精密加工技术第四讲

1、第四章 精密磨削技术一、磨削基础知识一、磨削基础知识1.1.磨削加工的基本概念磨削加工的基本概念： 磨削是在磨床上用砂轮或其他磨具以较高的线速度，对工件表面进行切削加工的方法。它是机械零件精密加工的主要方法之一。2. 2. 常用磨床的种类和加工范围常用磨床的种类和加工范围：磨床的种类 磨床的种类很多，有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、导轨磨床、工具磨床、专业化磨床、砂带磨床及其他磨床。2. 2. 常用磨床的种类和加工范围常用磨床的种类和加工范围：第四章 精密磨削技术（1 1）外圆磨床）外圆磨床外圆磨床可磨削工件的外圆柱面和外圆锥面第四章 精密磨削技术（1 1）外圆磨床）外圆磨床万能外圆磨床万能外

2、圆磨床万能外圆磨床还可磨削内圆柱面、内圆锥面及端平面。第四章 精密磨削技术（2 2）内圆磨床）内圆磨床第四章 精密磨削技术（3 3）平圆磨床）平圆磨床第四章 精密磨削技术（4 4）导轨磨床）导轨磨床第四章 精密磨削技术二、二、磨削过程机理磨削过程机理砂轮是把磨料和结合剂砂轮是把磨料和结合剂按比例经混合、搅拌、按比例经混合、搅拌、压坯、干燥、焙烧而制压坯、干燥、焙烧而制成的多孔体。成的多孔体。第四章 精密磨削技术二、二、磨削过程机理磨削过程机理 磨粒切削刃几何形状不确定磨粒切削刃几何形状不确定 磨粒及切削刃随机分布磨削厚磨粒及切削刃随机分布磨削厚度小度小( (几几m),m),磨削速度高磨削速度高

3、, ,磨磨削点瞬时温度高削点瞬时温度高( (达达10001000以上以上) ) 磨粒微小切削刃不规则，磨磨粒微小切削刃不规则，磨削过程复杂磨粒形状、大小各异，削过程复杂磨粒形状、大小各异，一般都有钝圆半径，磨粒以较大一般都有钝圆半径，磨粒以较大的负前角的负前角( (通常刃口前角为通常刃口前角为-60-60-85-85) )进行切削。进行切削。第四章 精密磨削技术二、二、磨削过程机理磨削过程机理 1 1）磨粒微小切削刃不规则，磨削过程复杂）磨粒微小切削刃不规则，磨削过程复杂 2 2）磨粒形状、大小各异，一般）磨粒形状、大小各异，一般 都有钝圆半径，磨粒以较大都有钝圆半径，磨粒以较大 的负前角进行

4、切削。的负前角进行切削。3 3）切削刃排列不规则，随机）切削刃排列不规则，随机分布状态。分布状态。第四章 精密磨削技术磨削过程大致分为三个阶段：磨削过程大致分为三个阶段：1.1.滑擦阶段滑擦阶段工件表层产生弹工件表层产生弹性变形和热应力性变形和热应力2.2.刻划阶段刻划阶段产生塑性变形沟痕产生塑性变形沟痕隆起现象和热应力隆起现象和热应力3.3.切削阶段切削阶段切削厚度、切应力切削厚度、切应力和温度达一定值，和温度达一定值，材料明显滑移形成切屑。材料明显滑移形成切屑。第四章 精密磨削技术磨削加工的特点磨削加工的特点 1. 1.磨削过程复杂，单位磨削力很大磨削过程复杂，单位磨削力很大 磨粒形状及分

5、布不合理，切削厚度小，挤压摩擦严重，磨粒形状及分布不合理，切削厚度小，挤压摩擦严重， 单位能耗大。单位能耗大。 2. 2.磨削速度高、磨削温度高磨削速度高、磨削温度高 353550 m/s, 50 m/s, 挤压摩擦严重，单位能耗大，砂轮导热性挤压摩擦严重，单位能耗大，砂轮导热性 差差, ,瞬时高温可达瞬时高温可达80080010001000，要用切削液。，要用切削液。 3.3.砂轮有自锐性砂轮有自锐性 部分地恢复砂轮的切削能力，仍需对砂轮进行修整。部分地恢复砂轮的切削能力，仍需对砂轮进行修整。第四章 精密磨削技术磨削加工的特点磨削加工的特点4.4.可加工高硬度材料可加工高硬度材料 除加工一般

