第4章磨削理论

1、现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)第第4章章 磨削理论磨削理论内容提要：内容提要：4.1 磨削加工的概念磨削加工的概念4.2 磨削运动与磨削要素磨削运动与磨削要素 4.3 磨削过程磨削过程4.4 磨削力及磨削功率磨削力及磨削功率4.5 磨削温度磨削温度4.6 砂轮的磨损与修整砂轮的磨损与修整 本章思考题本章思考题现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)4.1 磨削加工的概念磨削加工的概念 一、磨削加工的定义一、磨削加工

2、的定义 磨削加工是磨削加工是磨粒加工磨粒加工方法的一种，方法的一种，广义的磨削加工是指广义的磨削加工是指采用固定磨粒工具进行的加工，狭义的切削加工是指使用高采用固定磨粒工具进行的加工，狭义的切削加工是指使用高速旋转的平行砂轮，以微小的切削厚度进行精加工的一种方速旋转的平行砂轮，以微小的切削厚度进行精加工的一种方法。法。随着超硬磨料和其他新磨料的出现及磨削制造技术的提随着超硬磨料和其他新磨料的出现及磨削制造技术的提高，磨削加工的能力和范围正在扩大，各种新磨削工艺的应高，磨削加工的能力和范围正在扩大，各种新磨削工艺的应用，磨削不仅是一种精密加工方法，而且是一种高效的加工用，磨削不仅是一种精密加工方

3、法，而且是一种高效的加工方法。方法。现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)1.1.砂轮磨粒切削刃是非常硬的矿物质砂轮磨粒切削刃是非常硬的矿物质2.2.磨粒切削刃的前角是负前角磨粒切削刃的前角是负前角3.3.砂轮是由很多非常细小的切削刃组成的多刃刀具砂轮是由很多非常细小的切削刃组成的多刃刀具4.4.磨粒切削的速度非常快磨粒切削的速度非常快5.5.磨粒切削刃具有自锐作用磨粒切削刃具有自锐作用6.6.磨削易于对砂轮进行修行修锐磨削易于对砂轮进行修行修锐7.7.在断续切削中的磨削力的变化非常小在断续切削中的磨削力的

4、变化非常小8.8.磨削点的温度很高磨削点的温度很高二、磨削的特点二、磨削的特点现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)4.2 磨削运动和磨削要素磨削运动和磨削要素4.2.1 磨削运动磨削运动(1) 主运动：砂轮的旋转运动，主运动速度vc砂轮外圆的线速度。) s/m(1000/00ndvc。进给量也称磨削深度）。径向或或动的距离，单位为（轮径向移行程内，工件相对于砂是指工作台每双（单）表示，给量运动。其大小用径向进砂轮相对于工件径向的）径向进给运动（sprrs/mmstr/mmstrd/mm2aff现代切削加工

5、技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)）。或离，单位为（对于砂轮轴向移动的距，工件相作台每双（单）行程内是指工件每转一转或工表示。给量运动，其大小用轴向进砂轮相对于工件轴向的）轴向进给运动（str/mmr /mm3aaff) s /m(1000/4wwwndv外圆磨削时：周进给速度，件外圆的线速度即为圆工件的旋转运动中，工）圆周进给运动（现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)（1）金属材料切除率）金属材料切除率4.2.2 磨削要素磨

6、削要素）（）（s/mms/mm10003arww3arwffndffvqb. 单位砂轮宽度 切除率： ）】（【）】（【mms/mmmms/mm10003arww3arwbffndbffvbqzqa. 每秒金属切除量：（2）砂轮与加工表面的接触弧长）砂轮与加工表面的接触弧长0rcdfl 平面磨削时的接触弧长：现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)/(0w0wseddddd（3 3）砂轮的等效直径）砂轮的等效直径 等效直径的概念：等效直径的概念：将接触弧长相等时外圆（或内圆）的砂轮将接触弧长相等时外圆（或内圆）

7、的砂轮直径换算成假想的平面磨削时的直径。直径换算成假想的平面磨削时的直径。外圆磨削砂轮的等效直径：外圆磨削砂轮的等效直径：内圆磨削砂轮的等效直径：内圆磨削砂轮的等效直径：)/(0w0wseddddd砂轮与加工表面的接触长度同时影响参加磨削的磨粒数目及砂轮与加工表面的接触长度同时影响参加磨削的磨粒数目及磨粒负荷，而且影响磨屑的容纳和排除，以及冷却条件的改善磨粒负荷，而且影响磨屑的容纳和排除，以及冷却条件的改善. 等效直径的概念是为了比较内、外圆磨削和平面磨削方式的等效直径的概念是为了比较内、外圆磨削和平面磨削方式的特点而提出的，通过等效直径可以分析内、外圆磨削和平面磨特点而提出的，通过等效直径可

