砂轮机使用中应注意的几个问题
国际化 · 2008-02-06 23:55 · 65510 次点击
砂轮机是机械工厂最常用的机器设备之一。它的安装是否合理,是否符合安全要求;它的使用方法是否正确,是否符合安全操作规程。这些问题都直接关系到每一位职工的人身安全,因此在实际的使用中必须引起我们足够的重视。
1安装过程中的注意事项1.1定位问题砂轮机安装在什么位置,是我们安装过程中首先要考虑的问题,只有选定了合理又合适的位置,我们才能进行其它的工作。砂轮机禁止安装在正对着附近设备及操作人员或经常有人过往的地方,一般较大的车间应设置专用的砂轮机房。如果确因厂房地形的限制不能设置专用的砂轮机房,应在砂轮机正面装设不低于1.8m高度的防护档板,并且档板要求牢固有效。1.2平衡问题砂轮的不平衡主要是由砂轮的制造和安装不准确,使砂轮重心与回转轴不重合而引起的。不平衡造成的危害主要表现在两个方面,一方面在砂轮高速旋转时,引起振动,易造成工件表面产生多角形振痕;另一方面,不平衡加速了主轴的振动和轴承的磨损,严重时会造成砂轮的破裂,甚至造成事故。因此,要求直很大大于或等于200mm的砂办公楼装上卡盘后应先进行静平衡,砂轮在经过整形修整后或在工作中发现不平衡时,应重复进行静平衡。1.3匹配问题匹配问题主要是指卡盘与砂轮的安装配套问题。按标准要求,砂轮卡盘直径不得小于被安装砂办公楼直径的1/3,且相应规定砂轮磨损到直径比卡盘直径大10mm时应更换新砂轮。这样就存在一个卡盘和砂轮的匹配问题,否则会出现这样的情况,“大马拉小车”造成设备和材料的浪费;“小马拉大车”又不符合安全要求,易造成人身事故。因此,卡盘与砂轮的合理匹配,一方面可以节约设备,切约材料;另一方面又符合安全操作要求。此外,在砂轮与卡盘之间还应加装直径大于卡盘直径2mm,厚度为1mm~2mm的软垫。1.4防护问题防护罩是砂轮机最主要的防护装置,其作用是:当砂轮在工作中因故破坏时,能够有效地罩住砂轮碎片,保证人员的安全。砂轮防护罩的形状有圆形和方形两种,其最大开口角度不允许超过90(防护罩的材料为抗拉强度不低于415N/mm2的钢)更换新砂轮时,防护罩的安装要牢固可靠,并且防护罩不得随意拆卸或丢弃不用。
挡悄屏板是砂轮机的主要防护附件之一,防护罩在主轴水平面以上开口大于等于30(时必须设此装置。它的主要功能是用来遮挡磨削过程中的飞悄,以免伤及操作人员。它安装于防护罩开口正端,宽度应大于砂轮防护罩宽度,并且应牢固地固定在防护罩上。此外,要求砂轮圆周表面与档板的间隙应小于6mm。
1.5托架问题托架是砂轮机常用的附件之一,按规定砂轮直径在150mm以上的砂轮机必须设置可调托架。砂轮与托架之间的距离应小于被磨工件最小外形尽寸的1/2,但最大不应超过3mm。
1.6接地问题砂轮机使用动力线,因此设备的外壳必须有良好的接地保护装置。这也是易造成事故的重要因素之一。
2使用过程中的注意事项
2.1侧面磨削问题在砂轮机的日常使用中,我们常常可以发现有的操作者不分砂轮机的种类、不分砂轮的种类,随意地就使用砂轮的侧面进行磨削,这是严重违反安全操作规程的违章操作行为。按规程用圆周表面做工作面的砂轮不宜使用侧面进行磨削,这种砂轮的径向强度较大,轴向强度很小,操作者用力过大时会造成砂轮破碎,甚至伤人,在实际的使用过程中应禁止这种行为。
2.2正面操作问题在日常的使用中,许多操作者总习惯正对着砂轮进行操作,原因是这个方向上能用上劲,其实这种行为是砂轮机操作中应特别禁止的行为。按操作规程,使用砂轮机磨削工件时,操作者应站在砂轮的侧面,不得阒砂轮的正面进行操作,以免砂轮出故障时,砂轮飞出或砂轮破碎飞出伤人。
2.3用力操作问题在砂轮机的使用时,有些操作者,尤其是年青的操作者,为求磨削的速度快,用力过大过猛,这是一种极不安全的操作行为。任何砂轮的平身都有一定的强度,这样做很可能会造成砂轮的破碎,甚至是飞出伤人,也是一种应禁止的行为。
2.4共同操作问题在实际的日常操作中,也有这样的情况发生,有人为赶生产任务、抢工作时间,两人共用一台砂轮机同时操作,这是一种严重的违章操作行为,应严格禁止。一台砂轮机不够用的时候,可以采用添加砂轮机的办法解决,绝对不允许同时共用一台砂轮机。
3更换过程中的注意事项
3.1磨损问题任何砂轮都有它的一定的使用磨损要求,磨损情况达到一定的程度就必须重新更换新的砂轮。不能为了节约材料,就超磨损要求使用,这是一种极不安全的违章行为。一般规定,当砂轮磨损到直径比卡盘直径大10mm时就应更换新砂轮。
3.2有效期问题从库房领出的新砂轮不一定是合格的砂轮,甚至从厂家买进的新砂轮也不一定是合格的砂轮。任何砂轮都有它一定的有效期限,在有效期限内使用,它是合格砂轮;超过有效期使用,就不一定是合格的砂轮。规程规定“砂轮应在有效期内使用,树脂和橡胶结合剂砂轮存贮一年后必须经回转试验,合格者方可使用”。
3.3质地问题在使用过程中,如果发现砂轮局部出现裂纹,应立即停止使用,重新更换新的砂轮,以免造成砂轮破碎伤人事故。
4其它应注意事项
