内圆磨削加工
| 内圆磨削与外圆和表面磨削是完全不同的。由于孔内加工的砂轮的外形，加工车间必须特别注意砂轮和工件的接触面积，更要注意砂轮与工件之间的关系——砂轮速度，工件速度，砂轮轴的刚性和其他操作因素。 大多数的车间都以为对一个特定的工件来说，选择正确的内圆磨削砂轮只与要磨削的材料有关。然而在很多情况下，这是错误的，Saint-Gobain Abrasives（(暂不可见)）的一位应用工程师Bill Bednarski说。 试想一家车间使用32A氧化铝砂轮（一种非常锋利的单晶体磨粒）来磨削硬质工具钢，然后用同样规格的砂轮来进行内部磨削操作。就会看到震颤和磨削过热的现象。另外为了保证砂轮正常的工作，操作员在加工一个零件时就必须对砂轮做好几次修整。另一方面，如果车间使用25A砂轮（更加易碎的磨粒等级J级，软两级）来进行内圆磨削就会消除震颤和磨削过热，砂轮修整次数也减少到一个零件一次。 但Bednarski说在为内圆磨削选择磨粒和等级时，除了要磨削材料及其硬度外，还有其他几项因素是车间必须考虑的，磨削去除量，磨削精度和表面光洁度，接触面积，砂轮尺寸，工件速度，砂轮速度和操作因素以及磨削系统的刚性。 工件的材料 工件材料的硬度等级和应力裂纹主要影响了磨粒的选择，尺寸和砂轮的等级。硬质材料会抵抗磨粒的渗入而使砂轮很快变钝。因此，更加坚硬的工件材料，更多的操作者会选择更软等级的易碎磨粒砂轮。软等级砂轮的磨料磨粒边钝后会掉下来，暴露出新的磨削颗粒。 下面是几种给定材料的磨料选择 ◆ 氧化铝或CBN磨料砂轮用于高抗拉强度材料，例如碳钢，合金钢和高速钢。 ◆ 碳化硅或金刚石磨料砂轮用于低抗拉强度的材料，例如铸铁，软青铜和铝，以及硬质合金。 ◆ 金刚石砂轮用于非金属材料，例如高密度陶瓷，碳化硼，碳化钙和硼硅酸玻璃。 按照断裂特性可以分为三种碳化铝磨料： ◆ 深色、耐用氧化铝（57A）和单晶体氧化铝（32A）用于钢制零件的一般内部磨削。 ◆ 白色、易碎氧化铝（38A）非常适合特硬钢的干磨削或轻磨削，因为它的冷却和自修整作用。（当磨削压力增大后易碎磨料会断裂，暴露出锋利的切边） ◆ 粉色氧化铝（25A）磨削特性与38A很相似并且显示出很好的外形保持特性。 另外，53A是黑色氧化铝和白色氧化铝的混合，其特性界于57A 和38A之间。 磨削量，磨削精度和表面光洁度 按常规，粗糙的磨粒用于高磨削率，因为这样的砂轮通常允许大的磨削量。但是，如果工件材料是硬制钢或一些其他很难渗入的合金，则应该使用略微精细的磨料，由于与工件有更多的磨削点，砂轮会更加快速的进行磨削。 为保持尺寸精度，非磨削砂轮是很重要的。非磨削砂轮有相当小的压力，并且在精密加工时是非常重要的影响因素。例如，一个内圆需要0.005英寸到0.008英寸的圆角半径，砂轮磨料尺寸应当为100到150。在光洁度操作中，通常是更好的光洁度需要更加精细的磨料尺寸和冷却磨削砂轮。冷却磨削可以使磨削热产生的变形减小到最少，并且可以快速和一致的生产精密零件。 接触面积 与外圆磨削相比，内圆磨削具有更加大的接触面积。尤其在小孔磨削时，因此需要使用比孔略小的砂轮。与工件的接触面大必须使用相对软等级的砂轮，并具有开式结构以提供充足的磨屑清理空间。 关于砂轮的尺寸，过大的砂轮会有低压力和变钝的问题。过大尺寸的砂轮还会阻止冷却液，导致磨削区域非常低的磨屑去除。相反，一个砂轮如果太小就不能有效率的工作，因为没有足够大的磨削面积，并且由于工作在过大压力下会过度磨损。通常，当砂轮的尺寸磨损至原有尺寸的70%时就需要更换他们了。 工件和砂轮的转速以及操作因素 工件相对砂轮旋转越快，更大的力会加在砂轮上，两者中软的一者会起作用。相反，当砂轮尺寸增加时，施加在砂轮的力会减小，相对硬的砂轮的起作用。对Bednarski来说，典型的砂轮速度大约在8,500 sfpm,但可分布于4,500 到 12,500 sfpm。 砂轮转速因素 ◆ 如果可以的话，保持正确的圆周速度并使用不变的表面速度。 ◆ sfpm = 砂轮 rpm ×砂轮×0.2618 ◆ 小的砂轮转速会起到“软作用”，而快的砂轮速度会起到“硬作用” 工件速度的经验法则 ◆ 工件速度与砂轮速度的比率应当在25:1和65:1之间。 ◆ 对于材料硬度为Rc50或者更小：sfpmwheel = sfpmwork ÷ 30。 ◆ 对于材料硬度为Rc51或者更大：sfpmwheel = sfpmwork ÷ 55。 操作因素 ◆ 对硬度为Rc50或更软的材料来说，横进给率起点为：粗切率使用0.00015 英寸到0.00010英寸的每工件砂轮旋转的去除率。光洁切除率采用0.00005 英寸到0.00003英寸。 ◆ 对硬度为Rc51或更高的材料来说，横进给率起点为：粗切率使用0.00010 英寸到0.00005英寸的每工件砂轮旋转的去除率。