8、以分析内、外圆磨削和平面磨削这三种磨削方式中的磨削条件的关系。削这三种磨削方式中的磨削条件的关系。现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering) 通过上述两个等效直径的公式可以看出：通过上述两个等效直径的公式可以看出：当径向进给量、当径向进给量、和砂轮直径相同的前提下，内圆磨削的接触弧长最大，平面磨和砂轮直径相同的前提下，内圆磨削的接触弧长最大，平面磨削的次之，外圆磨削的最小。削的次之，外圆磨削的最小。（4）单个磨粒的磨削厚度）单个磨粒的磨削厚度 磨削厚度影响磨削力、磨削温度、磨削表面质量以及砂磨削厚度影响磨削力、

9、磨削温度、磨削表面质量以及砂轮的磨损。磨削时每个磨粒的最大切削厚度为：轮的磨损。磨削时每个磨粒的最大切削厚度为：）圆周长度上的磨粒数（砂轮每1 -0rawdgmaxmmmm1/)/2(mdfvmbfvh外圆磨削时每个磨粒的最大切削厚度为：外圆磨削时每个磨粒的最大切削厚度为：砂轮角速度wr0rawdgmax/)/2(dfdfbvfvh现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)附录附录 接触弧长、等效直径的公式的推导接触弧长、等效直径的公式的推导一、接触弧长一、接触弧长现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机

10、械工程学院 (school of mechanical engineering)现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)二、砂轮等效直径二、砂轮等效直径现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)三、单个磨粒的切削厚度三、单个磨粒的切削厚度现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (sch

11、ool of mechanical engineering)现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)4.3 4.3 磨削过程磨削过程 一、磨粒的形状特点一、磨粒的形状特点 磨粒的顶尖角通常为磨粒的顶尖角通常为90120，磨粒以较大的负前角进行切削；磨磨粒以较大的负前角进行切削；磨粒的切削刃和前刀面极不规则，磨粒的切削刃和前刀面极不规则，磨粒形状、大小各异，一般都有钝圆粒形状、大小各异，

12、一般都有钝圆半径；切削刃排列不规则，呈随机半径；切削刃排列不规则，呈随机分布状态。分布状态。4.3.1 砂轮表面形貌图及磨粒的形状特点砂轮表面形貌图及磨粒的形状特点图图4-1 磨粒形状磨粒形状现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)二、砂轮表面形貌图二、砂轮表面形貌图 磨粒在砂轮中的位置分布和取向是随机的，每个磨粒有多个切削刃。磨粒在砂轮中的位置分布和取向是随机的，每个磨粒有多个切削刃。 图图34-234-2所示的是以所示的是以xyxy坐标平面与砂轮最外层工作表面接触时，磨粒坐标平面与砂轮最外层工作表面接触时

13、，磨粒在在xyzxyz坐标空间内的分布状态。以平行于坐标空间内的分布状态。以平行于yzyz坐标面所截取的磨粒切削刃坐标面所截取的磨粒切削刃轮廓图，称为砂轮工作表面的形貌图。轮廓图，称为砂轮工作表面的形貌图。 lg1lg1，lg2lg2在该截面内各磨粒平均中线间的距离；在该截面内各磨粒平均中线间的距离； ls1ls1，ls2ls2在该截面内各切削刃之间的距离；在该截面内各切削刃之间的距离； zs1zs1，zs2zs2切削刃尖端离砂轮表层顶部平面的距离。切削刃尖端离砂轮表层顶部平面的距离。 砂轮表面形貌图是磨削中的一个重要的研究现象。在磨削过程中他砂轮表面形貌图是磨削中的一个重要的研究现象。在磨削

14、过程中他是不断变化的，是磨削时间的函数，其变化取决于磨削条件。通过对其是不断变化的，是磨削时间的函数，其变化取决于磨削条件。通过对其了解，在一定程度上可任预测磨削已加工表面粗糙度的大小，分析和控了解，在一定程度上可任预测磨削已加工表面粗糙度的大小，分析和控制磨削过程。制磨削过程。 现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering) 图图4-2 4-2 砂轮工作表层磨粒切削刃空间图砂轮工作表层磨粒切削刃空间图现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engine

