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    l 9 年  90

    第 3期 
    J U NA   F JL N U I E ST   F T C N L GY O R L O  I I   N V R I Y O   E H O O  







    报 
    N9 2  


    1 99O  
    ● 


    -- -  
    ,  
    磨 削 液 对 磨 削 烧 伤 的 影 响 

    ● 
    机 工 系 张 孟 湘  李  伟  邸 彦 召 械 程   

    摘 要  出 文根 据 磨 削 接 触 区 最 高 温 度 的 数 学 模 式 肝 表 母 曲 函 数 羌 
    《,用 正 交试 验 考 察 了不 同磨 削液 时工件 速度  、切 深 a 、修 正 导程 

    对烧 伤 的 影响 .  
    关键 词 { 削 磨  
    L   蔓  l 伤 烧 警

    一  
    、 ~


    一  
    .  
    O 前  言   


    、  
    磨 削 液 是 影 响 磨 削 过 程的 一个 重 要 因素 ,不 同 性 能 的磨 削 液 对磨 削过 程 的 影 响 是 不 

    样的.  
    烧 伤 是 磨 削 接 触 区 热 损 伤 之 一 ,与接 触 区 的 温度 有关 .根 据 J C agr 摩 擦 面 温  . .Jee 的 度 理 论 ,高 泽 孝 哉 得 出 砂 轮一 件 接 触 区 晟 高 温 度 为 一: 工    J

    × 3 I×  . () J 
    式 中 

    — —
    磨 削热 源 强 度 .q   。R 为 流 入 工 件 的 热 量 比 , 为磨削 能通 量  =R    

    导 温 系数  碍 热 系 数 




    工 件 速 度 
    L 一
    无量纲特性值 ?L  

    为 砂 轮直 径 
    ?  L 为接触 区弧 长, 平磨时 厶=√  , 为切深 ,     D
    ● 
    代入 ,故 ( ) 也 可 改 写 为  1式
    以 M × × (  J =          I d

    ( = ? 为 轮 速 )函 ,表 为 式 :  恬 V 砂 线 度的 数 可 示 下     

    中 = 

    收稿 日期 :I8 —2 1 . 9 9 8月修 改  9 71 — 9 1 9 年


    ㈤ …  
    ● 
    () 2 式中 K、 ^为工件材料的物理 特性 , D为砂轮的几 何特性 , 与加工 条件无关 , 均 故影 

    响烧 伤 的 主要 因 索 为凡 ( 磨削 液有 关 )  、 与 、 。和  .而 磨削 能 通 量  是 无 量 纲 磨 粒 切 深 
    ( )   .+ A ( ) D   
    () 3 
    90 一  
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    ( ) 中  、血 和 。  分 别 为系 数 和 指 数 .可从 有关 资 料 中 蠢 出 , 为 切 削 路 程. ( ) 3式 、 f 3 式  表 示 中 由两 部 钋 组 成 .前 者 与砂 轮 修 正 有 关 .后 者 与 磨 削 过 程 所 经 过 的 路 程 ( 属 切 除  金

    量 ) 关. 有   为 了研 丘对 烧 伤 有 影 响 的上 述 各 有 关 因 素 .本 文 针 对 GC l 承 钢 试 件 .在 每 种 磨  r5轴
    ● 
    削 液 时 ,均  变 切 深 、工件 速度 r  和修 正导 程  三 个 因 素 ,考 察 烧 伤 产 生 前 金 属 切 除  量 仉 及 磨 削 比 仉 / ( 为砂 轮磨 损量 )  评 定 它 们 对 烧 伤 的 影 响 情 况 .     ,  

