨粒間的空隙,使磨粒失去切削作用。不銹鋼的類型不同,產(chǎn)生砂輪堵塞的情況也不相同,如磨削耐濃硝酸不銹鋼及耐熱不銹鋼,黏附、堵塞現(xiàn)象比06Cr18Ni11Ti嚴重,而12Cr13、20Cr13等馬氏體不銹鋼就比較輕。不銹鋼的熱導(dǎo)率小,磨削時的高溫不易導(dǎo)出,工件表面易產(chǎn)生燒傷、退火等現(xiàn)象,退火層深度有時可達0.01~0.02mm.磨削過程中產(chǎn)生嚴重的擠壓變形,導(dǎo)致磨削表面產(chǎn)生加工硬化,特別是磨削奧氏體不銹鋼時,由于奧氏體組織不夠穩(wěn)定,磨后易產(chǎn)生馬氏體組織,使表面硬化嚴重。不銹鋼的線膨脹系數(shù)大,在磨削熱的作用下易產(chǎn)生變形,其尺寸難以控制。尤其是薄壁和細長的零件,此現(xiàn)象更為嚴重。多數(shù)類型的不銹鋼不能被磁化,在平面磨削時,只能靠機械夾固或?qū)S脢A具來夾持工件,利用工件側(cè)面夾緊工件,產(chǎn)生變形和造成形狀或尺寸誤差,薄板工件更為突出。同時也會引起磨削過程中的振顫而出現(xiàn)鱗斑狀波紋。
不銹鋼可采用與磨削碳鋼、低合金鋼相同的操作和砂輪轉(zhuǎn)速進行磨削,但應(yīng)避免磨削不均勻或局部過熱是磨削不銹鋼必須關(guān)注的重點。不銹鋼熱導(dǎo)率低,造成熱變形增加,特別是奧氏體鋼類,熱膨脹系數(shù)高于常見鋼種及鑄鐵約60%。
1. 砂輪
①. 磨料
白剛玉具有較好的切削性能和自銳性,適于磨削馬氏體及馬氏體+鐵素體不銹鋼;單晶剛玉磨料適用于磨削奧氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼;微晶剛玉磨料是由許多微小的晶體組成的,強度高、韌性和自銳性好,其自銳的特點是沿微晶的縫隙碎裂,從而獲得微刃性和微刃等高性,可以減少燒傷、拉毛等現(xiàn)象,并可以降低磨削表面粗糙度,適于磨削各種不銹鋼;立方氮化硼磨料的硬度很高,熱穩(wěn)定性好,化學惰性高,在1300~1500℃不氧化,磨粒的刃尖不易變鈍,產(chǎn)生的磨削熱也少,適用于磨削各種不銹鋼。為了減少黏附現(xiàn)象,也可采用碳化硅和人造金剛石為磨料的砂輪。
a. 粒度:磨削不銹鋼時,一般以采用36號、46號、60號中等粒度的砂輪為宜,其中粗磨采用36號、46號粒度,精磨采用60號粒度。為了同時適用于粗磨和精磨,則采用46號或60號粒度。
b. 結(jié)合劑:磨削不銹鋼要求砂輪具有較高的強度,以便承受較大的沖擊載荷。陶瓷結(jié)合劑耐熱、抗腐蝕,用它制成的砂輪能很好地保持切削性能,不怕潮濕,且有多孔性,適合于制作磨削不銹鋼砂輪的結(jié)合劑。磨削耐濃硝酸不銹鋼等材料內(nèi)孔時,可采用樹脂結(jié)合劑制造砂輪。
c. 硬度:應(yīng)選用硬度較低的砂輪,以提高自銳性。一般選用G~N硬度的砂輪,其中以K~L使用最為普遍,使用微晶剛玉作磨料的內(nèi)圓磨砂輪,則以了硬度為宜。
d. 組織:為了避免磨削過程中砂輪堵塞,砂輪組織應(yīng)選較疏松的,一般選用5~8號較為合適。