15、ering)4.3.2 4.3.2 磨屑的形成过程与磨削阶段磨屑的形成过程与磨削阶段一、磨削过程一、磨削过程1.1.滑擦阶段滑擦阶段工件表层产生弹性变形和工件表层产生弹性变形和热应力。热应力。2.2.刻划阶段刻划阶段产生塑性变形沟痕隆起产生塑性变形沟痕隆起现象和热应力。现象和热应力。3.3.切削阶段切削阶段切削厚度、切应力和温度切削厚度、切应力和温度达一定值，材料明显滑移达一定值，材料明显滑移形成切屑形成切屑。图图4-3 4-3 磨粒切削过程磨粒切削过程现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)二、磨削阶段二、

16、磨削阶段1.初磨阶段初磨阶段由于工艺系统的弹性变形，实际磨削深度小于径向进给量。由于工艺系统的弹性变形，实际磨削深度小于径向进给量。2.稳定阶段稳定阶段实际磨削深度基本上等于实际磨削深度基本上等于径向进给量。径向进给量。3.清磨阶段清磨阶段工艺系统弹性变形逐渐恢复，工艺系统弹性变形逐渐恢复，实际磨削深度大于零。在无实际磨削深度大于零。在无切深情况下增加走大次数，切深情况下增加走大次数，使实际磨削深度趋于零，使实际磨削深度趋于零，直到磨削火花消失。直到磨削火花消失。图图4-4 4-4 磨削过程的三个阶段磨削过程的三个阶段现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school o

17、f mechanical engineering)4.4 4.4 磨削力及磨削功率磨削力及磨削功率4.4.1 磨粒的受力情况磨粒的受力情况受剪，也可能崩裂。使磨粒脱落；磨粒本身弯矩因此有可能产生不一定在同一平面内，力与结合剂桥上抗力的合受的合力合力所平衡，磨粒所承。并为结合剂桥上的结和切向力力可以分解为法向力件时，作用在磨粒上的砂轮上的磨粒在切削工mffffrrtn现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)111afr222afr333afr图图4.5 磨削的受力情况磨削的受力情况现代切削加工技术现代切削加工技

18、术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)4.4.2 磨粒的负前角磨削对磨削力的影响磨粒的负前角磨削对磨削力的影响 磨粒的顶尖角多为磨粒的顶尖角多为90120，其前刀面实际上是一个空，其前刀面实际上是一个空间曲面，磨粒有一定的切削刃钝圆半径。磨粒实际上多数是在间曲面，磨粒有一定的切削刃钝圆半径。磨粒实际上多数是在粒端负前角下切削工作，该负前角多数为粒端负前角下切削工作，该负前角多数为=-70-89。 用负前角的硬质合金刀具模拟磨粒切削工件用负前角的硬质合金刀具模拟磨粒切削工件： （1）负前角对切削过程的影响：）负前角对切削过程的影响：前刀面

19、之前的金属流分为前刀面之前的金属流分为两路：一路进入刀具下面，一路沿前刀面上升而成为切屑，两两路：一路进入刀具下面，一路沿前刀面上升而成为切屑，两路之间有一分流点。路之间有一分流点。 （2）负前角对切削力的影响：法向力大于切向力；切削速负前角对切削力的影响：法向力大于切向力；切削速度升高，切削力降低。度升高，切削力降低。现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)图图4.6 负前角切削时的金属流动负前角切削时的金属流动 结论：结论：由于磨粒的负前由于磨粒的负前角、刃端钝圆半径和很角、刃端钝圆半径和很小的切削厚度，

20、磨粒对小的切削厚度，磨粒对工件的切削条件很差，工件的切削条件很差，实际上是划擦、刻划对实际上是划擦、刻划对工件表层产生了很大的工件表层产生了很大的塑性变形，达到一定程塑性变形，达到一定程度后，切屑才能沿前刀度后，切屑才能沿前刀面流出面流出。现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)图图4-7 负前角与切削力的关系负前角与切削力的关系 现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)4.4.3 砂轮上的磨削力砂轮上的磨削力(1) 工件有

