磨削加工.ppt

磨削加工,教学目的: 通过本节课的学习，掌握磨削的特点，了解磨床的主要类型及特点，能根据工件形状、材料、精度等方面的要求，合理地选择磨削方法及磨具。 重点和难点： 磨具的选用、常见磨削加工的类型和特点。,磨削加工特点,（1）加工余量少，加工精度高。一般磨削可获得 IT57级精度，表面粗糙度可达Ra0.21.6um。,各种表面：内外圆表面、圆锥面、平面、齿面、螺旋面 各种材料：普通塑性材料、铸件等脆材、淬硬钢、硬质 合金、宝石等高硬度难切削材料。,（2）磨削加工范围广,主要加工范围及方法,磨削加工特点,（3）磨削速度高、耗能多，切削效率低，磨削温度高，工件表面易产生烧伤、残余应力等缺陷。,（4）砂轮有一定的自锐性。,磨床,概念：用磨料磨具（砂轮、砂带、油石和研磨料等）为工具进行切削加工的机床，统称为磨床。,常用的磨床有： 外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、无心磨床等。 外圆磨床有： 普通外圆磨床、万能外圆磨床和无心磨床。 平面磨床有： 卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床、立轴圆台平面磨床。,1、外圆磨床 主要用于磨削内,外圆柱和圆锥表面,也能磨阶梯轴的轴肩和端面,可获得IT6-IT7及精度Ra在1.25-0.08m之间。 外圆磨床的主要类型有：普通外圆磨床、万能外圆磨床，无心外圆磨床、宽砂轮外圆磨床和端面外圆磨床等 。 主参数: 最大磨削直径的十分之一。,外圆磨床,床身,横向进给手柄,脚踏操作板,尾座,横向进给机构,砂轮架,内圆磨具,工作台,头架,M1432B万能外圆磨床,纵向进给手柄,M1432B型万能外圆磨床典型加工示意图,磨削外圆柱面,扳转工作台 磨削长圆锥面,扳转砂轮架磨削短圆锥面,扳转头架磨削 内圆锥面,滑 鞍,床身,工作台,头架,砂轮架,内圆磨床,普通内圆磨床的磨削方法,平面磨床 的磨削方法,矩台周磨,矩台端磨,圆台周磨,圆台端磨,平面磨床,立柱,床身,工作台,砂轮架,床鞍,卧轴矩台平面磨床,立轴圆台平面磨床,立柱,床身,工作台,砂轮架,无心磨床,二、磨具的特性及其选用,1、磨具的类型 普通磨具：用刚玉类、碳化硅类、碳化硼类磨料制成的磨具。 超硬磨具：用金刚石、立方氮化硼等高硬度磨料制成的磨具。 固结磨具：砂轮、油石、砂瓦、磨头、抛磨块 涂附磨具：砂布、砂纸、砂带 研磨膏：由磨料和研磨抛光液组成的抛光剂。,二、磨具的特性及其选用,2. 砂轮的特性及选用,主要起切削作用,主要起粘接作用,主要起容屑和冷却作用,砂轮由磨料、结合剂及气孔组成。砂轮特性决定于 磨料,粒度,结合剂,硬度,组织及形状尺寸。,2. 砂轮的特性及选用,1）砂轮的磨料,磨料应有锋利的形状、高硬度和热硬性、适当的坚韧性。,砂轮特性及用途选择磨料,20,2. 砂轮的特性及选用,2）砂轮硬度,指砂轮工作时在磨削力作用下磨粒脱落的难易程度。 取决于结合剂的结合能力及所占比例，与磨料硬度无关。硬度高，磨料不易脱落；硬度低，自锐性好。 硬度分7大级(超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬)，16小级。,砂轮特性及用途选择硬度,22,砂轮硬度选择原则： 磨削硬材，选软砂轮；磨削软材，选硬砂轮； 磨导热性差的材料，不易散热，选软砂轮以免工 件烧伤；磨有色金属，选较软的砂轮； 砂轮与工件接触面积大时，选较软的砂轮； 成形磨精磨时，选硬砂轮；粗磨时选较软的砂轮。,2. 砂轮的特性及选用,2）砂轮硬度,2. 砂轮的特性及选用,3）磨料粒度,磨粒粒度号越大越细，微粉粒度号越小越细。