电 子 简 讯 2011年9月

Jeffrey A. Badger, Ph.D.
The Grinding Doc Consulting
Austin, Texas USA
www.TheGrindingDoc.com
JB@TheGrindingDoc.com
 

找到砂轮的“最有效点”

每道磨削工序都有一个“最有效点”。若在最有效点磨削，即速度和进给最优状态，砂轮磨料锋利，表面光洁度良好，不会造成快速磨损，通常可获得更佳磨削效果。若未在最有效点开展作业，则可能发生各种问题：工件烧损、切削工具震颤或砂轮快速磨损等。找到这种最有效点对高效低温磨削极其重要。

在生产型磨削中，机器操作员通常很擅于找到这种最有效点。在一段时间中，机器操作员不断调整进给速率和砂轮速度，以便找到一套可对特定砂轮、工件、冷却液和磨床组合发挥有效作用的参数。

但若给操作员分配新任务会怎么样？例如，操作员将磨削硬质合金端铣刀，分配给他的任务是磨削直径为25毫米的端铣刀，而不是直径为6毫米的常规端铣刀，也就是说，切削深度要大很多。那么，他要怎么做呢？只需再次重复整个调整操作来找到最有效点即可。

是否有优于这种试验性错误方法的更佳方法呢？答案是绝对肯定的！不要从速度和进给方面考虑，而是从研磨度方面考虑。对于直径为6毫米的端铣刀磨削作业，操作员找到了可对砂轮、工件、冷却液和机床组合发挥有效作用的研磨度。现在，他需要为新作业重复这一研磨度。

什么是研磨度？

简单而言，研磨度是指对磨料颗粒挤压力大小的分析指标。它类似于下图所示的推进深度或切削厚度。若研磨度过大，磨粒则会渗入材料深处，磨粒应力过大，也会造成磨粒过早从粘结材料中脱离。若研磨度过小，磨粒只轻触表面，不仅会产生大量摩擦生热，而且应力不足也让磨粒无法自锐-磨粒只是变钝。在这两个极端力度之间有一个最佳研磨度-即最有效点

 

研磨度数值与每个磨粒渗入工件的深度有关

 

计算研磨度

研磨度数值按以下公式计算：

我们在此可以看到，工件速度或进给速率越大，研磨度则越高，切削深度也越深。砂轮速度较快，意味着磨粒不会深度渗入，因此，增大砂轮速度会降低研磨度；砂轮直径加大也会降低研磨度。

良好数值

什么是良好研磨度值？这取决于特定砂轮以及磨削材料类型。每个砂轮/工件组合都各有可置于最有效点的研磨度数值狭窄范围。若操作员在一段时间中不断调整作业，就很可能找到这项作业的良好研磨度数值。一旦找到良好数值，则要坚持使用这一数值。

盲人摸象

最近，本人参观了一家公司。这家公司采用特制树脂粘结金刚石砂轮磨削碳化钨合金端铣刀。两位操作员Joe和Hank使用配有相同砂轮规格的相同设备开展类似作业。Joe坚决地说，他的参数是适于这项作业的最佳参数。Hank不以为然，认为自己的参数才是最佳参数。

然后，本人在互联网上找到了砂轮生产厂家的手册，手册中附有这种砂轮的实例研究。下表显示了生产厂家以及Joe和Hank的参数：

 

	切削深度 (毫米)	进给速率 (毫米/每分钟)	砂轮速度 (米/每秒)	砂轮直径 (毫米)	材料切除率 (mm3/mm/s)	研磨度数值
Joe针对小直径硬质合金端铣刀的参数	2.5	150	18.5	150	6.3	17.4
Hank针对中等直径硬质合金端铣刀的参数	2.9	115	16.5	120	5.6	18.1
砂轮生产厂家的砂轮手册-实例研究：中等直径硬质合金端铣刀磨削作业	2	300	33	150	10.0	17.5

磨削参数，碳化钨金刚石砂轮粗磨

 
从这些参数我们可以看到，Joe的砂轮运行速度为18.5米/秒，Hank的 砂轮运行速度为16.5米/秒。本人问Joe对Hank的参数有何看法，他说：“不可能。Hank根本不知道自己在做什么。如果以16.5米/秒的速度运行砂轮，我的砂轮肯定要报废，只有碎片从出口出来。”

然后，本人又问Hank有何看法。Hank说：“Joe肯定是疯了。如果以18.5米/秒的速度运行砂轮，我的砂轮会完全变钝，零件也会破裂。”

然后，本人又问他们俩人对砂轮生产厂家的实例研究参数有何看法。他们俩对此都持反对意见。“太荒谬了”，他们说。“33米/每秒的速度简直是太荒唐了。”至少，他们俩对此颇有同感。

但让我们看看研磨度数值。在此，我们看到了17.4、18.1和17.5三个数值。尽管砂轮速度截然不同，但这三个数值非常接近。原因何在？这种砂轮规格适合采用17.5至18.0左右的研磨度。这一研磨度可以通过数种方法来实现-而且确实实现了这一研磨度。包括砂轮生产厂家操作员在内的每位操作员都各自执行了调整作业，达到了近乎相同的研磨度数值。
 

充分利用研磨度值

因此，在下次运行设备时，一定要计算研磨度值。在一段时间后，建立一个对某项工艺发挥有效作用的研磨度值数据库。一旦获得砂轮最有效点的研磨度值，则要将这一数值记下来。现在，假设零件尺寸更小，而且必须减小切削深度。这没有问题。只需选取可获得相同研磨度数值的进给速率和砂轮速度。由此就能很快找到这个砂轮的最有效点。

本人于2001年首次提出了研磨度概念，并于2007年开始在本人的高强度磨削课程中教授这一概念。在与先前的课程学员交谈时，很多学员都谈到同一件事：“您知道，我们在这一课程中学到并一直应用的知识就是研磨度。每次出现问题时，我们都会检查研磨度数值是否与自己经常使用的数值相符。而且，每次出现问题时，我们的研磨度数值要么太低，要么太高。现在，我们时刻监督我们的研磨度数值。研磨度数值帮助我们成功完成各项作业。”

因此，不要考虑速度和进给速率。请考虑研磨度。
 

 

作者简介

Jeffrey Badger博士是磨削专家和独立顾问。在金刚石创新公司(Diamond Innovations)主办下，Jeffrey Badger博士将于10月19日-21日在美国俄亥俄州哥伦布市开设为期三天的高强度磨削课程。他还会参加欧洲机床博览会(EMO)。有关课程详情或EMO参观日程，请浏览网址：www.TheGrindingDoc.com。

 

12 九月 2011