21、一定的粗糙度，砂轮磨粒是三维分布，磨粒在空间工件有一定的粗糙度，砂轮磨粒是三维分布，磨粒在空间发生磨削作用，磨粒的最大切削深度与最小切削深度在发生磨削作用，磨粒的最大切削深度与最小切削深度在12之之间变化，该比值由工件原始表面粗擦度以及砂轮、工件粗糙度间变化，该比值由工件原始表面粗擦度以及砂轮、工件粗糙度的比值决定。的比值决定。磨削力。周边进行端面磨削时的面往复磨削、和用砂轮外圆切入磨削、平所示为外圆往复磨削、的简化情况。图合成和分解为平面磨削时切削力的。图和切向力径向力解为磨削力的总和，把它分是所有有效磨粒切削刃）合力（84842trrfff现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工

22、程学院 (school of mechanical engineering)图图4-8 磨削力磨削力(a)外圆圆磨外圆圆磨 (b)切入磨切入磨 (c)平面磨平面磨 (d)端面磨端面磨现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)3.4.4 磨削力对磨削过程的影响磨削力对磨削过程的影响的关系。磨削深度和与进给量和切向磨削力法向磨削力单位宽度上的所示为成形磨削时砂轮图pftn94avfftatnctnftnp. 3t . 2. 1ffffffvffa（更显著），砂轮行程次数。，深磨时砂轮钝化剧烈（更显著），。，；，现代

23、切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)4.4.5 磨削功率磨削功率kw81. 936. 175stmvfp功率的确定：功率的确定：。所示。当如图）。（称为比磨削能消耗的能量磨下单位体积金属时所，触压力为间的平均接设磨粒磨损平面与工件cw2c2104mm/mn)mm/n(upvup比磨削能比磨削能现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)图图4-9 成形磨削时的磨削力成形磨削时的磨削力与磨削用量的关系与磨削用量的关系图图4-10

24、砂轮：砂轮：wa80k10v，工件：中碳钢；单位宽度磨除率：，工件：中碳钢；单位宽度磨除率：z=4mm/（mms）；修整速比：）；修整速比： qd=0.5；砂轮速度：；砂轮速度：vc =30mm/s；砂轮半锥角；砂轮半锥角=60现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)4.5 磨削温度磨削温度磨削表面的热损伤表现为烧伤及产生热裂纹。磨削表面的热损伤表现为烧伤及产生热裂纹。一、磨削时的能量消耗一、磨削时的能量消耗1.磨削能量消耗的形式磨削能量消耗的形式 磨粒对工件的切削：滑擦磨粒对工件的切削：滑擦刻划刻划切削；切

25、削； 磨削消耗的能量：磨削消耗的能量：滑擦能滑擦能刻划能刻划能切屑形成能切屑形成能（剪切能和摩擦能）（剪切能和摩擦能） 研究表明：切屑形成能约研究表明：切屑形成能约45%55%传入工件，刻划能约有传入工件，刻划能约有75%传入工件，传入工件，滑擦能约有滑擦能约有69%传入工件。传入工件。2.磨削能量消耗与磨削用量的关系磨削能量消耗与磨削用量的关系（1）工件进给速度和磨削深度增加，平均单位体积切削能量消耗降低。）工件进给速度和磨削深度增加，平均单位体积切削能量消耗降低。（2）磨粒磨损增加，滑擦能增加。）磨粒磨损增加，滑擦能增加。现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (scho

26、ol of mechanical engineering)二、磨削温度二、磨削温度1.磨削温度的种类磨削温度的种类温度。：切屑排除瞬间的平均）切屑温度（。，可达温度工件接触的微小部分的：磨粒切削刃与切屑或）磨粒切削刃温度（方向的温度变化。分布：沿工件表层深度）工件磨削表层的温度（。通常为接触面温度，弧部分的表面温度：砂轮和工件接触、最大温度平均温度）砂轮和工件接触面的（。均温升，一般为传向工件，工件总体平轮与工件接触面）直接：磨削热从发热源（砂）工件的平均温升（cggmaxw5140043600500220101ccc现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school o

27、f mechanical engineering)2.磨粒切削温度及其与切削用量磨粒切削温度及其与切削用量的关系的关系把磨粒切削工件当作一把刀具切削把磨粒切削工件当作一把刀具切削工件，可以测出磨粒切削刃附近的工件，可以测出磨粒切削刃附近的温度分布，即切屑下部及磨粒磨损温度分布，即切屑下部及磨粒磨损平面下的工件表面的温度分布。如平面下的工件表面的温度分布。如图图4-12所示。所示。 图图4-11 磨削温度的来源磨削温度的来源现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)图图4-12 磨粒切削刃附近工件表面温度分析磨粒