精磨時往往采用的砂輪顆粒更細。由于保持砂輪外廓形狀在磨削過程中的重要性,所以磨不銹鋼螺紋的砂輪,要比磨削其他鋼種的砂輪的顆粒更細、更硬。螺距越小,砂輪顆粒越細、越硬。
氧化鋁砂輪幾乎專門用于磨削不銹鋼。碳化硅砂輪一般僅用于特殊磨削,如磨軋輥,碳化硅極細顆粒磨不銹鋼冷軋軋輥時,可磨成光亮表面。
②. 磨削用量
陶瓷結(jié)合劑砂輪的速度為30~35m/s;樹脂結(jié)合劑的砂輪速度為35~50m/s.當發(fā)現(xiàn)表面燒傷時,應(yīng)將砂輪速度降至16~20m/s。
當工件直徑小于50mm時,轉(zhuǎn)速n=120~150r/min;大于50mm時,轉(zhuǎn)速n=40~80r/min。
用砂輪外圓進行平面精磨時,工作臺運動速度一般為15~20m/min,粗磨時為5~50m/min.磨削深度和橫向進給量小時取大值,橫向進給量大時取小值。粗磨深度為0.04~0.08mm,精磨深度為0.01mm.修整砂輪后應(yīng)減小磨削深度。
外圓磨削時縱向進給量,粗磨時為(0.2~0.7)B(mm/r),精磨時為(0.2~0.3)B(mm/r);內(nèi)圓磨削時縱向進給量,粗磨時為(0.4~0.7)B(mm/r),精磨時為(0.25~0.4)B(mm/r);砂輪外圓平面磨橫向進給量,粗磨時(0.3~0.7)B(mm/dst),精磨時為(0.05~0.1)B(mm/dst)。
2. 磨削液
磨削液用于冷卻和潤滑砂輪與工件,減少砂輪負荷,避免磨粒鈍化,所有這些可能引起惡劣的磨削作用,產(chǎn)生過熱、熱裂、光潔度差。
磨削不銹鋼時,磨削液的選擇比磨碳鋼和低合鋼更為重要,某些用途(參看下文影響磨削率因素一節(jié))磨削液已證明為磨削不銹鋼的特別重要變化因素,磨削不銹鋼時水基溶液(溶性油乳液合成液)或磨削油均可使用。
3. 磨削不銹鋼的注意事項
應(yīng)及時修整砂輪,粗磨時砂輪要修整得粗一些,精磨時砂輪要始終保持鋒利,以免過熱燒傷。修整后的砂輪兩側(cè)轉(zhuǎn)角處,不允許有毛刺存在。低表面粗糙度磨削時,粗精磨應(yīng)分別進行,精磨余量一般留0.05mm為宜,工件裝夾誤差大時可留0.1mm.磨削過程中必須充分冷卻,以帶走大量的磨削熱和進行沖刷,防止砂輪堵塞和工件表面燒傷。冷卻液必須清潔,不能混入磨屑或砂粒,以免將工件拉毛。磨削不銹鋼的冷卻液,一般選用冷卻性能較好的乳化液,或用含有極壓添加劑且表面張力小的冷卻液。流量為20~40L/min,砂輪直徑大時,為80L/min.不銹鋼磨削余量應(yīng)取小一些,外圓磨削時,直徑上的磨削余量為0.15~0.3mm,精磨余量為0.05mm.內(nèi)圓磨削的余量與外圓磨削基本相同。平面磨削時,對面積小、剛性好的零件,單邊留余量為0.15~0.2mm,剛性差、面積大的零件,單邊留磨削余量0.25~0.3mm。
乳化油是由乳化礦物油或礦物油制成,合成液含有非礦物油類有機化合物。乳化液含有氯和硫是磨削各種不銹鋼常用和最好的水基溶液混合液,而磨削油則僅用于磨削絲扣及其他特殊用途。
不銹鋼磨削量,見表7-12。