    ■ 
    1 试 验 条件 和 测 试 方 

    1 1 试 验 条 件  . ‘   机 床 : I 3平 面磨 床 }砂 轮 :G 6 Z 23 0 3 ×1 7 M7 3 B 0 R   5 × 2 2 }砂 轮 速 度 :V  ̄ 2 m/ }工  s 5 s
    件 速 度 :V。 0 ]m/,  = . 3 s  
    02 m/I 削 深 度 ; I . 2 m/ 行 程 , 2 . 3 .1 s 磨 d一0 0 m  ̄ a:0 0mm/  ̄ 
    行 程 } 正 工 具 ; 刚 石 笔 }修正 导 程 8 =0 1 修 金 t .mm/, = 03 r岛 . mm/}修正 用 量 : 修切  r 粗 深 0 0rm( .2 a 5次 ) 精 修 切 深 0 0 mm( ) , .] 2次 .光 刀 ( 2次 ) I  
    试 件 ;G r5轴 承 钢 ,淬 火  C1

    HRC 2 6 ,尺 寸 7 × 1 6~ 5 5 5×2 ( 7 长  ×宽 × 高 ) I磨 削 液 流 量 :2 L   5/
    Ir|磨 削 液 种 类 :选 用 四 种 磨 削  Tl Ll 液 .分 别 代 表 无 机 盐 、普 通 乳 化 液  及 化 学 合 成 液 三 种 类 型 .化 学 合成  液 中 包 括 高 效 ^磨 削 液 和 合 成 l   切 削 液 两 种 ,使 用 浓 度 均 为 3   %. 四 种 磨 削 液 分 别 以 w   、HA和   、

    表 示。  
    1 2 测 试 方 法  . 磨 削 力 用八 角 环 测 力仪 进 行 测 

    定 .磨 削 温 度 采 甩 人 工 热 电 偶 测 
    量 .金 属 切 除 量 用百 分 表 测 量 试 件 
    ● 
    加 工前后尺寸的变化得 出.砂轮磨  损 用 复 映 法 测 量 .工 件 烧 伤 用 目   测 。测量装置示意图如图 1 所示。  
    图 1 测 量 装 置 示 意 图 
    ● 
    2 正 交 试 验 及 结 果 

    考 察 指 标 为 烧 伤 产 生 前 的金 属 切除 量 及 磨 削 比.因 子 及 水 平 如 下 :  

    切深 am ( m) l d= 0 0 ) (2 0 0 )  ( I . 2 ,2 e— . 3 } 工件 速 度  ( s 1  I .  ) ( 2 - 1 { m/ ) ( 一0 1 ,2  =0 2 )  3
    修正 导程 8 r r 1岛=0 1 ,2岛一0 3 .因此 , 文 为三因子二水 平的 正 交  ( m/) ( a   .) ( .) 本

    试 验 .取 L (  正 交 表 ,表 头 设 计 如 表 l | 2)  
    表2 为四种磨削液的考察指标的试 验结 果 , 3 表 表示 不同磨削液时各 因子对考 察指 


    9】 一  
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    标 的 较 好 水平 及 显 著性 情 况 。  

    表 1 L  正 交 试 验 表    I c  

    试 验 母  f mm、  

    ( 刊  1

    J  i   hm
    s( mm/ ) r 
    ( 2列 
    ( 3列 )  
    ● 
    t  

    表 2 饶伤产 生前 的盎 属切除量 及磨 削比 

    席 削 槭  W
    暂\ 描 \

    ~   验 号 、、 
     
    日  
    K  
    Ⅳ 
    f   h
    \ 际 f “ l  mm    /ll rr l 

    1 .8   2 3

    8 6  . 3 3 3  . 8 2 25 .  
    /  

    1 8  2  

    0 5  . 5 1 63 .   2.   1
    ( mSrm) a r / a  

    27   】 .5

    5 5 .2   8 .5 2   30  
    0 0 c( “   , ( mS   / 。 。 mm ̄    / q I 。 r “m)   8a /   r mm) a

    5 21 .-  

    0 25 .   3 8  9   D 72 .  
    1 .5 68 7  

    4l 25   l   3 5 5 2 .   6 5 .7  
    3 5  2. 5

    3. 8 9  3  】 6 5 .】  
    24 .5 】  

    5 5 .2   J 3   3 .5 】  2
    3    3

    5 0   . 6 1 . 8   8   2 0 5 .5  

    ∑ 
    2   . 9 -0 7 .

