| 本文主要探讨：不锈钢为什么那么难研磨以及如何解决这个问题。 |
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Badger博士，在爱尔兰都柏林圣三一学院获得机械工程博士学位，在碾磨杂志专栏上以“碾磨博士”的称呼闻名，现作为独立顾问，每年周游世界为多家公司服务，致力于提高他们的碾磨工艺及其对碾磨流程的理解。不锈钢为什么难研磨？
关于这个问题，就必须涉及两大方面：堵塞和热电传导率。 在研磨过程中会出现两种堵塞类型：机械堵塞和化学堵塞。以下材料易于发生机械堵塞：具有高延展性的材料；具有高强度的材料；“黏性”材料；不锈钢；镍基合金；能形成有黏性的长片(而非短的块状)的材料；总而言之，较软的材料(或硬化钢家族)。 |
关于化学堵塞，主要是因为钢材表面常会形成一层薄的FeO，Fe2O3，FeAl2O4层，而不锈钢材料表面有一层薄的Cr2O3层，当Al2O3砂轮研磨时，这些化学元素会发生化学反应。 有人可能会问：可以根据砂轮的外观判断堵塞情况吗？是不是砂轮越黑堵塞越严重？我的回答是：不一定。我们通常用裸眼或在低倍显微镜下观察球形堵塞的情况。经过大量的调研，我们绘制出下面这个图表： |
图表显示：最右边外观最黑的砂轮，堵塞情况并不严重，而颜色很浅的砂轮，堵塞却很严重。也就是说，外观颜色是否变黑，和堵塞情况，并没有直接关系。“永远不要根据砂轮的外表颜色，而要根据上面的斑点情况来判断堵塞情况！”下面是一些比较常用的降低机械堵塞的解决方案： - 用较软的砂轮，在慢慢堵塞前，砂轮自锐化并磨损。
- 用打开角度更大的砂轮，比如组织号数较大的常规磨料砂轮，或粗沙集中度较低(比如75，而非100)的超硬磨料砂轮。
- 用陶瓷结合替代树脂粘结(树脂粘结砂轮很少孔)
- 特别是在用CBN砂轮时，用超过100bar的高压清洁管口。
- 以低材料移除率研磨(加载常会有一个临界值，比如4 mm3/mm/s，超过这个临界值后，堵塞情况会变得严峻。
- 用浓度较高的水基冷却剂乳化液，在粗砂和工件间形成一个屏障。
- 用油冷却剂替代水基冷却剂(形成更好的屏障) 而比较常用的降低化学堵塞的解决方案有以下三种：
- 用较软的砂轮，在慢慢堵塞前，砂轮自锐化并磨损。
- 用浓度较高的水基冷却剂乳化液，在粗砂和工件间形成一个屏障。
- 用油冷却剂替代水基冷却剂(形成更好的屏障)。
我认为：这些解决方案只能算是马马虎虎，现在有一个更好的解决方案——冷却!——当这些又热又刺人的碎片飞离工件，如立即用低温冷却剂将它们淬火，是可减少黏到砂轮上或彼此黏在一起。在磨料颗粒和工件之间有油更好，可以有助于阻止其产生化学反应。如下图： |
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而低热电导率 是不锈钢难研磨的另一大问题所在： 不锈钢的低热电传导率，使砂轮和研磨表面温度极高，只能通过降低喂料速度来降低温度。 克服碾磨设备的限制
要提高研磨设备的产能效率，首先我们要了解它常常不得不面对的几大限制。nextpage 限制一: 糟糕的冷却系统
研磨设备上的冷却系统，通常是怎么设计出来的呢？很多设计师会在机床成功研制后，对冷却系统草草了事：“大家干得好。你们已经花费了过去两年时间设计、架构这款品质优良、价值1百万美金的机器。现在让我们把一些旧的铜管扔上去作冷却系统，今天下午就把它装船运出去吧！” 所以，许多时候，我们需要学习冷却知识，自己开发系统。 在开发自己的冷却系统前，先要了解研磨时的“热点”区域——温度会升高的地儿。在上图中，我们可以清楚地看到表面超过2000F(约1093 ℃)的热点处。 当我们注入冷却液的时候，必须保持冷却速度和砂轮速度相同，这样冷却剂就能滑到砂轮里的孔之间，之后再被送到热点区。请大家一定要记住这个公式：V冷却剂coolant = V砂轮wheel ——90%的成功基于冷却上。不要介意流量，速度才是关键！ 关于注入冷却液，大家常有一个错误观念，就是认为管口越大，冷却液注入越多，就越不容易产生烧伤。其实，太大的管口，会造成大的压力下降。我们必须知道需要多大的压力。 |
这其实只是一般常识，但是在实际使用过程中，常常找不准压力，导致烧伤。 要维持正确适当的压力，需要合适的管口设计。请看下图的管口设计： |
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有些便宜、粗糙、不美观、欠高科技的管口设计，运作起来其实效果不俗。我曾见过仅使用一个压扁了的金属管，就改善了整台研磨设备的冷却状况，甚至还减少了堵塞问题。 方法是：把厚度为0.5-1.0 mm(效果最好)的金属管压接在虎钳里的垫片上，再用铁撬撬开少许，在枢轴上前后转动在出口地方做出一个锥度，然后把末端戳入虎钳再压扁。现在，我们得到了一个面积非常小的扁平管口。 把这个金属管连上机械后，我们会发现堵塞不再出现了。重点是什么呢？重点是制造一个细小的开口以维持背压！ 限制二：糟糕的砂轮选择
最常犯的错误往往是选择了太大号的粗砂。下图可以帮助我们根据不同的砂轮、不同的表面抛光度，选择适当的粗砂尺寸。
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如果选择采用太大的粗砂或者把砂轮修整过度、磨得太钝的话，可能造成很多的颤震和烧伤。 限制三：糟糕的修整参数
常见的错误是：砂轮的修整导程与金刚砂的旋转方向，不同步或呈反向。这将造成砂轮很快变钝并烧伤。 |
限制四：糟糕的研磨参数
我们可以根据下图要找到适当的研磨参数： |