28、切削刃附近工件表面温度分析由于切屑形成及刻划引起的温度变化；由于切屑形成及刻划引起的温度变化；磨粒磨粒与工件摩擦时引起的温度变化；与工件摩擦时引起的温度变化；+两者的叠加两者的叠加切削刃切削刃a点下的瞬时温度可达点下的瞬时温度可达1400左右。左右。现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)磨削温度的分布规律磨削温度的分布规律：（1）切削刃上的瞬时温度可达切削刃上的瞬时温度可达1400左右；左右；（2）单颗粒磨粒的切削温度常常达到金属的熔点；）单颗粒磨粒的切削温度常常达到金属的熔点；（3）对于一定的金属材料，其

29、磨屑形成的温度为一常数。）对于一定的金属材料，其磨屑形成的温度为一常数。磨粒磨削点的温度与磨削用量的关系：磨粒磨削点的温度与磨削用量的关系：接触面温度与磨削用量的关系：接触面温度与磨削用量的关系：工件表面单位面积上的能量输入（能通量）：工件表面单位面积上的能量输入（能通量）：（能通量表征的是工件受热影响区域的深度。）（能通量表征的是工件受热影响区域的深度。）wstqbvvf现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)三、磨削温度对工件表面的影响三、磨削温度对工件表面的影响1. 磨削烧伤：磨削烧伤：磨削时磨削热引起

30、工件表面温度过高，使加工表磨削时磨削热引起工件表面温度过高，使加工表面组织（金相组织）发生变化，从而使加工表面的硬度和塑性面组织（金相组织）发生变化，从而使加工表面的硬度和塑性发生变化，在加工表层瞬间发生的氧化变色现象。即工件表层发生变化，在加工表层瞬间发生的氧化变色现象。即工件表层产生氧化膜的回火颜色。产生氧化膜的回火颜色。影响磨削烧伤的因素：影响磨削烧伤的因素：u不同的变质层厚度，呈现不同的烧伤颜色。不同的变质层厚度，呈现不同的烧伤颜色。u工件速度增加，工件产生烧伤较晚，砂轮耐用度高。工件速度增加，工件产生烧伤较晚，砂轮耐用度高。u磨粒颗粒较细，工件产生烧伤较早，砂轮耐用度低；反之。磨粒颗

31、粒较细，工件产生烧伤较早，砂轮耐用度低；反之。u磨削钢料时，烧伤产生于磨粒磨损达到一定限度时，研究表磨削钢料时，烧伤产生于磨粒磨损达到一定限度时，研究表明，砂轮上磨损面积超过总工作面积的明，砂轮上磨损面积超过总工作面积的4%时，就会出现烧伤。时，就会出现烧伤。现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)磨削烧伤对加工表面的影响；磨削烧伤对加工表面的影响；u工件表面烧伤的表征是磨削力增加、砂轮磨损率增加和加工工件表面烧伤的表征是磨削力增加、砂轮磨损率增加和加工 表面质量降低。表面质量降低。u当钢件表面温度超过相变温

32、度（奥氏体化温度当钢件表面温度超过相变温度（奥氏体化温度a1）时，就会）时，就会形成奥氏体，随后工件较深处较冷的基体淬硬而得到马氏体硬形成奥氏体，随后工件较深处较冷的基体淬硬而得到马氏体硬层，称为二次淬火烧伤，层，称为二次淬火烧伤，减少磨削烧伤的主要途径：减少磨削烧伤的主要途径：u减小磨削深度减小磨削深度u选用较软砂轮选用较软砂轮u减小砂轮与工件的接触面积与时间减小砂轮与工件的接触面积与时间u选用大气孔砂轮和开槽砂轮，便于冷却液的渗入。选用大气孔砂轮和开槽砂轮，便于冷却液的渗入。现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical enginee

33、ring)磨削烧伤的预报与控制：磨削烧伤的预报与控制：利用磨削烧伤时的临界状态预报烧伤的发生，由磨削条件对磨利用磨削烧伤时的临界状态预报烧伤的发生，由磨削条件对磨削烧伤的影响实验可知：当砂轮速度和接触弧长的乘积达到某削烧伤的影响实验可知：当砂轮速度和接触弧长的乘积达到某一临界值就会发生磨削烧伤，该临界状态为：一临界值就会发生磨削烧伤，该临界状态为：psaddddvlvswswskbc 上式中，临界常数上式中，临界常数cb是由工件种材料和砂轮种类决定的，粒是由工件种材料和砂轮种类决定的，粒度越细，硬度越高，该临界常数越小，不发生烧伤的的条件范度越细，硬度越高，该临界常数越小，不发生烧伤的的条件范