    ① 
    56 .  3
    38 5 1 . 02 .  09 】 

    ③ 
    5  5 7 0  2 4   , B 3 .  2 8 2 1   92 . 25 15 . 

    ② 
    太 小顺序 
    等划、r  ̄- . t  

    襄 括  { 卓 宽 鹰 上 的 盘 届 切 除  ;  砂 乏  
    @  
    @  
    ①  
    ②  
    最指  位 砂 轮 宽 应 j 枘 砂 轮 j 擞 鳗    f f
    表 3 较 好水 平殛显著性 

    暗 剖 漓 

    H   ,   “  Ht  
    口-/ 0 
    0_  
    , 0 
    0w/   0
    i   Qe
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    \  

    I   2‘   1   】   1   l   1。   2   I   2   1…   1   】   2   1  
    ● 
    r   ( ,) m s 
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    2   ● 
    f1 2 l 、 分别 代点较 蚶的水 r}… I
    表示 置佑 应 为9 啊 I 9  
    矗 艘  瘦 为 0 % D 
    3讨 论 和 分 析 

    3 1 磨 削 液 的 影 响  . 从表 2中 可 以 看 出 ,无论 是烧 伤前 的 总 金属 切 除 量 或 者 磨 削 比 ,四种 磨 削 液 的 大 小 
    l 『均 为  >打 >  >w 即 化学 合成 液最好 . 嘎芋    , 其次 为乳化 液 . 无机盐 类磨 削液晟差 ,  

    而 化学 合 成 液 中 .高 效  磨 削 液 的 效 果最 佳 。   为了 避 免 烧 伤 .应 降 低 接 触 区 温 度 , 可 从 两 方 面 入手 ,即 减 少磨 削热 的 产 生 和 加  这

    91 一  
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    速 磨 削 热 的逸 散 ,前 者 与 磨 削 液 的 润 滑 性 有 关 ,后 者 与 磨 削 液 的 冷 却 性 和 浸润 性 有 关  瞻削 液 是 一 种 水 基 磨 削 液 ,水 的 冷 却 性 最 好 ,而 且其 中还 含 有 不 同 极性 强度 的 阴  离 子 表 面 活性 剂 ,它 溶 于 水 时 ,电离 生 成 离 子 .磨 削 时 ,由于 强 烈 摩 擦 所 产 生 的 静 电荷 ,   可通 过 磨 削 液 中 的 离 子 反 应 迅 速 消 除 , 而 使 接 触 区不 产 生 高 热 .同 时 , 从   磨 削 液 中还  含 有 润滑 性 能 最 好 的 油 性 添加 剂 ,其 亲 水 基 的 吸 附性 能 很 强 ,在 磨 削过 程 中 很 快 吸 附在 

    口 
    金 属 表 面 上 ,与 铁 反 应 生 成 牢 固 的 润 滑 膜 ,在 高 温 高 压 下仍 保 持 其 润 滑性 能 .此 外 ,   磨 削 液还 含有 非 离 子 表 面 活性 剂 ,它 可 降 低 水 的 表 面张 力 , 高 浸 润 能 力 .因 此 , 。 提   磨  削 液 在接 触 区 内 能 起到 良好 的 润 滑和 冷 却 作 用 。   无 机 盐 液 Wa 主 要 份 量 是 水 ,其 中 添 有 少 量 无 机盐 , 机 盐 主 要 起 防锈 作 用 ,所 以  的 无 这 种 磨 削 液 的 冷却 性 很 好 ,但 润 滑 性 极 差 ,因此 它 不 能减 少 磨 削 区热 量 的 产 生  普 通 乳 化 液  中 含 有 矿物 油 ,其 润 精 性 较 好 ,但 冷 却性 较 上 二者 差 ,因 此 它 不能 很  好 地 将 接 触 区 热 量 传 出.但 普 通 乳 化 液 的 表 面 张 力 较 低 ,具 有 一 定 的 浸 润 能力  3 2 各 因子 的影 响  .

