Schleifen ist eine weit verbreitete Metallschneidemethode, bei der hauptsächlich harte Materialien verarbeitet werden, die mit herkömmlichen Werkzeugen nur schwer zu schneiden sind, und Materialien, die eine hohe Oberflächenqualität und Maßgenauigkeit erfordern. Mit dem Aufkommen einer großen Anzahl neuer Materialien und der Verwendung von Teilegenauigkeit und Qualitätsanforderungen sind Schleifbearbeitungsanwendungen stärker gestiegen als andere traditionelle Bearbeitungsmethoden. Beim Schleifprozess spielen Größe, Form und Verteilung der Schleifpartikel eine wichtige Rolle bei der Bearbeitung. Bei der Verarbeitung von duktilem Metall ist dieSchleifradwird stark blockiert und passiviert, was zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Schleifscheibe führt. Um die nachteiligen Auswirkungen der Schleifscheibenverstopfung sowie der Passivierung und Produktion zu vermeiden, ist es notwendig, den Mechanismus und die Ursache der Schleifscheibenverstopfung zu analysieren.
1. Bildung von Schleifspänen
Der Schleifprozess besteht darin, durch Herausschneiden einer bestimmten Menge an Werkstückmaterial eine höhere Oberflächenqualität und Genauigkeit zu erzielen. Das häufig verwendete Werkzeug ist die Schleifscheibe. Die Schleifscheibe ist ein loser Körper, der aus Schleifmittel besteht und durch Verdichten, Trocknen und Sintern gebunden wird. Sein einzelnes Schleifpartikel ist eine winzige Schneidkante mit einem großen negativen Frontwinkel und einem stumpfen Radius der Schneidkante. Nach dem Gleiten und Pflügen des Schleifmittels mit hoher Geschwindigkeit in das Werkstück gleitet das Schneidschichtmaterial offensichtlich entlang der Scheroberfläche und bildet kurze und dünne Späne. Diese Späne werden in der Schleifzone auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt und dann oxidiert geschmolzen und zu einer Partikelkugel erstarrt, es gibt einige Gabelzweige auf der Kugeloberfläche, ist eine Hauptform von Schleifspänen. Beim Schleifen des säurebeständigen Edelstahls Cr20Ni24Si4Ti wird festgestellt, dass eine große Anzahl kugelförmiger Schleifspäne, begleitet von bandförmigen, knorrigen Schleifspänen und Asche, viele Teile dieser Schleifspäne in die Spaltöffnungen der Schleifscheibe füllen und anhaften in die Umgebung des Schleifmittels gelangen, wodurch die Schleifscheibe verstopft wird, was zu einer verringerten Schleifgenauigkeit führt, das Werkstück verbrennt und die Lebensdauer der Schleifscheibe verkürzt.
2. Typ- und Mechanismusanalyse der Schleifscheibenverstopfung
2.1 Arten der Schleifscheibenverstopfung
Die Arten der Schleifscheibenverstopfung sind der eingebettete Typ, der klebende Typ und der gemischte Typ. Unter eingebettetem Stopfen versteht man den Stopfenzustand, bei dem der Schleifchip in den Spalt der Arbeitsfläche der Schleifscheibe eingeführt wird. Beim Klebestopfen handelt es sich um den Stopfzustand, bei dem die Schleifspäne mit den Schleifpartikeln und dem Bindemittel verschmolzen sind. Bei der gemischten Art des Stopfens handelt es sich sowohl um eingebettetes Stopfen als auch um Klebestopfen.
2.2 Mechanismusanalyse des Einsteckens vom eingebetteten Typ
Externe Faktoren: Die Schleifbearbeitung hat ein sehr wichtiges Merkmal, das allgemeine Fy/Fz ist größer als 2 ~ 10, je härter das Werkstückmaterial, desto kleiner die Plastizität, desto größer das Verhältnis, die Schleiffläche steht unter starkem Überdruck, das Schleifen Späne werden mechanisch in den Spalt auf der Oberfläche der Schleifscheibe gedrückt. Die Schleifspäne gleiten an der Vorderseite der Schleifkörner entlang und es sammeln sich im lokalen Bereich vor den Schleifkörnern mehrere Lagen Schleifspäne an. Unter der Wirkung der Hochgeschwindigkeitsrotation der Schleifscheibe bildet sich hinter den Schleifkörnern ein Luftstrom-Wirbelbereich und der Luftdruck im Wirbelbereich wird deutlich reduziert. Unter der Einwirkung von Unterdruck haften einige der Schleifspäne an der Rückseite der Schleifkörner und bilden eine Klebeblockade auf der Messeroberfläche hinter den Schleifkörnern. Bei den Anhaftungen handelt es sich größtenteils um Asche und Partikel.
