杨洪春 达州职业技术学院 机电工程系，四川达州 635001

外圆磨削1Cr13时砂轮参数及磨削加工用量的选择

杨洪春 达州职业技术学院 机电工程系，四川达州 635001

1Cr13钢具有较高的硬度、强度、耐磨性、抗氧化性和良好的耐蚀性，应用广泛，但难于加工。通过大量的生产加工试验表明选择合适的砂轮和合理的磨削用量，采用冷却和润滑效果好的磨削液，能够获得理想的加工表面。

外圆磨削；1Cr13；砂轮参数；磨削用量

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

引言

1Cr13属马氏体不锈钢，在正常淬火温度下是纯奥氏体组织，冷却后得到马氏体组织。经淬火、回火后，它有较高的硬度、耐磨性、抗氧化性和良好的耐蚀性。一般适用于制造轴类零件。1Cr13不锈钢的机械、物理性能给其磨削加工造成困难，其磨削特点表现为：（1）磨削力大，磨削温度高，加工表面容易烧伤。（2）磨屑容易与砂轮表面黏附，并使砂轮孔隙堵塞。（3）加工硬化趋势严重。（4）工件表面出现磨削划伤。（5）工件容易变形。因此，在磨削1Cr13时应合理选择砂轮及磨削加工用量。

1 外圆磨削1Cr13时砂轮参数及磨削加工用量的选择

1.1 砂轮的正确选择

1.1.1 磨料的选择

磨削1Cr13时，砂轮可选用普通磨料砂轮，也可选用超硬磨料砂轮。但为了提高磨削质量，建议采用立方氮化硼（CBN）砂轮磨削1Cr13。原因是：CBN化学稳定性好，不与铁族元素发生化学亲和作用，所以CBN砂轮在磨削中不易黏附堵塞，可显著提高磨削比；又因其切削性能强，磨削力和磨削热均较低，工件表面不易产生磨削烧伤，从而大大改善了1Cr13钢磨削表面完整性。一般磨削HB>275的1Cr13钢时，可采用树脂结合剂或陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮。

1.1.2 粒度的选择

磨料粒度的大小对不锈钢表面粗糙度有直接影响。例如：外圆磨削时粒度号为30～36的磨粒，可使磨削后的表面粗糙度Ra达2.5～5Hm；粒度号为46～60的磨粒，可使磨削后的表面粗糙度Ra达0.32～1.25Hm；粒度号为60～80的磨粒，可使磨削后的表面粗糙度Ra达0.16～0.32Hm；粒度号为80～120的磨粒，可使磨削后的表面粗糙度Ra达0.08～0.16Hm。

由于1Cr13钢的韧性大，磨削易黏附堵塞，若采用细粒度的砂轮，极易使砂轮因堵塞而失去切削作用，而且还易使工件表面划伤，所以在磨削1Cr13钢时，应该选用比磨削普通钢料还要粗的粒度。建议粒度号选100。

1.1.3 硬度的选择

磨削1Cr13时，由于材料特性的原因，砂轮的磨粒容易变钝，所以选用的砂轮硬度应比磨削普通钢料的砂轮硬度低，以使砂轮具有良好的自锐性。但砂轮硬度也不允许过低，否则磨粒破损脱落过快，磨削比太低，砂轮形状不易保持。另外，砂轮硬度还影响砂轮磨粒与不锈钢材料的黏附程度。砂轮硬度越高，砂轮黏附程度越严重。生产实践证明，磨削1Cr13的砂轮硬度选在H-N区间较合适，使用较多的是I，K，I，M。

1.1.4 结合剂的选择

由于1Cr13钢的韧性大，高温强度高，磨削过程中的磨削力大，因此要求砂轮具有较高的强度，能承受较大的冲击载荷。

磨削1Cr13钢的砂轮采用陶瓷结合剂，它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。

1.1.5 组织的选择

由于1Cr13的韧性大，黏附性强，磨削时易堵塞砂轮，所以砂轮的组织应选较疏松的，一般以5～8号为宜。

根据上述选择原则，磨削1Cr13钢时，选用的砂轮为CBN100B100。

1.2 磨削用量的选择

1.2.1 砂轮速度Vs

从提高砂轮切削性能的观点出发，磨削1Cr13时，应选用较高的砂轮速度Vs，但由于砂轮速度高时会使砂轮堵塞，反而会丧失切削能力，而且容易发生磨削烧伤，并易划伤加工表面，所以磨削1Cr13时应谨慎选择砂轮速度Vs。

实践证明，磨削1Cr13钢的砂轮速度为25～30m/s较合适。

1.2.2 工件速度Vw

工件速度Vw要随砂轮速度Vs变化，基本原则是Vs低，Vw也较低；Vs增高，Vw也随之增高，这样做的目的可使切屑截面积基本保持不变。因为Vs提高，会使每颗磨粒的未变形切屑厚度减小，而Vw提高，却会使每颗磨粒的未变形切屑厚度增大。Vw与Vs成比例变化，可使磨削烧伤减少。一般而言，工件速度Vw与砂轮速度Vs的比例可选在1/60-1/100范围内。

磨削1Cr13钢时，工件速度一般可取为15～25m/min。

1.2.3 磨削深度ap

在磨削1Cr13钢时，若磨削深度过小，容易出现磨削烧伤，并发生磨削划伤。例如：采用CBN100B100砂轮磨削1Cr13钢时，当选取Vw=15m/min磨削时，若ap=0.0025mm，因为砂轮磨粒切不进材料基体，而在加工表面上滑擦挤压并发生严重的磨粒磨损，所以容易发生磨削划伤和烧伤，出现所谓的磨损类型I；若ap=0.005mm，会发生小规模黏附，出现所谓的磨损类型II；若ap=0.0125-0.05 mm，会发生大规模黏附，出现所谓的磨损类型III。

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

1.2.4进给量

外圆磨削1Cr13钢时，粗磨的进给量可取（1/4-1/6）bs，精磨的进给量可取（1/8-1/10）bs。磨削深度大的时候，取其中的较小值，磨削深度小的时候，取其中的较大值。

1.2.5 磨削用量

由于1Cr13钢磨削困难，所以其磨削余量比磨削普通钢料时要小一些。外圆磨削时，直径上的磨削余量一般在0.15-0.30mm范围内。形状简单，长度较短的工件取小值；形状复杂，长度较大的工件取大值。粗磨后留给精磨的余量一般为0.05mm左右，精磨时，采用心轴装夹工件，若装夹误差较大，则选为0.1mm左右。

2 结语

通过对1Cr13钢大量的磨削试验研究表明，选用合适的砂轮以及正确的修整方法，选择合理的磨削用量，采用冷却和润滑效果好的磨削液，可以获得表面粗糙度Ra值小，表面光洁度高，尺寸精度高，无烧伤、无划伤、无黏附的加工表面。

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

杨洪春(1969—)，男.四川达州人，达州职业技术学院讲师，工学学士。