    从 表 3知 :  
    ( )工 件 速 度  较 低 时 ,对 各 磨 削 液 的 考 察 指 标均 有 利 ,特 别 是 对  磨 削 液 的 磨  1
    削 比影响 显著 .文献 [] 为 : 3认 增大工件速 度对减轻烧伤 有利 , 因是工件 速度增大 后 , 原   热 源 对工 件 表 面 的作 用 时 间缩 短 ,表 面 层 温 度 梯 度 大 ,即发 生 过 高 温 的 金 属 厚 度 减 薄 ,  

    通 过 最 后 的 光 磨 或 后 续 的 光 整 加 工 工 序 就 可 除 去 .从 这 个 观 点 出 发 ,认 为 . 可 减 轻 磨  大
    削 表面烧 伤 , 上述结 论对 干磨看来是正 确的.但在湿磨条 件下 , 当热源 与工件 表面接触  时 ,将 受 到 浸 入 接 触 区 内 磨 削 液 的作 用.工 件 速 度 较 低 ,即 磨 削 液 的作 用 时 间 较 长 ,则  热 源 的 影 响程 度 减 轻 , 工 件 表 面 的 温度 降 低 .当磨 削液 的 冷 却 性 、浸 润 性 愈 好 时 ,磨  使 削 液的效果发挥愈 充分 , 工件 表面的温度 愈低,从而使烧伤前 的金 属切 除量愈多 ,砂轮 

    磨 损量 愈 小 .  
    磨 削液在工 件速 度较 低时 , 磨削液在接触区内充分发挥冷却作 用 , 表面烧伤 不  使 易 产 生 . 磨 削 液 具 有 一定 的 浸 润能 力 ,有 利 于 磨 削 液 浸 入接 触 区 内 , 冷 却 起 一 定 作    对

    用 .所 以磨 削 液对 磨 削 表 面 的冷 却作 用对 烧 伤 有 很 大 影 响 .   ( )2水 平 的 切 深 ( 大 ) 无 机 盐 液 、化学 合 成 液 的磨 削 比有 利 ,其 中 对 无 机 盐 液  2 较 对 磨 削 比的 影 响 显 著 .增 大 砂轮 切 深 ,可 增 加 金 属 切 除 量 ,但 切 深 增 大 ,使 磨 削 区温 度 增  加 .而磨 粒 的磨 损 与 接 触 区 温 度 大 致成 比 例增 加 “,所 以 增 大 切 深 又 会使 磨 粒 磨 损 增加 .     当使 用 冷 却 性 好 的 磨 削 液 时 ,磨 削 液 将 带 走 接 触 区 的 热 量 ,使 温 度 降 低 .   磨 削 比为 单 位 时 间 内 金 属 切 除 量 与 砂 轮 磨 损 量 之 比.当使 用 冷 却 性 好 的磨 削 液 时 ,   适 当 提 高 切 深 ,可 获 得 较 高 的金 属 切 除 量 ,而 磨 粒 的磨 损不 增 加 ,从 而 提 高 了磨 削 比.   H  、HA  均 为 水基 磨 削液 ,冷 却性 好 ,所 以三 种 磨 削液 的 磨削 比在 较大 切深 时有 利. 、月  
    无 机盐磨削 液如 亚硝 酸钠 常以离子形式吸附于砂轮和工件 表面 , 可防止砂轮表面堵  塞, 避免烧伤 一.所以适当提高 切深后 ,   对增 加磨 削比较显著.   ( )对 各 磨 削 液 , 伤 产 生 前 砂 轮 修正 导 程 多 以小 值 为好 .用 小 导 程 修 正 砂 轮 比大  3 烧

    导 程 修 正 时 砂 轮 上 有 效 磨 粒 数 多 ,如 在 同 样 磨 削 条 件 下 ,则 用 小 导 程 修 正 的磨 粒 负 荷 

    轻 ,磨 损 量 小 .  