,以刚能通过的那一号筛网的网号来表示磨料的粒度。 微粉的粒度号：磨粒的直径63um时，用磨粒最大尺寸表示。如W20表示磨粒的直径在2014um。 粗磨用粗粒度,精磨用细粒度;当工件材料软，塑性大,磨削面积大时，采用粗粒度，以免堵塞砂轮烧伤工件。,砂轮特性及用途选择粒度,25,2. 砂轮的特性及选择,3）磨料粒度,选择原则：,加工表面粗糙度值越大 选用越粗的磨料,加工表面粗糙度值越小 选用越细的磨料 砂轮速度高或与工件接触面大时用粗磨料 磨软材料用粗磨料，磨硬材料用细磨料,2. 砂轮的特性及选用,4）砂轮的结合剂,砂轮特性及用途选择结合剂,28,2. 砂轮的特性及选用,5）砂轮的组织,砂轮组织号用来表示砂轮结构紧密程度，是磨粒在磨料中占有体积的百分数。,组织反映砂轮中磨料、结合剂和气孔三者体积的比例关系，即砂轮结构的疏密程度，分紧密、中等、疏松三类13级。 紧密组织 成形性好，加工质量高，适于成形磨、精密磨削和强力磨削。 中等组织 适于一般磨削工作，如淬火钢、刀具刃磨等。 疏松组织 不易堵塞砂轮，适于粗磨、磨软材、磨平面、内圆等接触面积较大时，磨削热敏感性强的材料或薄件。,2. 砂轮的特性及选用,5）砂轮的组织,砂轮特性及用途选择5砂轮的组织,31,常用砂轮的形状、代号及用途举例,32,3. 砂轮的型号、代号、标记和尺寸,形状尺寸磨料粒度号硬度组织号结合剂最高线速度,形状,外径厚度内径,白刚玉,粒度号,硬度,组织号,结合剂,最高 线速度,砂轮的修整 磨损表现为磨耗磨损和破碎磨损。自锐性有限，应及时修整，保证砂轮有合理使用寿命，否则引起振动、Ra值增大、表面烧伤或裂纹等。 砂轮修整除用于磨损砂轮外，还用于以下场合： 砂轮被切屑堵塞； 部分工材粘结在磨粒上； 砂轮廓形失真； 精密磨中的精细修整等。 常用修整工具是单颗粒金刚石。,三、磨削过程,1.砂轮工作表面的形貌特征,1）磨粒在砂轮工作表面上是 随机分布的； 2）每一颗磨粒的形状和大小 都是不规则的。,三、磨削过程,1.砂轮工作表面的形貌特征,三、磨削过程,2. 磨屑的形成过程 单个磨粒的磨削过程分为三个阶段： 1）滑擦阶段 磨粒只是在工件表面滑擦而过，并未切削工件，工件仅产生弹性变形。这一阶段由于摩擦作用产生大量的热能使工件温度升高。,三、磨削过程,2）耕犁阶段（刻划阶段） 磨粒切入工件，在工件上耕犁出沟槽，工件产生塑性变形，表层产生变形强化。 3）切削阶段 磨粒切入工件 ，使被挤压金属产生剪切滑移形成切屑。这一阶段以切削为主，也有表层变形强化。,3、磨削的三个阶段：,光磨阶段： 进给停止，由于工艺 系统弹性恢复，实际 磨削深度并不为零， 增加磨削次数，磨削 深度逐渐趋于零，工 件的精度和表面质量 逐渐提高。,稳磨阶段：实际磨削深度等于进给量。,初磨阶段:由于工艺系统弹性变形，实际磨削深度小于进给量。,磨削规律的应用 在开始磨削时，采用较大的径向进给量，压缩初磨和稳定阶段，以提高生产效率；适当增长光磨时间，可更好地提高工件的表面质量。,4. 磨削力和磨削温度,1）磨削力的主要特征,切向力Fc,径向力Fp,轴向力Fa,其中径向力最大，直接影响工艺系统变形和加工精度。,4. 磨削力和磨削温度,2）磨削热 磨削产生的高温是产生磨削表面烧伤、残余应力和表面裂纹的原因。 表面烧伤：指磨削过程中磨削表面层金属在高温下产生相变，从而其硬度与塑性发生变化的现象。 避免烧伤的措施： 合理选用砂轮（可选硬度较软，组织疏松的砂轮） 合理选择磨削用量（提高圆周进给速度和轴向进给量，减少工件与砂轮接触时间。） 