6、材料外，可加工淬硬钢、耐热钢、硬质合金除加工一般材料外，可加工淬硬钢、耐热钢、硬质合金 等，但不宜精加工韧性较大的有色金属。等，但不宜精加工韧性较大的有色金属。5.5.加工工艺范围广泛加工工艺范围广泛 可加工外圆面、内孔、平面、螺纹、齿形等成形面，可加工外圆面、内孔、平面、螺纹、齿形等成形面， 不仅用于精加工，也可用于粗加工、毛坯去皮加工。不仅用于精加工，也可用于粗加工、毛坯去皮加工。第四章 精密磨削技术三、精密磨削机理三、精密磨削机理精密磨削：加工精度为精密磨削：加工精度为10.1 m，表面粗糙度为，表面粗糙度为ra 0.20.025 m的磨削方法，的磨削方法，机床主轴机床主轴推力轴承推力轴

7、承导轨导轨第四章 精密磨削技术三、精密磨削机理三、精密磨削机理砂轮砂轮精密磨削主要靠砂轮的精细修整，使磨粒具有微刃性和等高性，磨削后，被加工表面留下大量极微细的磨削痕迹，残留高度极小。获得高精度和低表面粗糙度。第四章 精密磨削技术 微刃的微切削微切削作用 微刃的等高切削等高切削作用 微刃的滑挤、摩擦、抛光滑挤、摩擦、抛光作用三、精密磨削机理三、精密磨削机理第四章 精密磨削技术四、精密磨削砂轮选择四、精密磨削砂轮选择 精密磨削使所用砂轮的选择以易产生和保持微刃及其等高性为原则。（1）砂轮的磨粒材料磨粒材料普通磨料普通磨料碳化物系碳化物系碳化硼碳化硼碳化硅碳化硅刚玉系刚玉系超硬磨料超硬磨料金刚石金

8、刚石天然天然人造人造立方氮化硼立方氮化硼韧性高，容易保持微刃性及等高性cbncbn砂轮高硬度、高韧性。 耐高温、热稳定性好。 化学惰性强。导热性好。 第四章 精密磨削技术四、精密磨削砂轮选择四、精密磨削砂轮选择研磨、超精加工、镜研磨、超精加工、镜面磨削面磨削 107 53.5 w10w5 研磨、超精磨削研磨、超精磨削 2014 1410 w20w14 珩磨、研磨珩磨、研磨 4028 2820 w40w28 微粉微粉 半精磨、精磨、珩磨半精磨、精磨、珩磨 160125 5040 100280 粗磨粗磨半精磨、精磨半精磨、精磨 400315 200160 4680 荒磨、打毛刺荒磨、打毛刺 200

9、01600 500400 1236 磨磨 粒粒 应用范围应用范围 颗粒尺寸颗粒尺寸（m） 粒度号粒度号 类别类别 （2）砂轮的粒度粒度可选择粗粒度和细粒度两类。第四章 精密磨削技术四、精密磨削砂轮选择四、精密磨削砂轮选择（2）砂轮的粒度粒度可选择粗粒度和细粒度两类。第四章 精密磨削技术（3）结合剂：砂轮的结合剂将磨粒粘合起来，使砂轮具有一定的强度、硬度、气孔和抗腐蚀、抗潮湿等性能。适用于金刚石砂轮适用于金刚石砂轮 强度最高，导电性好，磨耗少，自锐强度最高，导电性好，磨耗少，自锐性差性差 m 金属金属 适用于切断、开槽适用于切断、开槽 强度较强度较b高，更富有弹性，气孔率小，高，更富有弹性，气孔

10、率小，耐热性差耐热性差 r 橡胶橡胶 适用于高速磨削、切断、适用于高速磨削、切断、开槽等开槽等 强度较强度较v高，弹性好，耐热性差高，弹性好，耐热性差 b 树脂树脂 最常用，适用于各类磨最常用，适用于各类磨削加工削加工耐热、耐蚀，气孔率大，易保持廓形，耐热、耐蚀，气孔率大，易保持廓形，弹性差弹性差 v 陶瓷陶瓷 适用范围适用范围 性能性能 代号代号 结合剂结合剂 第四章 精密磨削技术（4）砂轮的硬度：指磨粒在外力作用下,从其表面脱落的难易程度。 砂轮硬度的选用原则是：工件材料越硬，应选用越软的砂轮。工件材料越硬，应选用越软的砂轮。这是因为硬材料使磨粒磨损，需用较软的砂轮以使磨钝的磨粒及时脱落。