    9 —   3
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    本 试 验 所 用 磨 料 粒 度 为 6 ,磨粒 的尺 寸 范 围 为 02 ~ 0 35 m,第 】 平 的 导 程  0 . 5 . 1r a 水 0 】比 它 小 ,因 此 砂 轮 上 每 颗 磨 粒 都 能 被 修 正 器 切 削 着 ,从 而 产 生 较 多 的 有 效 切 削 刃 , .   使 砂 轮 的切 削 性 能 提 高 .因 此 ,为 了避 免 或延 迟 烧 伤 的 产 生 ,多 采 用小 的修 正 导 程 .   3 3 各 磨 削液 的烧 伤 能 通 量  . 烧 伤 发 生 时 所 消 耗 的 磨 削 能 通 量 称 为 烧 伤 能 通 量  ,有 研 究 表 明  : 伤 时 的  不  烧 受 砂 轮种 类 和 磨 削 方 式 的影 响 ,只 随无 量 纲 磨粒 切 深  而 变 化 , 受 磨 削 液 冷 却 和 润 滑  也 效 果 的作 用.本 文正 交 表 中 4个 试 验 的 ^值 如 表 4 , .磨削 烧 伤 能 量  可 按下 式 求 出 

    一  
    ●  
    o 
    () 4 

    …  
    式 中 F —— 烧 伤 产 生 时 的切 向磨 削 力 (   见表 5  )

    — —
    砂 轮 线速 度  砂 轮 和 工 作 的 接 触 区弧 长 .当 a . 2 =O 0mm,L= 26 r o . 5 m,Ⅱ 00 rm,L  a = .3 a

    = 3 4 m  .2 m
    B —— 砂 轮 工 作 宽 度 

    — —
    丧 I 烧伤产 生时切 向磨 削力 

    3 93× 1 一 . 0  63 . 5× l   O一

    4 8 X 1 .   0一i  


    值(h ) N mn  

    H^ H-  

    I .  63

    l .   7 0 2 .1 1   2 0 2.  


    号 
    wI  

    l .  2 7 1 .  3 3 l 7 6.   】 .  7 4 1 1 5.   l 7 5.  
    1 . 7  I .1 8   2 .   2 5
    I 3 9.  

    2 0 0.  
    B X l   0—5  
    2 .  34
    各 磨 削 液 在 正 交 试 验 时 4 烧 伤 能 通 量  个 值 如 表 6  . 根 据 表  和 表 5得 ,烧 伤 能 通 量  随 

    丧 B 烧伤 产生时 的能通 量  值 ( n n ) w/u   

    E  

    § l  
    ≥ 
    o 
    的变化趋 势如图 2 所示 .由图 2 : 磨削液  知 各
    烧傍能通量  的大小顺序为 H >H >R>  A  ̄ r -


    这 个 顺 序 和 前 面提 到 的 各 磨 削 液 磨 削 烧 伤 
    产 生 前 的 总金 属 切 除 量 及 磨  比 的大 小顺 序是 


    图 2  
    与  的关 系 
    致 的 ,它 说 明磨 削 液 的 烧 伤 能 通 量  值 越 大 ,则 烧 伤 产 生 前 的 总 金 属 切 除 量 及 磨 削 
    比越 大.  

