磨削液及其注入系统磨削表面质量、工件精度和砂轮的磨损在很大程度上受磨削热的影响。尽管人们开发了液氮冷却、喷气冷却、微量润滑和干切削等,但磨削液仍然是不可能完全被取代的冷却润滑介质。磨削液分为两大类:油基磨削液和水基磨削液(包括乳化液)油基磨削液润滑性优于水基磨削液。但水基磨削液冷却效果好。
油基磨削液良好的润滑作用,可以有效的减小切屑、工件、磨粒切削刃和砂轮结合剂之间的摩擦。从而减少磨削热的产生和砂轮的磨损,提高工件表面的完整性。但油基磨削液在工作时会产生油雾,严重污染环境;易引起冒烟、起火、不安全;能源浪费严重。由于水基磨削液冷却效果好,防火性好,对环境的污染问题易于解决等,因此,含有各种表面活性剂、油性剂、极压添加剂、缓蚀剂和防腐杀菌剂的性能优越的水基磨削液,是近年来重要的发展方向。除了通常的磨削液外,也可辅以气态或固态磨削剂。
包含混合磨削油和合成水基磨削液的联合应用,对于磨削难加工材料特别有效。用少量油润湿砂轮提高润滑效果,用水基磨削液注人磨削弧提高冷却效果或者,油在磨削区前加人,而水则仅仅用来冷却工件表面。通过联合应用水和油,获得的表面粗糙度和金属去除率与乳化液相当。与单纯使用乳化液相比,能降低砂轮的磨损。其缺点是需要后续的油水分离。
高速磨削时,气流屏障阻碍厂磨削液有效地进人磨削区,还可能存在薄膜沸腾的影响。因此,采用恰当的注人方法,增加磨削液进人磨削区的有效部分,提高冷却和润滑效果,对于改善工件质量,减少砂轮磨损,极其重要。常用的磨削液注人方法有:手工供液法和浇注法;高压喷射法;空气挡板辅助截断气流法;砂轮内冷却法;利用开槽砂轮法等。为提高冷却润滑效果,通常将多种方法综合使用。如,采用靴状喷嘴,可在砂轮接触区前一个较大的区域对砂轮进行直接地润滑,喷嘴本身起了气流挡板的作用。石墨管浮动喷嘴将磨削液辅以固态磨削剂结合起来,石墨管本身又相当于气流挡板射流内冷却,将射流与砂轮内冷却结合起来,用径向射流冲击,达到强化换热的效果,可突破成膜沸腾的障碍高低压喷嘴联合应用,采用高压喷嘴和空气挡板向砂轮及磨削区供液,低压喷嘴冷却工件。也有采用环状喷嘴冷却工件,润滑喷嘴向砂轮及磨削区供液,以降低不件整体温度,提高工件尺寸精度。
喷嘴位置、几何形状对冷却和润滑效果也有很大的影响。增加喷嘴与磨削区的距离,冷却效果降低。因而,喷嘴应尽可能靠近磨削弧区,提高进人磨削弧区的有效流量和压力。对喷嘴进行优化,采用内腔为凹状的喷嘴,目内壁光滑,出口处为锐边,可均化液流,产生较长的高聚射流,提高冷却和润滑效果。
高速磨削液必须净化,过滤系统的选择与切屑长度、厚度及类型有关,还取决于磨粒的切削深度。常用的过滤方法有:物理方法,如重力沉降、涡旋过滤、磁力过滤、滤网过滤、滤带(纸)过滤;化学方法,如采用助滤剂硅藻土等。在过滤系统中同时经过多个过滤单元进行复合过滤,效果更佳。超高速磨削系统还需要采取措施降低磨削液温度,月前主要的降温方式有自然挥发对流散热,强力挥发和利用制冷系统降温等。 此外,还应对磨削液引起的砂轮主轴功率消耗,以及磨削区域磨削液的动静压对磨削力的影响进行研究。对高速磨削的供液压力和速度进行优化。有效地减少功率消耗和对环境的负面影响。有关研究表明,对于某一流量存在一临界速度,当砂轮速度大于临界速度时,随着砂轮速度的增加,法向磨削力降低。
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