Die Wirkung des elektrostatischen Feldes: In einigen kleinen Bereichen der Schleifzone entsteht ein kleines elektrisches Feld aus Schleifscheibe und Werkstück. Unter der Einwirkung des elektrischen Feldes zeigen einige Schleifspäne Polarität. Nach dem Gegenpolprinzip werden die Schleifspäne mit der entgegengesetzten Polarität der Schleifscheibe auf der Arbeitsfläche der Schleifscheibe adsorbiert. Durch den großen mechanischen Druck zwischen Schleifscheibe und Werkstück kann der auf der Schleifscheibenoberfläche adsorbierte Schleifstaub stabil in den Spalt zwischen der Schleifscheibenoberfläche eingebettet werden.
2.3 Mechanismusanalyse der Klebeblockade
Schmelzbindung: Beim Schleifprozess wird der Großteil der Eingangsleistung in Schleifwärme umgewandelt, so dass die Schleifpunkttemperatur bis zu 1200 K beträgt und die Schleifspäne an der Luft schnell oxidieren und Metalloxide mit niedrigem Schmelzpunkt bilden. Die Hochtemperaturerwärmung in der Schleifzone schmilzt oder schmilzt leicht und bedeckt die Oberfläche der Schleifscheibe. Wenn dieser Teil der Oberfläche der Schleifscheibe erneut geschliffen wird, wird er unter der Wirkung der Schleifkraft gequetscht oder gestärkt. Die Affinität und Haftung zur Schleifscheibe wird erhöht, und einige werden extrudiert und haften an der Rillenoberfläche der Werkstückoberfläche. Durch das mehrfache zufällige Mahlen bleiben viele Schleifspäne rund um das Partikel hängen, was die Mahlkraft erhöht und die Temperatur erhöht, was zu einem Teufelskreis führt, der die Verstopfung verstärkt, bis das Partikel zerbricht oder abfällt.
Chemische Bindung: Die chemische Affinität zwischen verschiedenen Elementen ist ein weiterer wichtiger Grund für das Verstopfen von Klebstoffen. Die Schleifpartikel und das Schleifmaterial stehen bei hoher Temperatur in Kontakt und der Temperaturfaktor erhöht ihre Aktivität und Affinität. Wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind, kommt es zu einer chemischen Reaktion, die dazu führt, dass die Schleifpartikel und Schleifspäne einen Kristall auf der Oberfläche der Schleifscheibe bilden, der die Schneidfähigkeit verliert.
3. Der Einfluss der Schleifscheibe selbst auf die Verstopfung
3.1 Arten von Schleifmitteln
Unterschiedliche Schleifscheibenblockierungsgrade sind sehr unterschiedlich. Von der Reduzierung des Blockierungsgrades über die Verbesserung des Schleifeffekts bis hin zu unterschiedlichen Werkstückmaterialien sollten unterschiedliche Arten von Schleifmitteln gewählt werden. Wenn sich das gewählte Schleifmittel nicht an die Schleifleistung des Werkstückmaterials anpassen kann, kann es leicht zu scharfen Verstopfungen kommen, sodass die Bearbeitung nicht normal ablaufen kann. Wenn die Eisen-Kohlenstoff-Legierung mit Korund-Schleifmittel geschliffen wird, erzeugt der Kohlenstoff mit dem Luftsauerstoff einen dünnen Oxidfilm, der die chemische Affinität zwischen dem Werkstück und dem Schleifmittel wirksam verhindern kann, aber wenn die Titanlegierung geschliffen wird, ist die Verstopfung groß ernsthafter. In einigen Fabriken wird die Schleifscheibe der Schleifmaschine lange Zeit nicht gewechselt und kann alles schleifen, was sparsam und praktisch erscheint, aber tatsächlich an Effizienz und Genauigkeit verliert.
3.2 Größe der Schleifpartikel
Die Größe der Schleifpartikel hat einen gewissen Einfluss auf das Verstopfen der Schleifscheibe, und im Allgemeinen ist eine feine Körnung leichter zu verstopfen als eine grobe Körnung. Da das Porenvolumen und die Querschnittsfläche der Feinkorn-Schleifscheibe klein sind, nimmt die Anzahl der Schneidkanten der Feinkorn-Schleifscheibe zu, der Span ist ebenfalls größer und die Schleiftemperatur steigt, die Feinkorn-Schleifscheibe ist leicht im Bereich kleiner Schnittzeiten zu blockieren. Mit zunehmender Schnittzeit ist bei grobkörnigen Schleifscheiben im Vergleich zu feinkörnigen Schleifscheiben die Schnitttiefe größer, der Verschleiß der Schleifschneide größer und die Schleiftemperatur steigt, die Spanverschmelzung in der Pore nimmt zu. Nach einer bestimmten Anzahl von Malen übersteigt die Verstopfung der grobkörnigen Schleifscheibe die der feinkörnigen Schleifscheibe. Halbfeines Schleifen und Feinschleifen, kleiner Schnitt, niedrige Temperatur, leichte Verstopfung, feine Schleifscheibe wählen; Grobschliff groß, hohe Temperatur, im Spalt verstopfte Schleifspäne, verschmolzenes Material, grobe Schleifscheibe wählen.