4.1环境问题砂轮机一般应设置专用砂轮机房,且严禁在砂轮机房或砂轮机附近堆放易燃易爆的物品,以免发生火灾或爆炸事故,也不应在砂轮机附近乱放其它零件物品。
4.2管理问题砂轮机应有专人负责,凡非本单位人员欲在砂轮机上磨削物件时,需经专职负责人许可,并且严格遵守安全操作规程,严禁未经负责人员同意,外人私自乱用砂轮机。此外,砂轮的更换亦应由专人负责,禁止他人私自更换、安装砂轮。
4.3关车问题操作人员停止工作后,应立即关车。禁止砂轮机在无人使用、无人管理的情况下空转。此外,使用后应保持中短波轮机的清洁。
以上是砂轮机使用过程中应注意的几点事项,希望能对广大砂轮机的使用者有所帮助。砂轮机的安全使用是工厂设备安全的重要组成部分,应引起广大安装人员、使用人员的高度注视。
显微硬度
现在,磨料的硬度多用显微硬度表示。显微硬度是一种压入硬度,反映被测物体对抗另一硬物体压入的能力。测量的仪器是显微硬度计,它实际上是一台设有加负荷装置带有目镜测微器的显微镜。测定之前,先要将待测磨料制成反光磨片试样,置于显微硬度计的载物台上,通过加负荷装置对四棱锥形的金刚石压头加压。负荷的大小可根据待测材料的硬度不同而增减。金刚石压头压入试样后,在试样表面上产生一个凹坑。把显微镜十字丝对准凹坑,用目镜测微器测量凹坑对角线长度。根据所加负荷及凹坑对角线长度就可计算出所测物质的显微硬度值。
由于所用金刚石压头的形状不同,显微硬度又分为维氏(Vickers)显微硬度在努普(Knoop)显微硬度四种。
维氏显微硬度是用对象为130°的金刚石四棱锥作压入头,其值按下式计算:
品种维氏显微硬度/Mpa(kg/mm2)
棕刚玉19600~21600(2000~2200)
白刚玉21600~2600(2200~2300)
铬刚玉21600~22600(2200~2300)
单晶刚玉21600~23500(2200~2400)
微晶刚玉19600~21600(2000~2200)
矾土烧结刚玉16700(1700)
锆刚玉14700(1500)
金刚石78500(8000)
碳化硼49000(5000)
碳化硅30400~3330(3100~3400)
石榴石13300(1360)
石英8000(820)
我国和欧洲各国采用维氏硬度,美国则采用努普硬度。兆帕(MPa)是显微硬度的法定计量单位,而kg/mm2是以前常用的硬度计算单位。它们之间的换算公式为1kg/mm2=9.80665Mpa。常用磨料的显微硬度见下表。
运输和保管
为避免磨具在运输和保管过程受损,必须注意:
长途运输要用木箱或柳条筐条妥善包装,并用稻草和锯末等软质物将磨具隔开,防止碰撞和冲击。
陶瓷磨具不能放在潮湿或冰冻的地方,橡胶磨具不可与油接触,树脂磨具有能与碱接触,否则会降低磨具强度及磨削力。
磨具应存放在干燥地方,室温不低于5摄氏度。
磨具应按规格分开放置,存放处设有标志,以免出现混乱和差错,放置方法应视磨削形状大小而定。直径大或较厚的磨具应直立和稍倾斜摆放,较薄和较小的砂轮应平叠摆放,但不宜过高,并在其上其下各放一平整铁板,防止砂轮变形或破裂。
有机磨具存放时间不宜超过一年。超期磨具,使用前应进行强度检验。经过改制后的砂轮也应重新进行回转试验后方能使用。
安装
安装砂轮应注意以下几个方面:
砂轮安装前,必须校对其安全速度。标志不清或无标志砂轮,必须重新经过回转试验。
安装前,要用木槌轻敲砂轮。如发现有哑声,说明砂轮内可能有裂纹,不能使用。
夹在砂轮两边的法兰盘,其形状、大小、必须相同。法兰盘直径为砂轮直径的一半,内侧要求有凹槽。在砂轮端面和法兰盘之间,要垫上一块厚度约为1~2mm的弹性纸板或皮草、耐油橡皮垫片,垫片直径略大于法兰盘的外径。
应依次对称地拧紧法兰盘螺钉,使夹紧力分布均匀。但用力不宜过大,以免压裂砂轮。
砂轮安装好后,至少须经过一次静平衡才能安装到磨床上。
磨削时的安全操作
磨削时应注意以下事项:
开车前必须仔细检查各操作手柄或按钮是否在正确位置,磨床的各种运动是否正常。
新砂轮使用前,要先空转5min。确认运转正常后,先将砂轮外圆及两端面修平整,然后连同法兰盘一起卸下,再进行一次静平衡。
在砂轮运转过程中,操作者均不应站在砂轮回转平面方向。
磨削前要仔细检查被磨工件装夹是否正确,紧固是否可靠,特别应注意调整好挡块位置,并予以紧固,注意防止砂轮碰撞夹头,卡盘或顶尖座。
磨削时,应在工件和砂轮都处在正常运转状态下再进刀(进刀不得过猛);同样,必须在退刀后才能停车。
不能两人同时操作一台磨床。
操作者不得靠在磨床上,以免发生事故。
工件尚在运转时,不能进行测量,切忌用手触摸砂轮或用棉砂擦拭转动着的工件。
操作者应穿合身的工作服,戴口罩,以免吸入灰尘和磨削液雾珠。女工应戴工作帽,修整砂轮时应戴防护眼镜,以免碎屑飞入眼中。
停车前应先切断供液系统,并让砂轮空转1—2min,以甩掉砂轮中吸附的磨削液。
磨削的基本原理及其加工能力
当今制造业正在急切地寻找替代磨削的方案。一些正在试验用来提高零件生产效率的“新”方案包括:硬切削、干切削、耐磨涂层刀具和高速切削等。?
