外圓磨削1Cr13時砂輪參數及磨削加工用量的選擇

楊洪春 達州職業技術學院 機電工程系，四川達州 635001

外圓磨削1Cr13時砂輪參數及磨削加工用量的選擇

楊洪春 達州職業技術學院 機電工程系，四川達州 635001

1Cr13鋼具有較高的硬度、強度、耐磨性、抗氧化性和良好的耐蝕性，應用廣泛，但難于加工。通過大量的生產加工試驗表明選擇合適的砂輪和合理的磨削用量，采用冷卻和潤滑效果好的磨削液，能夠獲得理想的加工表面。

外圓磨削；1Cr13；砂輪參數；磨削用量

cylindrical grinding;1Cr13; grinding wheel parameter;grinding usage

引言

1Cr13屬馬氏體不銹鋼，在正常淬火溫度下是純奧氏體組織，冷卻后得到馬氏體組織。經淬火、回火后，它有較高的硬度、耐磨性、抗氧化性和良好的耐蝕性。一般適用于制造軸類零件。1Cr13不銹鋼的機械、物理性能給其磨削加工造成困難，其磨削特點表現為：（1）磨削力大，磨削溫度高，加工表面容易燒傷。（2）磨屑容易與砂輪表面黏附，并使砂輪孔隙堵塞。（3）加工硬化趨勢嚴重。（4）工件表面出現磨削劃傷。（5）工件容易變形。因此，在磨削1Cr13時應合理選擇砂輪及磨削加工用量。

1 外圓磨削1Cr13時砂輪參數及磨削加工用量的選擇

1.1 砂輪的正確選擇

1.1.1 磨料的選擇

磨削1Cr13時，砂輪可選用普通磨料砂輪，也可選用超硬磨料砂輪。但為了提高磨削質量，建議采用立方氮化硼（CBN）砂輪磨削1Cr13。原因是：CBN化學穩定性好，不與鐵族元素發生化學親和作用，所以CBN砂輪在磨削中不易黏附堵塞，可顯著提高磨削比；又因其切削性能強，磨削力和磨削熱均較低，工件表面不易產生磨削燒傷，從而大大改善了1Cr13鋼磨削表面完整性。一般磨削HB>275的1Cr13鋼時，可采用樹脂結合劑或陶瓷結合劑立方氮化硼砂輪。

1.1.2 粒度的選擇

磨料粒度的大小對不銹鋼表面粗糙度有直接影響。例如：外圓磨削時粒度號為30～36的磨粒，可使磨削后的表面粗糙度Ra達2.5～5Hm；粒度號為46～60的磨粒，可使磨削后的表面粗糙度Ra達0.32～1.25Hm；粒度號為60～80的磨粒，可使磨削后的表面粗糙度Ra達0.16～0.32Hm；粒度號為80～120的磨粒，可使磨削后的表面粗糙度Ra達0.08～0.16Hm。

由于1Cr13鋼的韌性大，磨削易黏附堵塞，若采用細粒度的砂輪，極易使砂輪因堵塞而失去切削作用，而且還易使工件表面劃傷，所以在磨削1Cr13鋼時，應該選用比磨削普通鋼料還要粗的粒度。建議粒度號選100。

1.1.3 硬度的選擇

磨削1Cr13時，由于材料特性的原因，砂輪的磨粒容易變鈍，所以選用的砂輪硬度應比磨削普通鋼料的砂輪硬度低，以使砂輪具有良好的自銳性。但砂輪硬度也不允許過低，否則磨粒破損脫落過快，磨削比太低，砂輪形狀不易保持。另外，砂輪硬度還影響砂輪磨粒與不銹鋼材料的黏附程度。砂輪硬度越高，砂輪黏附程度越嚴重。生產實踐證明，磨削1Cr13的砂輪硬度選在H-N區間較合適，使用較多的是I，K，I，M。