光洁切除率采用0.00005 英寸到0.00003英寸。 ◆ 震荡率通常为75ipm到125ipm。起点，使用0.2×砂轮宽度× rpmwork 磨削系统刚性 成功的磨削系统需要刚性，选择合适的砂轮轴或主轴是非常必要的。要确定正确的砂轮轴，加工车间必须考虑砂轮磨损。在允许砂轮磨削工件和被修整的前提下选择最短的。 关于砂轮轴的长度与砂轮轴直径的比率，使用尽可能最短的砂轮轴长度和最大的砂轮轴直径。 ◆ 比率小于3:1会产生可靠的性能和最短的加工时间。 ◆ 比率界于3:1 到 6:1通常作为边界选择。 ◆ 比率大于6:1会导致诸如饶度、锥度、震颤和长的加工时间。 There are several other factors, besides the material to be ground and its hardness, that shops must consider when choosing the grain and grade for a grinding wheel for "inside" work. These factors include the amount of stock that is to be removed, grinding accuracy and surface finish, area of contact, wheel size, workpiece speed, wheel speed and operating factors and grinding system rigidity. The workpiece material degree of hardness and its susceptibility to cracking principally influences the choice of an abrasive grain, grain size, and the wheel grade. Hard materials resist the penetration of abrasive grains and cause them to dull quickly. Therefore, the harder the workpiece material, the more operators should use wheels with friable grains in softer grades. These softer grades permit abrasive grains to break away as they dull, exposing new, sharp cutting grains to the workpiece. As a rule, coarser grain sizes make for higher stock-removal rates because these wheels ordinarily permit heavier cuts. However, if the workpiece material is hardened steel or some other difficult-to-penetrate alloy, then a slightly finer, rather than coarser, grain wheel may cut faster because of the greater number of cutting points it presents to the workpiece. The contact area is much larger for internal or I.D. grinding compared with cylindrical or surface grinding. It is especially large in some small bore grinding, where it is necessary to use wheels just slightly smaller in diameter than the hole itself. A large area of contact with the workpiece necessitates using relatively soft-grade wheels with open structures to provide sufficient chip clearance.
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