但应指出,“高速”两字对磨削并不陌生。砂轮的常规运行表面线速度达1829m/min,高速超硬磨料砂轮的生产实用速度达4572~10668m/min,而实验室里在磨削专用设备上的速度则可达到18288m/min——仅稍低于声速。?
工业界不喜欢磨削的部分原因是对它不了解。超硬磨料和缓进给磨削工艺不论从技术或经济角度看,都可与铣削、拉削、刨削以及某些情况下的车削相匹敌。但制造企业中有很多人,他们的知识停留在传统加工技术水平上,往往对磨削采取排斥的态度。但随着新材料的推进(如陶瓷、晶须强化金属和强化聚合材料、多层金属和非金属的压合材料),磨削经常是唯一可行的加工方法。?
如果采用适当的结合剂,就可以使得磨粒在加工过程中的脱落和自砺过程得到控制。并且砂轮变钝或出现粉屑状载荷时,可以在机床上修整。这些优点在其它的加工方法中都是难以做到的。?
砂轮可以使加工表面的公差达到数万分之一的数量级(微米级),同时还能使表面光洁度和切削纹理达到最佳状态。?
不巧的是,长期以来,磨削一直被看作是一种“艺术”。直到最近的40~50年间,通过研究人员持续地对磨削加工过程进行研究,开发了新的、改进的磨料、粘结剂体系和各种磨削液。这些成果的取得,使得磨削加工进入了科学王国。?
磨料的种类
磨料可分为两大类:普通磨料(如氧化铝、碳化硅等)和超硬磨料(金刚石、立方氮化硼等)。
CBN和金则石比普通磨料更硬、更耐磨,但非常昂贵。同时,超硬磨料是优良的导热体(金刚石的导热性是铜的6倍),而普通磨料是陶瓷材料,所以是绝热的。?
超硬磨料还具有很高的热扩散性,就是有迅速散热的能力。这一特性使超硬磨料具有“冷切削”的本性。超硬磨料的抗磨性能也大大优于普通磨料,但超硬磨料具备的这些特性也并不意味着它们就适用于所有的磨削工序。?
每种磨料都有其最适当的使用领域,所以了解每种磨料的特点十分重要。例如,氧化铝陶瓷磨料——有时称作晶种凝胶(SG)磨料或陶瓷磨料——通常比熔融(普通)氧化铝有更好的抗磨性和形状保持性。但陶瓷磨料也有其最适当的使用领域。
氧化铝:Al2O3是最便宜的磨料。磨削淬硬钢时性能很好,在连续修整的条件下,也能磨削镍基超级合金,Al2O3对各种磨削条件有很好的适应性,如软的和硬的材料,轻切削和重切削等,并能磨出很高的表面光洁度。
陶瓷氧化铝:陶瓷氧化铝强度很高,所以最适用于每颗磨粒的切削力负荷较高的场合。陶瓷氧化铝在外圆磨削和大平面往复磨削淬硬钢时,其效果很好。但它不适于切削弧线长、单颗磨粒负荷力较小之处,如内圆磨、缓进给磨等。
但经过“拉伸”改制的陶瓷氧化铝磨粒,甚至在切削弧线长的情况下,也可用于加工粘性的不锈钢、高温合金等,此时磨粒的形状比(长阔比)达到5。?
