不锈钢材料磨削工艺分析
口韩
中国空空导弹研究院
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河南洛阳471009茶油精
摘要：不锈钢材料导热性差，韧性大，热强度高，线膨胀系数高，且多数不锈钢材料不能被磁化.以典型不锈钢材料
抛光磨头1Crl8Ni9Ti为例，分析了不锈钢材料磨削特性及其加工难点，并针对其特性及难点进行了工序设计及加工方法优化，应用 于实际磨削加工过程，取得了良好的效果.
关键词：难磨材料1Cr18Ni9Ti变形磨削工装磨削参数子程序
中图分类号:TH161;TG506.71文献标识码:B文章编号:1000—4998f2011)o5—0064—03
随着科学技术和工业的发展，人们对机械产品及
其零部件使用性能的要求越来越高.例如.要求材料比
强度高，耐高温，热强性高，能承受复杂应力以及耐腐
蚀等.为此，许多零件采用新型材料制造，在这些新型
材料中，许多是难加工材料，如不锈钢，钛合金，高温合
金等.
所谓难磨材料系指磨削时加工性比较差的材料.
难磨材料的显着特点是磨削力大，磨削温度高，磨削表
寿命低，磨削比很低，极易发生磨削烧伤等.由于磨削
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加工表面完整性差，因而降低了材料的疲劳寿命.
在实际加工中，不锈钢材料零件的磨削存在材料
韧性大，磨屑易粘附砂轮，磨削过程不易散热，材料线
膨胀系数大使零件易变形，多数不锈钢不能被磁化引起装夹困难等问题.因此，本文对不锈钢材料零件磨削进行分析研究，并通过典型零件磨削实例来介绍不锈钢的磨削特性，磨削参数选择及如何在保证磨削质量的前提下提高磨削效率.
1不锈钢材料磨削特点
1)不锈钢的导热系数小，磨削时的高温不易导
出，工件表面易产生烧伤，退火等现象，退火层深度有时可达0.01～0.02mm.磨削过程中产生严重的挤压变形，导致磨削表面产生加工硬化，特别是磨削奥氏体不锈钢时，由于奥氏体组织不够稳定，磨削后易产生马氏体组织，使表面硬化严重.
2)不锈钢的韧性大，热强度高，而砂轮磨粒的切
削刃具有较大的负前角.磨削过程中磨屑不容易被切离.切削阻力大，挤压，摩擦剧烈，单位面积磨削力很大.磨削温度可达l000～1500℃.同时，在高温高压的作用下，磨屑易粘附在砂轮上，填满磨粒间的空隙，使磨粒失去切削作用.不锈钢的类型不同，产生砂轮堵塞收稿日期:2010年12月
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的情况也不相同.如磨削耐浓硝酸不锈钢及耐热不锈钢，粘附，堵塞现象比1Crl8Ni9Ti严重，而1Crl3,
2Cr13等马氏体不锈钢就比较轻.
3)不锈钢的线膨胀系数大，在磨削热的作用下易
产生变形，其尺寸难以控制.尤其是薄壁和细长的零件，此现象更为严重.
4)多数类型的不锈钢不能被磁化.在平面磨削
时.只能靠机械夹固或专用夹具来夹持工件.利用工件侧面夹紧工件，容易产生变形和造成形状或尺寸误差,
薄板工件更为突出，同时也会引起磨削过程中的颤振而出现鳞斑状的波纹.
2不锈钢材料磨削方法
1)选择切削性能较好的单晶刚玉磨料，粒度为
46～60#.硬度为L～V，组织较疏松的砂轮.
2)选择立方氮化硼砂轮，砂轮圆周速度保持在
15～30m/s，径向进给量一般在0.002～0.O1mm之间.
3)磨削过程中必须充分冷却，以带走大量的磨削
热及进行冲刷，防止砂轮堵塞和工件表面烧伤.冷却液必须清洁，不能混入磨屑或砂粒.以免将工件拉毛.磨削不锈钢的冷却液，一般选用冷却性能较好的乳化液, 流量为20～40L/min，砂轮直径大时为80L/min.
4)应及时修整砂轮，粗磨时砂轮要修整粗一些,
精磨时砂轮要始终保持锋利.以免过热烧伤.修整后的砂轮两侧转角处.不允许有毛刺存在.