3.3 Härte der Schleifscheibe
Die Härte der Schleifscheibe bezieht sich auf die Schwierigkeit des Ablösens der Schleifpartikel, die durch die Festigkeit des Bindemittels gewährleistet wird. Je höher die Festigkeit des Bindemittels, desto größer die Härte der Schleifscheibe, desto stumpfer die Schleifkörner, desto stärker ist die Reibung und Extrusion des Werkstücks, bevor die Schleifkörner abfallen, desto leichter können die Schleifkörner eingefüllt werden der Schleifscheibenspalt, und mit der Reibungswärme geht auch noch mehr Reibungswärme einher, die die Sicherung für die Klebeverstopfung darstellt. Daher hat die Härte der Schleifscheibe einen größeren Einfluss auf das Ausmaß der Verstopfung, und je härter die Schleifscheibe, desto größer ist das Ausmaß der Verstopfung. Unter normalen Umständen beträgt die Härte der Schleifscheibe G ~ H, und bei einigen schwierigen Materialien wird auch die Härte D ~ 0 verwendet.
3.4 Aufbau der Schleifscheibe
Die Struktur der Schleifscheibe spiegelt das proportionale Verhältnis zwischen Schleifmittel, Bindemittel und Luftloch wider. Je dichter das Gewebe der Schleifscheibe ist, desto mehr Schleifpartikel werden bearbeitet, desto geringer ist der Abstand zwischen den Schneiden und desto leichter blockiert die Schleifscheibe. Eine Scheibe mit 45 Prozent Schleifpartikeln weist weniger als die Hälfte der durchschnittlichen Verstopfung auf als eine Scheibe mit 49,2 Prozent Schleifpartikeln; Eine Schleifscheibe mit 53 Prozent Schleifmittel schleift das Werkstück doppelt so stark wie eine Schleifscheibe mit 49,2 Prozent Schleifmittel. Beim Schleifen schwieriger Materialien sollte die Schleifscheibe mit der Organisationsnummer 7 bis 9 ausgewählt werden, und die Schleifscheibe mit großer Porosität hat eine bessere Wirkung.
4. Der Einfluss der Schleifbedingungen
4. 1 Schleifscheibenliniengeschwindigkeit
Die Erhöhung der Geschwindigkeit der Schleifscheibenlinie verringert die maximale Schnitttiefe der Schleifpartikel, verringert die Querschnittsfläche der Späne und erhöht die Schnittzeiten und die Schleifwärme. Diese beiden Faktoren erhöhen beide das Ausmaß der Verstopfung, aber wenn die Geschwindigkeit der Schleifscheibenlinie einen bestimmten Grad erreicht (z. B. bis zu 50 m/s), wird das Ausmaß der Verstopfung der Schleifscheibe stark reduziert. Beim Schleifen von Edelstahl und Superlegierungen in der Produktion ist die Geschwindigkeit einer 50-m/s-Schleifscheibe 30 bis 100 Prozent geringer als die einer 30-m/s-Schleifscheibe. Daher wird beim Schleifen schwieriger Materialien entweder eine Geschwindigkeit von weniger als 20 m/s oder eine Geschwindigkeit von mehr als 50 m/s verwendet, und die Schleifgeschwindigkeit dazwischen ist sehr ungünstig für das Blockieren der Schleifscheibe. Für verschiedene Werkstückmaterialien gibt es einen bestimmten kritischen Wert für die Schleifscheibengeschwindigkeit bei geringer Verstopfungsmenge.
4. 2 Werkstückgeschwindigkeit
Der Einfluss der Werkstückgeschwindigkeit auf den Grad der Schleifscheibenverstopfung hängt eng mit anderen Faktoren der Schnittbedingungen zusammen. Die Geschwindigkeit der Werkstücklinie wird verdoppelt und die Schleifscheibenverstopfung wird um das Dreifache erhöht. Denn je höher die Werkstückgeschwindigkeit, desto geringer die Schnitttiefe des Schleifmittels und desto kleiner die Querschnittsfläche des Spans, was der Härtung der Schleifscheibeneigenschaften entspricht, sodass es leicht zu einer Blockierung der Schleifscheibe kommen kann.