陶瓷氧化铝磨粒的性能可以通过加入部分脆性的熔融氧化铝形成复合磨料砂轮得到改善。此时,需要知道砂轮在工件上的切削弧长度,以便有针对性地确定砂轮配比。
碳化硅:SiC磨料具有天然锋利的形状。适于磨削硬质材料(如硬质合金)。因为其锋利,使它也适于加工很软的材料,如铝、聚合物、橡胶以及低强度钢、铜合金和塑料等软材料。
金刚石:天然和人造金刚石都可用于磨削。金刚石是碳的一种超高硬度形态,因它对铁有亲合性(钢是铁和碳的合金)而形成快速磨损,所以不适于加工黑色金属材料,但金刚石特别适用于有色金属材料、钛、陶瓷和金属陶瓷的磨削加工。
立方氮化硼:CBN像金刚石一样,是一种非常昂贵的磨料。一个超硬磨料砂轮的价格比普通磨料的砂轮要贵50倍以上,但其使用寿命比普通砂轮要高100倍以上,即使磨削最硬的钢,也只有轻微磨损。
CBN最适于加工黑色金属材料,特别是在要求长时间保持砂轮形状的场合,如轴承内滚道的磨削。另外,CBN较适于不经常更换砂轮的工序,因为小批量和砂轮更换,在安装时都要修整,这是导致砂轮消耗的主要因素。因为CBN在高温时和水接触要起反应,并加速磨损,所以要用乙二醇或油。
结合剂:普通砂轮的结合剂,可以采用陶瓷、树脂或塑料,超硬磨料的结合剂则可用烧结的金属基体或用电镀镍层的办法覆盖到砂轮上。这类砂轮是不渗水的,也无空洞。
金属结合剂和电镀砂轮的磨削液要仔细选择,以防砂轮打滑。打滑时在切削弧处产生的巨大动载液压,会顶举砂轮,导致工件光洁度恶化和加快砂轮磨损。
结合剂和磨料两者的选择密切相关。例如CBN的使用场合一般是要求砂轮在使用期间保持形状不变,并且直至消耗尽才从机床取下。由于CBN的导热性很好,所以用金属结合剂更有利。两者结合起来提供了冷切削的条件。因为切削热通过磨料和砂轮传导,再随冷却液带走的速度,比进入工件要快得多。
金属结合剂有两种形式:电镀和烧结。电镀砂轮是不修整的,它们一开始就制成正确的形状,并一直用至耗尽。烧结金属砂轮通常用电火花修整,然后像电镀砂轮那样装到机床上使用。
烧结和电镀砂轮安装到主轴后的径向跳动应小于0.0125mm。对金属结合剂砂轮来说,减小主轴跳动十分重要。因为磨粒从结合剂上伸出的距离很小,若跳动达到0.025mm,则会发生砂轮的一端已负荷太重而造成过度磨损,另一端则负荷很轻而仍很锋利。
某些电镀砂轮可以制出很小的轮廓圆弧半径(约0.125mm)。但多数电镀砂轮的轮廓圆弧半径大于0.5mm。通常,电镀砂轮运用于高速磨削,而金属烧结砂轮适于磨削陶瓷材料。
整体金属结合剂砂轮对振动、跳动和冷却液流量等工作条件的适应范围很小。假如磨床、工件和夹具的刚性较差,或老机床的轴承状态不佳,并且机床上没有平衡装置,这种条件下使用电镀砂轮就会导致砂轮寿命、工件光洁度和表面纹理方面的问题。根据机床的振动和稳定性等具体情况,有时采用树脂结合剂砂轮要好一些。树脂结合剂对振动有很强的阻尼能力。当然,树脂砂轮的校正和修整涉及的设备和时间,都会增加成本。
陶瓷结合剂使用最为普遍。由于这种结合剂的砂轮带孔洞,使得切削液能有效地进入磨削弧,并有较大的空洞容纳磨屑。同时,使用金刚石工具可方便地将陶瓷结合剂砂轮修至正确形状和磨锐。附:普通磨料和超硬磨料适用的被加工材料范围:
氧化铝磨料:淬硬钢、镍基超级合金、高温合金、黑色金属
陶瓷氧化铝磨料:淬硬钢、镍基超级合金、粘性不锈钢、高温合金
碳化硅磨料:硬质合金、铝和钛、橡胶聚合物、铜合金、塑料
金刚石磨料:硬质合金、铝和钛、陶瓷、金属陶瓷
立方氮化硼磨料:淬硬钢、镍基超级合金、黑色金属
砂轮的准备
砂轮的准备包括:安装、平衡、精整和修整。砂轮准备不好,将成为以后很多磨削问题产生的根源。
首先,要按照砂轮制造厂的指导书安装砂轮,保证砂轮在修整前处于较好的原始平衡状态和最小的跳动。第二,安装时要仔细操作以免碰伤砂轮内孔。砂轮内孔在高速旋转时承受巨大应力,搬运和安装失当往往是砂轮启动时导致爆裂的原因。第三,安装陶瓷结合剂砂轮时,必须用纸质垫圈。第四,用平稳的扭矩和松紧度上紧法兰盘。
安装完毕后,砂轮应依次作粗平衡、修整、和精平衡,然后再开始磨削。若砂轮原始状态很不平衡且跳动很大,则常需作附加修整及再平衡。
砂轮良好的平衡会使磨削表面持续保持良好光洁度,并使寿命延长。同时,正确的修整会使砂轮保持稳定的磨削表面和磨削作用。