    9d 一    
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    4 结  论 

    根 据 本 文 试 验 范 围 ,可得 如下 结 论 :  
    ( )磨 削 液 的冷 却效 果 、润 滑 效 果 和 浸 润效 果决 定 接 触 区 的 温 度 值 ,影 响 烧 伤 的 发  1 生 .各 效 果 好 的 磨 削 液 烧 伤 能通 量 如 值 大 ,即 : 伤 发 生 前 总 金 属 切 除量 和 磨 削 比大 . 烧   本 文 试 验 范 围 内 , 伤 能 通 量 如值 的 大 小 顺 序 为化 学 合 成 液 > 普 通 乳 化 液 > 无 机 盐 液 , 烧  

    .  '
    化 学 合 成 液 中 又以 高 教  磨 削 液 的 效 果 最 佳 .   ( )砂 轮 一 件接 触 区 的 冷 却散 热 对 烧 伤 的产 生 有 很 大 影 响 .当使 用 浸 润性 、冷 却 性  2 工 好 的 磨 削 液 时 , 当减 慢工 件速 度 。 利 于 磨削 液 浸入 接 触 区 内发 挥 冷却 效 果 ,从 而 使  适 有

    工 件表面不易产生烧伤.   .  
    ( )增 大 切 深 , 使 接 触 区温 度 升 高 ,并 使 磨 损 增 加 ,容 易 产 生 烧 伤 .但 当使 用 冷 却  3 将 性 、浸 润 性 好 的 磨 削 液 时 ,接 触 区的 热 量 将 被 带 走 , 时 适 当 增 大 切深 ,可 增 加 金 属 切  这 除 量 ,而 磨粒 磨 损 又不 致增 加 , 而提 高 了烧 伤 产生 前 的 磨 削 比. 从  
    ()小修正导程可减 轻磨 粒瞻损并提高 砂轮的切削能力 , d 有利于避 免烧 伤.各 磨削 

    液 都 以 小 修 正 导 程 为 好.   参 加 试 验 的 还 有李 淑 珍 同 志.   参

    I 高泽孝 哉


    献 
    研 喇 匝 左 层 妊 度 分 布  理 论  干  穗 定 法 .精 密 机 械 ? 16 ( I  『 9 4 I)
    2 太 石 进 等 .研 削烧 时  发 生 加 66 ^ 七  9— 7 7  一  。 嘲 条 什  选 择 精 密 机 械 .18 ( ) 研 9 6 4 
    3 哈 尔滨 工业大学 等 主编 .机 懒斜造工 艺理 1基 础.上海 上海科技 出版社 , 9 0 电 18  4 柯 村末久 等.研  加 工 碰齄 加工.其 立出版 株式 会社 ,昭和 5 年 9     9 月 5 竹 中规雄 等-研刮 作业  实际 £研制靠 . 文童新 光社 , 和 { 年 6 | 诚 昭 a j  
    I fu n e o   i d n   ui   n W o k ic   n l e c   f Grn i g Fl d o   r p e e Bur i g nn  

    Z蛔 却   W e  D/Ya h o i  ̄ a 
    Ab r c  Th   r pe e b r ng i  h   rn i   r c s  s r l td t  he s r a e t m p r t r   f t s at e wo k ic   u ni  n t e g i d ng p o e si  eae   o t   u c  e f eau e o 
    wh e— r  o tc o e I h   rs n  ee r h,te ifu n eo h   idn   o dt n ( u h elwo k c n a tz n . n tep ee trs ac h  n e c  fteg n igc n i o s c   l r i

    a   b e s e d V ,d p h o   u s t l  p e     e t  fC t口a d d e sn  e d S) o  h   u n u d r t e a to     if r n   a n   r si g l   a n t b r   n e  h   c in o d f e e t e f

    r ndng fui  ss u e     sng o to o la r ng   x e i n . g i i   l d wa  t did by u i   rh g na  ra ee p rm e t  

    Ke ywo ds g i d ng f u d , wo kp e e b r ng, o t o n la r ng   x rm e   r   r n i   i l r i c   u ni r h go a   r a e e p i nt e

    .  
    95  
     

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