11、工件材料越软，砂轮的硬度应越硬工件材料越软，砂轮的硬度应越硬，以使磨粒脱落慢些，发挥其磨削作用。磨削有色金属、橡胶、树脂等软材料软材料时，要用较软的砂轮较软的砂轮，以便使堵塞处的磨粒较易脱落，露出锋锐的新磨粒。半精磨与粗磨相比，需用较软的砂轮；但精磨精磨和成形磨削时，为了较长时间保持砂轮轮廓，需用较硬的砂轮。第四章 精密磨削技术五、砂轮修整五、砂轮修整1，低于中心0.51.5mm2，向上倾斜1015度金刚石受力小砂轮的修整用量有：修整导程、修整深度、修整次数和光修次数。修整导程（纵向进给量）为1015mm/min，修整深度为2.5m/单行程，精修次数23次，光修次数1次单行程。砂轮的砂轮的单粒

12、金刚石修整单粒金刚石修整磨削液的作用磨削液的作用磨削液的种类磨削液的种类和组成和组成（1）降低磨削温度，减少磨削力，改善磨削表面质量，提高磨削效率和砂轮寿命。（2）润滑、冷却、清洗性能，（3）有渗透性、防锈性、防腐性、防火性、切削性和极压性等（1）油基磨削液：成分是矿物油，如机油、轻质柴油、煤油，加入脂肪油和添加剂。（2）水基磨削液：水中溶解其它物质，如乳化液、无机盐水溶液和化学合成液等。六、磨削液六、磨削液乳化液六、磨削液六、磨削液矿物油、乳化剂乳化油（120%） +水+防腐添加剂水包油-润滑和冷却的作用七、七、磨削运动和磨削用量磨削运动和磨削用量磨削运动和磨削用量磨削运动和磨削用量1 1、

13、磨削主运动、磨削主运动v vc c=d=do on no o/1000/10002 2、工件进给运动、工件进给运动磨削内外圆时：工件旋转运动磨削内外圆时：工件旋转运动v vw w；磨削平面时：工作台直线运动磨削平面时：工作台直线运动tabtab。3 3、轴向进给量、轴向进给量f fa a4 4、径向进给量、径向进给量f fr r精密磨削采用的切削用量精密磨削采用的切削用量砂轮速度砂轮速度一般在1530m/s一般在612m/min工作速度工作速度工件纵向进给量工件纵向进给量一般为50100mm/min或0.060.5mm/r横向进给量（吃刀量）横向进给量（吃刀量）一般取0.62.5m/单行程横向

14、进给次数横向进给次数一般约23次（单行程）光磨（无火花磨削）光磨（无火花磨削）粗粒度砂轮精细修整后，光磨次数采用58次细粒度砂轮精细修整后，光磨次数采用1025次。avvasrzswydxda)(其中：ra表示表面粗糙度（单位：m）；sd表示砂轮修整导程（单位：mm）；ad表示砂轮修整深度（单位：m）；vw表示工件进给速度（单位：m/s）；vs表示砂轮速度（单位：m/s）；a表示磨削深度（单位：mm）；x、y、z、表示模型系数。八、磨削表面粗糙度影响因素八、磨削表面粗糙度影响因素影响磨削加工表面影响磨削加工表面粗糙度的因素粗糙度的因素粒度ra 金刚石笔锋利，修正导程、径向进给量 ra磨粒等高性ra硬度钝化磨粒脱落 ra硬度磨粒脱落ra硬度合适、自励性好ra太硬、太软、韧性、导热性差 ra砂轮粒度砂轮粒度工件材料性质工件材料性质砂轮修正砂轮修正磨削用量磨削用量砂轮硬度砂轮硬度砂轮v raap、工件v 塑变 ra粗磨ap生产率精磨ap ra(ap=0光磨) 八、磨削表面粗糙度影响因素八、磨削表面粗糙度影响因素第四章 精密磨削技术九、精密磨床九、精密磨床精密磨床应满足的要求： 1、高几何精度：主要有砂轮主轴回转精度和导轨平直度，以保证工件的几何形状精度要求，主轴轴承一般采用动压和动静压组合轴承。主轴回转精度？导轨平直度？第四章 精密磨削技术九九、精密磨床、