1.1.4 結合劑的選擇

由于1Cr13鋼的韌性大，高溫強度高，磨削過程中的磨削力大，因此要求砂輪具有較高的強度，能承受較大的沖擊載荷。

磨削1Cr13鋼的砂輪采用陶瓷結合劑，它不僅能保持砂輪磨粒的切削性能，且不怕潮濕，有多孔性，能獲得較高的生產率。

1.1.5 組織的選擇

由于1Cr13的韌性大，黏附性強，磨削時易堵塞砂輪，所以砂輪的組織應選較疏松的，一般以5～8號為宜。

根據上述選擇原則，磨削1Cr13鋼時，選用的砂輪為CBN100B100。

1.2 磨削用量的選擇

1.2.1 砂輪速度Vs

從提高砂輪切削性能的觀點出發，磨削1Cr13時，應選用較高的砂輪速度Vs，但由于砂輪速度高時會使砂輪堵塞，反而會喪失切削能力，而且容易發生磨削燒傷，并易劃傷加工表面，所以磨削1Cr13時應謹慎選擇砂輪速度Vs。

實踐證明，磨削1Cr13鋼的砂輪速度為25～30m/s較合適。

1.2.2 工件速度Vw

工件速度Vw要隨砂輪速度Vs變化，基本原則是Vs低，Vw也較低；Vs增高，Vw也隨之增高，這樣做的目的可使切屑截面積基本保持不變。因為Vs提高，會使每顆磨粒的未變形切屑厚度減小，而Vw提高，卻會使每顆磨粒的未變形切屑厚度增大。Vw與Vs成比例變化，可使磨削燒傷減少。一般而言，工件速度Vw與砂輪速度Vs的比例可選在1/60-1/100范圍內。

磨削1Cr13鋼時，工件速度一般可取為15～25m/min。

1.2.3 磨削深度ap

在磨削1Cr13鋼時，若磨削深度過小，容易出現磨削燒傷，并發生磨削劃傷。例如：采用CBN100B100砂輪磨削1Cr13鋼時，當選取Vw=15m/min磨削時，若ap=0.0025mm，因為砂輪磨粒切不進材料基體，而在加工表面上滑擦擠壓并發生嚴重的磨粒磨損，所以容易發生磨削劃傷和燒傷，出現所謂的磨損類型I；若ap=0.005mm，會發生小規模黏附，出現所謂的磨損類型II；若ap=0.0125-0.05 mm，會發生大規模黏附，出現所謂的磨損類型III。

因此，粗磨1Cr13鋼時，一般取ap=0.02mm；精磨時，一般取ap≤0.005 mm。

1.2.4進給量

外圓磨削1Cr13鋼時，粗磨的進給量可取（1/4-1/6）bs，精磨的進給量可取（1/8-1/10）bs。磨削深度大的時候，取其中的較小值，磨削深度小的時候，取其中的較大值。

1.2.5 磨削用量

由于1Cr13鋼磨削困難，所以其磨削余量比磨削普通鋼料時要小一些。外圓磨削時，直徑上的磨削余量一般在0.15-0.30mm范圍內。形狀簡單，長度較短的工件取小值；形狀復雜，長度較大的工件取大值。粗磨后留給精磨的余量一般為0.05mm左右，精磨時，采用心軸裝夾工件，若裝夾誤差較大，則選為0.1mm左右。

2 結語

通過對1Cr13鋼大量的磨削試驗研究表明，選用合適的砂輪以及正確的修整方法，選擇合理的磨削用量，采用冷卻和潤滑效果好的磨削液，可以獲得表面粗糙度Ra值小，表面光潔度高，尺寸精度高，無燒傷、無劃傷、無黏附的加工表面。

The Choice of Grinding Wheel Parameter and Grinding Usage When Cylindrical Machining 1Cr13 Steel

(Department of Mechanical and Electrical Engineering, Dazhou Vocational and Technical College, Dazhou, Sichuan 635001, China)

1Cr13 steel is used widely because of its higher hardness, strength, abrasive resistance, antioxidation and inoxidability, but it is rather difficult to machine it. Shown by lots of machining experiments, if proper grinding wheel and reasonable grinding usage are chosen, the ideal machined surface can be attained.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.110

楊洪春(1969—)，男.四川達州人，達州職業技術學院講師，工學學士。