34、围窄，易发生烧伤。围窄，易发生烧伤。现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)2. 残余应力、磨削裂纹残余应力、磨削裂纹金属在机械加工和热处理过程中受到外力和内力的作用，当金属在机械加工和热处理过程中受到外力和内力的作用，当停止这些过程后，仍然存留并平衡在物体内部的内应力称为停止这些过程后，仍然存留并平衡在物体内部的内应力称为残残余应力。余应力。磨削残余应力产生的原因：磨削残余应力产生的原因：（1）塑性变形的影响：塑性变形的影响：磨粒在工件表面向前移动时，该部分磨粒在工件表面向前移动时，该部分产生塑性变形与塑性

35、流动，磨粒移动过后，工件表面产生的塑产生塑性变形与塑性流动，磨粒移动过后，工件表面产生的塑性变形使沿表面方向收缩，垂直方向伸长，呈现所谓的性变形使沿表面方向收缩，垂直方向伸长，呈现所谓的“压粗压粗效应效应”，其结果形成拉应力。，其结果形成拉应力。现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)（2）挤光作用的影响：）挤光作用的影响：使加工表面产生压应力。使加工表面产生压应力。（3）热应力的影响：热应力的影响：切削时，由于强烈的塑性变形和摩擦，切削时，由于强烈的塑性变形和摩擦，使已加工表层的温度比里层高，形成不均匀的温

36、度分布。表使已加工表层的温度比里层高，形成不均匀的温度分布。表层金属膨胀与收缩都受里层金属的阻碍，从而产生热应力。层金属膨胀与收缩都受里层金属的阻碍，从而产生热应力。当以加工表面的表层金属高于相变温度后，则表层组织可能当以加工表面的表层金属高于相变温度后，则表层组织可能发生相变，由于各种金相组织的不同，从而产生残余应力。发生相变，由于各种金相组织的不同，从而产生残余应力。现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)4.6 4.6 砂轮的磨损、耐用度与修整砂轮的磨损、耐用度与修整4.6.1 砂轮磨损的形式砂轮磨损的

37、形式l 磨粒顶部磨平变钝磨粒顶部磨平变钝磨粒与工件的摩擦，磨粒磨损。磨粒与工件的摩擦，磨粒磨损。l 扩散磨损与粘接磨损。扩散磨损与粘接磨损。l 砂轮糊塞砂轮糊塞磨屑嵌入砂轮孔穴而造成堵塞。磨屑嵌入砂轮孔穴而造成堵塞。l 磨粒显微碎裂磨粒显微碎裂磨粒小部分分裂。磨粒小部分分裂。l 磨粒破碎磨粒破碎磨粒大部分分裂，形成新磨刃。磨粒大部分分裂，形成新磨刃。l 磨粒脱落磨粒脱落结合剂破碎。结合剂破碎。砂轮在与工件接触瞬间磨粒才受磨削力及高温的作用，因此磨砂轮在与工件接触瞬间磨粒才受磨削力及高温的作用，因此磨粒是在交变作用的机械载荷和热载荷的作用下产生磨损粒是在交变作用的机械载荷和热载荷的作用下产生磨损

38、。现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)上述五种磨损形式中，前面三种统称为上述五种磨损形式中，前面三种统称为磨耗磨损，磨耗磨损，其特征是磨其特征是磨粒被一层一层的磨损掉。粒被一层一层的磨损掉。后面三种称为后面三种称为破碎磨损破碎磨损（包含了磨粒包含了磨粒的破碎及结合剂的破碎），其磨损的强读取决于磨削力的大小的破碎及结合剂的破碎），其磨损的强读取决于磨削力的大小以及磨粒和结合剂的强度。以及磨粒和结合剂的强度。现代切削加工技术现代切削加工技术机械工程学院机械工程学院 (school of mechanical engineering)4.6.2 砂轮磨损原因砂轮磨损原因1. 机械磨损：机械磨损：磨粒与硬质点间的相对滑擦产生。磨粒与硬质点间的相对滑擦产生。2. 化学磨损：化学磨损：表现为磨粒的氧化表现为磨粒的氧化去氧化去氧化氧化，以及在磨氧化，以