砂轮的锋利程度及其形状精度取决砂轮的修整方法。所以,任何时候都要使砂轮修整装置处于良好的工作状态,这对于单点金刚石修整器或电机驱动的金刚石滚轮都一样。
单点金刚石修正是修整陶瓷结合剂砂轮的常用方法,这种修整方法常会导致砂轮性能不稳定,所以修整的方法和程序要不断作相应的调整。
在磨削工件时,典型的方法是:砂轮粗磨一定的加工留量,然后改变修整参数,再精磨工件。通常的做法是,粗修砂轮时,金刚石沿砂轮外圆作快速横向进给,而精修时,修正器的横向进给速度大大减慢,以获得光洁的砂轮表面和工件表面。
一种称为“搭接式”或“部分重叠式”的修整方法,能保证正确、稳定的修整。例如,一直径为406.4mm的砂轮,速度为6000sfm(1828m/min),单点金刚石修正器的圆弧半径0.254mm作粗磨修整,每个行程的修整量为0.025mm。
一般修正时常用的横向进给速度往往过快,使砂轮表面有一部分修不到。而采用多次行程虽可以使砂轮表面都修到,但表面不平。这种砂轮磨削性能较高,但磨损快而不均匀。
砂轮修整一般在磨削工作速度下进行。唯一的例外是作刮压整形修整时,在300sfm(91.44m/min)的低速下进行。横向进给速度应根据修整器的金刚石尺寸和对砂轮表面的要求而计算确定,一般粗磨采用2~3次搭接,精磨则需4~6次搭接。
修正器横向进给速度的计算:已知金刚石圆弧半径(XB=0.015″),金刚石切入量(0.001″),砂轮转速1400rpm。距离CB计算如下:因XB=0.015″,CX=0.015″-0.001″=0.014″。CB=0.00735,而AB=2CB=0.0147″。这样就得到了金刚石每转的进给节距,保证在砂轮表面不留下未修部分。换算到每分钟的进给速度AB×1400rpm=20.58ipm。这个速度使金刚石一次修整就覆盖整个砂轮表面。若修整要求二次搭接,则进给速度减半,为10.29ipm。对粗修整较为理想。精修整需4~6次搭接,进给速度要相应减少。如4次搭接时为5.14ipm。
磨削液的应用
磨削液的正确应用对于成功的磨削十分重要。磨削液的作用是对切削弧区进行冷却和润滑。水基磨削液的作用主要是冷却,也有一定的润滑作用。而冷却油的作用主要是润滑,有点冷却作用。全合成添加剂的水基磨削液,最适用于锋利的强力磨削砂轮,这种砂轮通常工作时切削弧较长,需要较好的冲刷作用。
半合成添加剂的磨削液,最适用于磨削复杂形状和要求润滑性能良好,以防止烧伤的场合。单纯的油剂适于磨削复杂形状,切削弧较短、磨削光洁度要求较高的场合。而乙二醇基的磨削液适用于采用立方氮化硼砂轮而又要避免使用单纯油剂的场合。
选择磨削液是一项艰难的任务:既要考虑磨削液的初始价格,又要考虑其管理和处理的费用。所谓对环境无害的“绿色”冷却液,仅是一种欺骗。有些桶装的新鲜冷却液,甚至可以饮用,但一旦磨削碎末污染了液体,就会变成对环境有害的废物。
磨削液一旦选定,就应对其进行过滤和保养。不仅要考虑其清洁度,还要控制其浓度、导电性和PH值。
最新的磨削液的试验表明,磨削液浓度对磨削过程的影响不是线性关系。长期以来,人们都认为,随着磨削液浓度的增加,磨削过程会成比例地改善,实际上这是不正确的。例如,磨削液浓度在7.5%~8%时,其性能不及浓度5%的好,但当浓度增加至10%~12%时,性能又得到改善。
对50种水基磨削液的试验结果大同小异。不过,在有些情况下,趋势不很明显;而在另一些情况下,7.5%的磨削液浓度简直到了导致机床失速的程度;而浓度5%和10%的磨削液工作情况良好。
在选好了适当的磨削液及其管理体系以后,接下来的首要问题是如何正确地把磨削液注入磨削区域。
磨削液应该注到切削弧区域,而不是简单地注向工件和砂轮的结合部,通常浇注的冷却液只有很少部分进入切削弧区。旋转的砂轮像一个吹风器那样,把磨削液从砂轮外圆抛出去。
砂轮的孔隙既可容屑,又可发挥搬运磨削液的功能。就这样,磨削液是靠砂轮本身带到切削弧区的。所以,在适当的速度下,磨削液浇注到砂轮外圆就会带向切削弧区。
此外,喷咀应作专门设计,使磨削液以适当的速度喷注在正确的注入点。喷咀尺寸应覆盖整个砂轮宽度,当宽度已知时,喷咀的开口高度(d)可通过计算获得。若喷咀宽度为1.5″,则喷咀口的面积为:1.5din2。设磨削速度为5500(1676m/min),换算成英寸须乘12,得66000in/min,所以,喷口处的磨削液流速为:(1.5din2)×66000in/min=99000din3/min。