4. 3 Schleifmethoden
Das Schleifen von Einsätzen ist stärker verstopfend als das Längsschleifen. Beim Schneiden ins Schleifen ist die Kontaktfläche zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück groß, die Schleifschneide sollte mehrmals an derselben Schleifmarkierung gerieben werden, die Schleifflüssigkeit gelangt nur schwer in den Schleifbereich und die Hitze ist dabei hoch Schleifen, was leicht zu Verstopfungen führen kann. Der Längsschleifkontakt mit dem Werkstückmaterial erfolgt über eine Seitenkante der Schleifscheibe. Wenn die Verschleißfläche bis zu einem gewissen Grad zunimmt, werden die Schleifpartikel unter der Wirkung der Schleifkraft zerbrochen und gebrochen, um eine Selbstschärfung zu erreichen. Die meisten Schleifpartikel können im scharfen Zustand arbeiten, sodass Schleifkraft und Schleifwärme relativ gering sind. Gleichzeitig kann ein erheblicher Teil der von Schleifkraft und Schleifwärme beeinflussten Zone entlang der Schleiflängsrichtung an das Werkstück abgegeben werden, wodurch die Möglichkeit einer chemischen Anhaftung verringert wird.
4.4 Radialschnitt
Der Einfluss des Radialschnitts auf das Verstopfen der Schleifscheibe zeigt einen Buckeltrend. Wenn die radiale Schnittmenge gering ist (ap<0.01mm), the blockage phenomenon occurs. With the increase of the cut quantity, the average plug quantity also increases. When the cut quantity increases to a certain extent (ap =0.03mm), the plug quantity shows a decreasing trend, and then increases sharply with the continuous increase of the cut quantity (ap =0.04mm). When grinding difficult materials, it is very important to control the last radial cut to improve the surface quality and accuracy of the workpiece.
4.5 Schleiftemperatur
Beim Schleifen verschlimmert jeder Faktor, der die Schleifwärme erhöht und zu einem Anstieg der Schleiftemperatur führt, die Blockierung der Schleifscheibe, und die Form der Blockade ist hauptsächlich eine gebundene Blockade, und natürlich geht sie auch mit einer Diffusionsblockade einher.
4.6 Abrichtgeschwindigkeit der Schleifscheibe
Wenn die Abrichtgeschwindigkeit der Schleifscheibe niedrig ist, ist die Arbeitsfläche der Schleifscheibe flach und die Anzahl der effektiven Schleifwerkzeuge pro Flächeneinheit nimmt zu, wodurch die Querschnittsfläche der Späne kleiner wird und die Anzahl der Schnitte zunimmt Es kommt leicht zu Verstopfungen. Wenn die Abrichtgeschwindigkeit der Schleifscheibe hoch ist, wird die Arbeitsfläche der Schleifscheibe dicker, die Anzahl der wirksamen Schleifpartikel nimmt ab und es entsteht eine Konkavität auf der Oberfläche der Schleifscheibe, die eine Rolle bei der Porosität und den Spänen spielt lassen sich leicht abwaschen und das geschmolzene Material kann leicht abfallen.
4.7 Schleifflüssigkeit
Verschiedene Schleifflüssigkeiten haben einen großen Einfluss auf die Schleifwirkung. Die derzeit häufig verwendete Emulsion, die eine große Menge an Mineralöl und öligen Zusatzstoffen enthält, ist nach der Verdünnung eine milchige Öl-in-Wasser-Flüssigkeit. Seine spezifische Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit sind gering, und bei starker Reibung kann es leicht zu Adhäsionsverschleiß und Diffusionsverschleiß zwischen Schleifscheibe und Werkstück kommen, so dass die Schleifscheibe blockiert und die Schleifkraft erhöht wird. Schließlich werden die Schleifpartikel zerbrochen und fallen vorzeitig ab, und das Schleifverhältnis verringert sich. Die Auswahl einer hervorragenden Schleifflüssigkeit spielt eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Schleifleistung.
5. Schlussfolgerung
Das Verstopfen von Schleifscheiben ist ein häufiges Phänomen bei der Schleifbearbeitung. Unabhängig davon, wie vernünftig die Bearbeitungsbedingungen gewählt werden, ist es unmöglich, ein Verstopfen vollständig zu verhindern, aber der Grad ist unterschiedlich. Der Schleifscheibentyp und die Verarbeitungsbedingungen haben einen großen Einfluss auf das Verstopfen der Schleifscheibe. Am wichtigsten sind jedoch die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des bearbeiteten Materials und die Frage, ob Schleifflüssigkeit vorhanden ist.
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