5)表面粗糙度值要求较高的零件磨削时，粗，精
电子数据系统磨应分别进行.精磨余量一般留0.05mm为宜，工件装夹误差大时可留0.1mm.
6)不锈钢磨削余量应取小一些，外圆磨削时，直
径磨削余量为0.15～0.3mm，精磨余量为0.05mm.内圆磨削的余量与外圆磨削基本相同.平面磨削时，对面积小，刚性好的零件，单边留余量为0.15～0.2mm，刚性差，面积大的零件，单边留磨削余量0.25～0.3mm.
机械制造9卷第561期
3不锈钢磨削的注意事项
1)磨削不锈钢时，减小砂轮的粘附阻塞是提高磨
银针秀削效率的重要因素，加工中要经常修整砂轮，保持切削刃的锋利.
2)磨削不锈钢的砂轮选用自锐性好的砂轮是主
要目标.一般选用硬度低的砂轮效果好，但也不能选择硬度太低，否则磨粒未磨钝就脱落.推荐选用J级. 3)为减小磨削时砂轮的粘附阻塞，应选用粗粒度
的砂轮.粗磨时用36-46号粒度，精磨时选用60号粒度.
4)磨削不锈钢时，采用GC砂轮可提高磨削效
率.
5)磨削液选用必须兼顾润滑和清洗两种作用，供
给充足.可选用表面张力小，含极压添加剂的乳化液, 可获得高的表面质量.
6)磨削用量的选择可根据加工余量确定.
4不锈钢材料磨削加工典型实例
4.1零件磨削难点分析
端圈零件材料为1Crl8Ni9Ti，内孔尺寸62.86
mm.深15mm的通孔，零件最薄处壁厚为0.2mm，且
内孔外圆要求同轴度0.02mm.零件如图1所示.通常此类零件加工方法是车削加工，因为~LsJ，又深而
且壁薄，并且材料韧性大，难加工，车床不能很好保证尺寸精度.基于此，我们选择数控坐标磨床来进行磨削加工，需解决的问题有确定零件装夹方式，砂轮的加工深度，零件的冷却，润滑，合理的磨削参数等.
4.2解决措施
由于该零件壁极薄易发生加工变形，且材料
1Crl8Ni9Ti的导热性能极差，因此给零件的磨削带来机械制造49卷第561期
许多困难.对此制定了如下解决方法:
1)根据零件的技术要求，自制工装夹具解决零件
的装夹问题.由于零件为薄壁零件，外圆不能受力，工装采用零件西7.8x0.6mm端面台压紧装夹零件，为保
证加工的孑L与外圆同轴，设计自制工装如图2，图3所示.
2)粗磨选用直径2.5mm，粒度46号的单晶刚玉
砂轮，白刚玉砂轮具有良好的切削性和自锐性能，可使切屑变形小，磨削力和磨削温度低，而且磨粒不易变钝；良好的自锐性则可保证磨粒再磨钝后立即脱落.精磨时选用直径2.5mm的立方氮415硼(CBN)砂轮，由于CBN化学稳定性好，不与铁族元素发生415学亲和作用，因而CBN砂轮在磨削中不易黏附堵塞，可显着提
高磨削比，又因其切削能力强，磨削力和磨削热均较低，工件表面不易产生磨削烧伤，大大改善了不锈钢磨削加工表面完整性.砂轮硬度取H；磨削壁薄零件时由于磨削热不易散出，工件易变形.因此应采用较软砂轮.采用陶瓷结合剂砂轮，因为陶瓷结合剂不仅能保持砂轮磨粒的切削性能，且不怕潮湿，有多孔性，能获得
较高的生产率.另外，对刀杆进行改制.使其加工深度
达15mm以上.
3)为了在加工中使砂轮得到充分的冷却润滑，并mirna靶基因分析
保证砂轮表面的清洁，在工装压紧螺母侧面加工进水孔(如图3所示).
4)为保证零件同轴度0.02mm.加工零件时，磨
削加工前用千分表正击5.67mm孔在0.005mm以内.精磨时采用风动磨头来装夹砂轮进行加工，砂轮转速为80000～100000r/min，行星运动800～1000r/min 进给量0.001～0.002mm，往复行程频率为0.5Hz，进刀完毕后，再进行光磨来确保零件表面粗糙度，光磨往复次数不小于5O次.
5)编制专用的磨通孔循环子程序来进行磨削加
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