若油泵压力为110psi(0.758MPa),每分钟的液体流量为58gpm(每分钟58加仑,约为219.554升/分),而1加仑=231立方英寸?,所以油泵流量为:231in3×58gpm=13398in3/min。显然,油泵进口和出口的流量应该相等,即13398应等于99000d。于是可算出喷口高度d为:0.135″(13398/99000)。实际选用的喷咀开口高度可以比计算值略小一点,因为磨削液离开喷咀后速度会有所降低。当喷咀不正对砂轮的情况下,考虑这个因素尤为重要。所以,本例中喷咀尺寸取0.12″×1.5″较好。
油泵的压力是为推动液体在管路系统中流动。有时系统的阻力可能超过油泵额定压力110Psi。因为经常发生喷咀制造不正确,管路、接头、活动转臂等有扭曲或阻滞现象。假如上述影响流动的阻滞因素存在,则流动速度就会减小。因此,要经常用流量剂来检测流速的变化,光看压力计是不够的。
附录:关于超硬磨料浓度的知识
超硬磨料的砂轮技术规范中一项重要指标是浓度。工业界常把浓度100误解为100%,其实不然,浓度100的定义是:在1立方英寸体积内有72克拉磨料。所以,浓度50是指每立方英寸中有36克拉磨料,磨料的粒度大小有很多种,而不同粒度的磨料可以有相同的浓度。
现以浓度同样为75的两种磨料粒度作对比。一种是60粒度(美标,下同),另一种是200粒度,它们每立方英寸的磨料含量都是54克拉,对于60粒度的磨料,每克拉有6900颗,而200粒度的磨料每克拉有262000颗。所以60粒度的磨料,在每立方英寸的砂轮中有372600颗磨粒,而200粒度的磨料,这个数字达到14148000颗。
不同的磨料粒度意味着在浓度相同时,细粒度的磨粒(左)数量多于粗粒度的磨粒。假定磨粒在砂轮内是均匀分布的,则把上述每立方英寸中的磨粒数开立方后,可得每英寸长度上的磨粒数。对60粒度而言,为每英寸72颗,而200粒度为每英寸242颗,上述数字的倒数就是磨粒间距。对60粒度而言,间距为0.014″,对200粒度,间距为0.004″。假如磨削中的切削弧长度是0.013″,60粒度的砂轮,磨料间距比它长,所以有时切削弧上没有磨料在工作,而对200粒度的砂轮,磨粒间距为0.004″。所以至少有3颗磨粒在切削弧上工作。
从上述对比引出了一条常用规则,即选用砂轮时,要保证切削弧长度上有4~10颗磨粒在工作。
本文作者:美国“先进制造科技协会”主席StuartSalmon博士
砂轮机防尘的小窍门。砂轮机在磨削工作时会产生大量粉尘。据粗略测试,砂轮机连续工作20分钟,距砂轮机10米处即有粉尘飞扬,使操作人员和周围其他工作人员受到粉尘危害。为净化作业环境空气,我们仅将砂轮机防护罩做了小小的改造,即获得较好的降尘效果。具体办法是,在防护罩的下方(沿砂轮机与工作物接触点的切线方向)开一口(口的大小视防护罩大小而定),并在开口处设一导管,使磨削作业产生的粉尘很顺利地沿导管排出。导管的下端还设置了带盖的水箱,水箱盖与导管相接,箱内装满水。这样可使粉尘落入水箱被水淹没,大大减少了粉尘的扩散和流通。
砂轮及砂轮机
切削刃具在工作过程中,由于高速切削摩擦,刀刃会逐渐变钝,成为圆弧状,有的则产生刃口剥落现象。如果再使用这种刃具继续工作,被加工的木材就不是被刀刃切断,而是被挤压撕裂,结果木材的表面纤维翘起,很不光滑平整。这样不仅增加切削力,而且不能保证加工件质量。这时必须将刃具磨锐后再用。要注意刃具不能用的过钝后再刃磨,或者刃磨的次数过于频繁。用的过钝再刃磨会延长磨砺时间,影响刃具质量,而磨砺的次数太多,则造成不必要的浪费,同时也会增加机床的停开时间。
切削刃具是利用砂轮和油石进行磨砺的。对锯条锯片来说,在一般情况下,只在砂轮上刃磨就行了,其他刃具则要先然砂轮上磨砺后,再用油石精磨,以除去砂轮磨砺后出现的毛刺,使刃口光滑和锋利。
1.砂轮
砂轮是由很多细小的带有突缘或棱角的矿物结晶体的颗粒用结合剂胶结在一起而形成的。砂轮的颗粒要比被磨刃具具有更高的硬度,还要有足够的强度和韧性,能够抵抗冲击力。这些颗粒是由磨料压碎得到的。磨料分天然磨料和人造磨料两种,常用的天然磨料有刚玉、金钢砂。人造磨料有普通氧化铝、白色氧化铝、黑色碳化硅、绿色碳化硅等。磨料颗粒的大小称为砂轮的粒度。
