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　　【摘要】磨削加工在机械制造行业中广泛地被应用，经热处理淬火的碳素工具钢和渗碳淬火钢零件，在磨削时与磨削方向基本垂直的表面常常出现大量的有规则排列的裂纹--即表面磨削裂纹，它不但影响零件的外观，更重要的是还直接影响零件的产品质量。
　　【关键词】磨削加工；磨削裂纹；磨削工艺
　　0引言
　　目前，低碳合金钢大量被机械制造行业制造成重要零件使用在机器各主要传动部位，低碳合金钢经渗碳淬火热处理后，表面硬度可达到56-62HRC，提高零件使用寿命的同时给冷加工带来了一定的难度，尤其是磨削裂纹的产生给磨削加工带来了挑战。正常情况下磨削零件外圆不会产生裂纹，磨削端面时经常出现批量磨削裂纹（外圆磨床靠磨工件端面）。（附图）磨削后即出现小量裂纹，放置一天后裂纹数量和大小均增长.一天以后裂纹不再继续变化，出现裂纹以后重新磨削零件，裂纹沿原来的方向继续加深，深度在0.05-0.20mm左右。
　　影响渗碳件磨削裂纹的因素一是回火充分与否，二是渗碳金相组织。实验发现，不回火和回火不充分的渗碳件出现磨削裂纹的几率大，同时发现不回火件在相同磨削条件下，磨削时颜色变化比回火充分者快。因此，回火时装炉量要适当，确保气流均匀流过工件，并保证回火时间。渗层的金相组织为碳化物、马氏体及残余奥氏体。粗大的马氏体本身有微裂纹，并且脆性大，易促进磨削裂纹的形成。残余奥氏体因磨削温度升高再冷却时可能发生马氏体转变，增加内应力，也是促进磨削裂纹的因素。碳化物本身硬而脆，导热性低，磨削时易脱落。正常的碳化物级别对磨削裂纹影响不大。防止磨削裂纹要控制马氏体级别。如果渗层的马氏体、残余奥氏体及碳化物的金相级别符合有关行业标准，而且回火充分的话，出现磨削裂纹的责任不在热处理而在磨削工序。所以一旦出现磨削裂纹首先在磨削上找原因。
　　1磨削裂纹产生原因及预防措施
　　磨削裂纹的产生原因主要有磨削工序、热处理工序和材料这三个因素综合作用的结果，所以下面就从这几个方面进行详细阐述如何防止磨削裂纹的产生。
　　热处理方面：淬火后工件中的马氏体组织处于一种膨胀状态是产生磨削裂纹的根本原因之一，有应力存在，要减少和消除这种应力，应进行去应力回火即淬火后应马上进行回火处理。第一种磨削裂纹是工件在快速加热至100℃左右，并迅速冷却而产生的。为防止这第一种磨削裂纹，工件应在150-200℃左右回火。第二种磨削裂纹是工件在磨削中继续升温至300℃时，表面再次产生收缩而产生的。为防止这第二种磨削裂纹，则应将工件在300℃左右回火，工件在300℃回火时会使工件硬度下降，如果工件有硬度要求，这时需要考虑回火后工件硬度是否满足技术要求，当回火后硬度不满足技术要求时则不可进行这个温度回火，可以用低一些的温度进行回火，回火次数和回火时间可以长一些。经过一次回火后工件仍可能在磨削时产生磨削裂纹，这时可以进行二次回火或人工时效，所以为了避免由于回火不充分导致零件批量报废，磨削工件时首件粗磨后进行探伤，发现磨削裂纹时要及时进行回火。如果零件硬度要求不高，而零件外观表面要求较高时，可以将回火温度提高到400℃以上回火，即调质处理，这时零件表面不会再出现磨削裂纹现象。
　　磨削工艺方面：磨削裂纹产生主要是磨削热导致，磨削工艺是导致磨削热产生的直接因素，而合适的磨削工艺和磨削参数是避免磨削烧伤和磨削裂纹产生的关键因素，下面就从这两方面进行来阐述磨削工艺和磨削量：
　　（1）磨削工艺：经过长期实践摸索，对于渗碳淬火工件合理的磨削工艺分三步：①试磨削，主要是检查工件两端中心孔是否和工件外圆同轴，同轴度超差导致磨削时对刀不准确，容易使局部磨削量过大而使温度急剧升高产生磨削烧伤和磨削裂纹，当中心孔和外圆不同轴时要修整中心孔使其和工件外圆同轴，同轴度不大于0.05mm；②粗磨，粗磨每次进给量比较大，主要是为了提高磨削效率；③精磨，精磨主要是保证工件的尺寸和精度，进刀量少。
　　（2）磨削参数：①合适的主轴转速：适当提高工件转速，可以有利于降低磨削区域瞬时温度，上海产MG1332A外圆磨床的主轴转速在20-200r/min，在加工地铁轴齿轮及GE轴齿轮时一般取150r/min，经实践证明可以避免磨削烧伤，进而减少工件开裂几率；②合适的磨削量：减少背吃刀量，增加走刀（磨削）次数，初磨削量不易太大（≤0.05mm），精磨可根据硬度、钢号一般控制在0.005-0.02mm以内，减小工作台速度，一般取≤1-2m/min。
　　（3）磨削冷却方面：在磨削过程中，高速旋转砂轮的周边存在着一个空气边界层，阻碍磨削液向射流区和磨削区的供给，通常称其为"气障"，砂轮旋转速度越高，空气流的"气障"作用就越大，磨削液就越难被注入到磨削区，为了使磨削液尽可能多地进入磨削区，可以采用如下两种供液方式：①气流挡板法：在砂轮防护罩内侧加装挡板，砂轮与挡板的间隙尽可能小，可以使磨削液紧贴在砂轮表面上顺利的进入磨削区，增大了有效磨削液的流量，另一方面用气流挡板时喷液压力与熟读无关，能保持恒定压力，使磨削液顺利进入磨削区域（附图），降低了磨削区域温度；②高压喷射法：此方法是采用较小口径的喷嘴，用高压（0.8-1.2MPa）来向磨削区供给磨削液，该方法通过提供高液压力来冲破砂轮表面的气流层，使更多的磨削液进入磨削区，进而降低磨削区温度，提高冷却效果；③砂轮侧面磨削工件端面时，工件和砂轮是面接触，磨削时产生的热量比较多，不容易冷却，这时往往容易产生磨削裂纹，这时可采用上面两种供液方法之一的基础上改进喷嘴结构，使磨削液直接浇注磨削面，同时改用大功率水泵，确保磨削液流量为40-45L/mim，这样就可以有效降低砂轮侧面和工件端面的磨削温度。
　　（4）砂轮的选择：在磨削渗碳淬火钢工件时由于工件硬度高，砂粒易磨钝，为了避免砂粒磨钝而产生的磨削热，粗磨时选韧性大的磨料和结合剂软的磨具，以便磨钝的砂粒及时脱落，保持砂轮的自锐性，同时粒度要大，可以容纳切屑，避免砂轮堵塞；精磨时选择韧性大的磨料和结合剂硬的磨具，同时粒度要小，保证工件加工精度。