采用良好的冷却措施（加大冷却液流量）,四、磨削加工类型与运动,常用的磨削方法： 外圆磨削 平面磨削 内圆磨削 成型磨削 无心外圆磨削,四、磨削加工类型与运动,纵磨法磨外圆,周边磨削平面,磨削的主运动,m / s,工件的切向进给运动,VW m / s 或m/min,工件轴向进给运动,fa mm/ r 或 mm/st,径向进给量,fr mm,1、外圆磨削,主运动砂轮旋转 进给运动工件旋转、移动 吃刀运动砂轮、工件的相对径向移动,工艺范围：圆柱面、圆锥面、轴肩端面、球面、特殊形状回转面,磨外圆视频,1、外圆磨削 外圆磨削按不同的进给方向分为纵磨海参和横磨法。,纵磨法：磨外圆时，工件同时作圆周进给和沿轴向作纵向进给，每单行程或往复行程终了，砂轮作周期的横向进给。（磨削力小，散热条件好，运用广泛） 横磨法：磨外圆时，工件不作纵向进给，砂轮以缓慢的速度连续或断续地沿工件径向作横向进给。 （砂轮宽度大于磨削宽度，适于成形磨削，一次行程完成磨削加工全过程，效率高。磨削力大，磨削热集中。）,2、内圆磨削,主运动砂轮旋转 进给运动工件旋转作圆周进给，工件或砂轮纵向 往复移动和横向进给运动。,工艺范围：通孔、盲孔、孔口端面,磨内孔视频,内圆磨削特点： 1、砂轮直径小，容易磨钝，需经常修整和更换。 2、为保证磨削速度，砂轮转速要求高。 3、砂轮轴细小，悬伸长度大，刚性差，磨削时易弯曲和振动，加工精度 和表面粗糙度难于控制。,2、内圆磨削,3、平面磨削 周边磨削： 砂轮周边为磨削工作面，接触面小，发热小，排屑及冷却条件好，工件受热变形小，砂轮磨损均匀，加工精度高，生产效率低。 端面磨削： 砂轮端面为磨削工作面，接触面大，发热多，排屑及冷却条件差，工件受热变形大，砂轮磨损不均匀，加工精度差，生产效率高。,磨平面视频,4、无心磨削 无心磨削是工件不定中心的磨削，有无心外圆磨削和无心内圆磨削两种。 （1）工作原理 工件放在砂轮和导轮之间，以被磨削表面为基准，支承在托板上。砂轮通过摩擦力带动工件转动，导轮靠摩擦力旋转，砂轮与工件间有很大的速度差而产生磨削作用。工件中心须高出砂轮与导轮中心连线，这样工件与砂轮和导轮的接触点不对称，从而使工件上的凸点在多次转动中逐渐磨圆。,无心外圆磨削 1、砂轮；2、托板；3、导轮；4、工件；5、挡块,（2）磨削方式 无心外圆磨有两种方式：贯穿磨削法（纵磨法）和切入磨削法（横磨法）。 贯穿磨削：导轮轴线在垂直平面内倾斜一个角度，工件从前面推入两砂轮之间，在导轮与工件间的水平摩擦力的作用下，沿轴向移动，完成纵向进给。 （适用于不带凸台的圆柱形工件，磨削长可大于或小于磨轮宽度，效率高。） 切入磨削：将工件放在托板和导轮之间，使磨削砂轮横向切入进给，来磨削工件表面。导轮中心线需偏转一个很小的角度（约定30）使工件在微小轴向摩擦力的作用下紧靠挡块，得到可靠的轴向定位。,外圆无心磨削方法特点： 1）工件不需打中心孔，支承刚性好，磨削余量小而均匀，生产率高，易实现自动化，适合成批生产； 2）加工精度高，其中尺寸精度可达IT5-IT6，形状精度也比较好，表面粗糙度Ra1.25-0.16m ； 3）不能加工断续表面，如花键、单键槽表面。 4）只能加工尺寸较小形状简单的零件。,5.7 先进磨削方法简介,目的,提高效率,59,高速磨削,高速磨削,特点,2.单位时间磨除量可以增加,60,注意事项,砂轮主轴转速必须随线速度的提高而相应提高，砂轮传动系统功率必须足够，机床刚性必须足够，并注意减小振动； 砂轮速度必须足够，保证在高速旋转下不会破裂；除应经过静平衡试验外，最好采用砂轮动平衡装置；砂轮必须有适当的防护罩； 必须具有良好的冷却条件，有效的排屑装置，并注意防止切削液飞溅。,61,5.7.2 强力磨削,又叫大切深缓进给磨削,以较大的切削深度（可达30mm或更多