砂轮表面的颗粒在工作中由于和刃具的相互摩擦,会逐渐磨损变钝,当磨削阻力超出了颗粒和结合剂之间的粘结力时,颗粒就开始脱落,而被新的锐利的颗粒所代替。所以砂轮具有自动磨锐的性能。但结合剂的粘结力也不宜过于牢固,如过于牢固颗粒变钝后还附着在砂轮表面,砂轮就失去了磨削作用。另外,由于砂轮与被磨削工件的摩擦会产生很大的热量,结合剂容易被软化。被磨削的金属料末与结合剂粘合充塞在砂粒之间的缝隙里,将砂轮塞实。如果用这种塞实的砂轮继续工作,不仅工效相当低,被磨削的刃具也会变蓝造成退火。另一方面如果结合剂不能牢固的粘结颗粒,则在颗粒尚未变纯之间磨削也就会使其脱落,这样的砂传输线磨损快、易变形,需要经常修整。
常用的砂轮结合剂有三种:陶瓷结合剂(粘土结合剂)、橡胶结合剂、树脂结合剂。
结合剂粘结颗粒的能力叫做砂轮的硬度。如果结合剂把颗粒粘结的很紧,那就是硬砂轮,结合剂把颗粒粘结不太紧的就是软砂轮。测定砂轮的硬度可用一定的仪器设备进行。但按砂传输线发出的声音也能大致确定。当我们用金属棒轻轻敲击时,声音越清脆,硬度越高。
每一个砂轮上都巾有标签,注明制造厂牌号、磨料、粒度、结合剂、硬度、规格尺寸、工作速度、制造年月等。在一般情况下,只注明制造厂牌号、粒度、硬度和工作速度。我们可以根据砂轮的性能,结合需要进行选择。
砂轮在进行工作时,应对工件进行冷却,特别是磨削刨刀、铣刀、钻头等,以防止刃具退火。我国目前生产的生动磨刀机,都带有自动控制的冷却液体泵。在磨砺锯片、锯条时一般不必冷却。没有冷却设备的磨刀机、砂轮机应备水桶或水池。
刃磨时每一次行程被磨去的厚度,随着材料的不同,磨削量也不同,对于碳素钢约为0.012~0.015毫米,对于合金钢约为0.01~0.02毫米。
磨削量的厚薄与被磨削面的大小和砂轮的圆周速度有关。在一定的进给速度下,磨削面愈小,可磨削的厚度愈大;磨削面愈大,可磨削厚度就越小。质量和大小都相同的砂轮,圆周速度越快磨削量就越大,相反,如果圆周速度慢,则磨削厚度就越小。
当砂轮转速一样时,直径大的砂轮在一定的时间内,磨削行程长,则磨削的厚度就大。直么小的砂轮,磨削行程短,则磨削的厚度就小。例如在使用纵向自动送刀装置的磨刀机时,对于新将的砂轮片,由于可磨的厚度大,因此横向进刀量可以适当大些,反复行程可以少些,以后砂轮逐渐磨损缩小,可磨削量少,因而横向进刀量要适当小些,反复行程要适当多些。
选择砂轮的时候,应根据被加工件的材料性质而定,一般来说,抗拉强度小,脆性大的材料如铸铁、青铜等,谅应该用碳化硅磨料的砂轮;抗拉强度大、韧性大的材料,如碳素钢、合金钢、高速钢等,应该用氧化铝磨料的砂轮。因为碳化硅磨料脆性大,如果用它来磨抗拉强度大的材料,磨料就容易继碎脱落。氧化铝磨料脆性比较小,但没有碳化硅那样锋利,硬度也比较低,如果用它来磨抗拉强度小脆性大的材料也是不合适的。
2.砂轮机
砂轮机一般是砂轮机厂生产的正式定型产品,大多为落地式,落地式砂轮机,是由特制的电动机直接带动的。电动机的中心轴从两头伸出安装两个砂轮。也可根据实际需要自制砂轮机。其规格尺寸可根据实际需要制作。
自的砂轮机大我是主轴用轴承支撑固定在机架上,由电动机通过皮带轮传动,轴的两头安装两个砂轮,用螺帽固定。
砂轮机主要用于锉磨圆锯片和铣刀。使用砂轮机磨砺刃具,一般都是手工操作,因此,应该有导向设备(导向台、靠山)。采用导向设备可以防止由于手工刃磨的不精确而改变了刃具的几何形状。手工操作的质量在很大程度上决定于操作的熟练程度,以及在刃磨过程中细致观察。
砂轮的尺寸要选择适当,要保证砂轮能在被刃磨的刃具刀齿这间通过,并使砂轮的非工作面对相邻刀齿的齿背不产生磨削现象。
磨锉普通齿形圆锯片在导向台的平面,应与砂轮轴心相平行或稍低,而磨锉刀齿圆锯片则使用钝角形状的导向台面。
砂轮机上必须装有防护罩,操作人员应戴防护眼镜,不允许与砂轮的旋转方向站在一条直线上,以防万一砂轮碎裂甩伤人。
.砂轮的安装
为了保证砂轮正常而安全的工作,在砂轮安装之前,必须确保砂轮上没有裂纹。最简单的试验方法是:用手指插入砂轮的中心悬空垂直,用金属棒轻轻敲击砂轮的四周,有裂纹的砂轮会发出一种破裂沙哑的声音。
每一个砂轮的工作速度,应控制在砂轮标签上标出的圆周速度以内(一般为75%)。
砂轮固定在工作轴上的两个法兰般之间,用螺母紧固,螺纹的旋转方向与工作思的旋转方向相反。坚固砂轮的螺母挤压力不能过大,因为砂轮是一种脆性材料,挤压力过大时容易使砂轮破裂。内法兰(指砂轮里面的法兰)应紧固在轴上,外法兰(可卸下的)则以滑动配合套在轴上。两个法兰的直径必须一样,且不应小于砂轮直径的一半,法兰面的中心部分应凹进去1~1.5毫米,以便使法兰四周的圆环(一般为5~8毫米)夹紧砂轮。由于砂轮的中心部分不能使用,因而最好采用大孔直径的砂轮(磨砺木工刃具的砂轮中心孔直径一般为25~32毫米)。在砂轮与法兰盘之间应垫入1~2毫米厚的用黄厚纸或橡胶制作的衬垫,其直径应大于法兰盘直径4~6毫米。砂轮两侧应严格平行,其摆差应不超过0.4毫米。
砂轮的中心孔直径应不大于工作轴直径0.5~0.8毫米,砂轮在工作思上不允许静配合,这是因为经过长时间的工作后,工作轴会发热膨胀可能胀坏砂轮。砂轮要求具有较精确的中心孔,不允许有偏心和径向摆动。如砂轮中心孔与工作轴直径不适宜时,可利用含铅锡的合金溶化浇灌改制。目前我国生产的砂轮中心孔周围,一般都有一层硫磺,需要改制砂轮中心孔时,可用烧热的圆铁棒将硫磺烫掉,然后浇灌合金,在车床上旋制需要的尺寸。浇灌合金的简便方法,是将砂轮水平套装在一头带有挡圈的与工作轴直径相同的金属棒上,量好四周的尺寸并在其周围浇灌合金,合金溶化的温度不宜过高,可用黄厚纸做试验,以合金深液刚能烧黑厚纸为限,温度过高会将砂轮烫激破裂。
4.砂轮的修整
砂轮在不断工作中,由于表面层磨粒的突棱受到磨损,磨粒之间的孔隙被堵塞(主要是软的物质造成的),使砂轮原来的表面出现异状,其磨削效能会逐渐减弱。为了保证砂轮的工作质量,必须经常进行修整,排除砂轮表面层的磨粒,使其恢复磨削效能,削除砂轮表面的堵塞层,以新的表面层代替旧的表面层,并使砂轮有正确的断面尺寸,消除砂轮表面异状及不平衡度,保持平整。
(1)砂轮整形刀(砂轮割刀、砂轮修整器)修整:这是一种用硬质合金或渗碳的低碳钢或经过淬火的工具钢制成的周围带有齿形的滚轮薄片,其硬度HRC为51~61。砂轮整形刀必须成组使用,修整砂轮时每一行程所磨去的厚度约为0.01~0.03毫米。
使用砂轮整形刀时应注意:整形刀片的孔与思的配合应该是滑动的,但孔隙不能过大,这是因为用手握砂轮整形刀把,如果孔隙过大,整形刀与砂轮的接触就可能不一致,修整后的砂轮会不平整。手握整形刀把要稳,不要因砂轮不平整而使刀把移动,同时对砂轮的压力又不能过大,特别是对于落的砂传输线更是如此。
(2)利用金刚石笔整:金刚石的型号规格较多,有层状、排状、粉状等,可根据不同需要选择使用。金刚石特的粒度一般比砂轮的粒度大3~4倍,如粒度14~20的金刚石特,适用于修整粒度为36~60的砂轮。
三、油石
用油石磨砺刃具时,一般蘸用机油(矿物油)进行研磨,所以称为油石。
刨刀及铣刀在砂轮上磨砺后,刃口会出有多毛刺,再用油石研磨消除这些毛刺,以增加刃口的光滑和锋利,保证刃具及被切削木材的质量,延长刃具的工作时间。在一般情况下,刃具用钝后,可先用油石研磨后继续使用。如刃具已不能用油石磨砺时,再用砂轮研磨。这样可以减少刃具的磨损,缩短装卸刃具的时间。
油石的材料来源与轮一样,是用天然或人造磨料制成的。磨砺木工刃具以采用陶瓷结合剂的灰白色氧化铝油石为宜。油石的形状、规格很多,以平面油石用途最广。也可根据所磨砺刃具的材料及刃口形状选用。
用油石磨砺刃具时,要用机油做润滑剂,首先用油石的平面沿着刀刃的方向轻轻的走完一个行程,将毛刺打掉,然后在刀刃的前面和后面循环往复研磨几次,用眼看和手摸的方法确定是否已经磨好。刀刃的一面应形成一条均匀的白线,其宽度大约在0.3~0.5毫米之间,前面要磨光滑,前后都没有卷刃就可以了。研磨时可手握油石将刀片固定在工作台上,也可手握刀片而将油石固定在工作台上。油石与刀片摩擦面的压力应该一致,靠刀刃的一边可稍重一点。
油石用过错后应擦干净,保持其表面的光洁。油石使用一个时期后,会逐渐磨损失掉其表面的正确性。为了修整油石的平面,可在平整的铸铁板上进行研磨。研磨在用金刚砂粉、刚玉粉或碳化硅粉拌合机油做润滑剂,在没有条件的地方,也可利用比较平整粗糙的水泥地面,以细砂拌水进行研磨。
新油石在使用前可和在机油中浸泡,浸透后再使用。