《金属切削原理》第12章[磨削]

1、第十二章磨削磨削用于加工坚硬材料与精加工、半精加工圆磨削外圆磨削平面磨削普通平面磨削圆台平面磨削超精磨削加工第一节砂轮的特性与选择砂轮由磨料、结合剂、气孔组成特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织决定一、磨料分为天然磨料和人造磨料刚玉系Al2O3碳化硅系碳化硼系人造金刚石系立方氮化硼系刚玉系Al2O3碳化硅系碳化硼系人造金刚石系立方氮化硼系人造磨料氧化物系碳化物系超硬材料系二、粒度表示磨粒颗粒尺寸的大小63卩m号数为通过筛网的孔数/英寸25.4mmi机械筛分一般磨粒V63卩m号数为最大尺寸微米数W显微镜分析法微细磨粒精磨细粒降低粗糙度粗磨粗粒提高生产率高速时、接触面积大时粗粒防烧伤软韧金属粗粒防

2、糊塞硬脆金属细粒提高生产率国标用磨粒最大尺寸方向上的尺寸来表示三、结合剂作用：将磨料结合在一起，使砂轮具有必要的强度和形状1瓷结合剂A常用由黏土等瓷材料配成特点：粘结强度高、耐热、耐酸、耐水、气孔率大、本钱低、生产率高、脆、不能承受侧向弯扭力2、树脂结合剂S切断、开槽酚醛树脂、环氧树脂特点：强度高、弹性好、耐热性差、易自砺、气孔率小、易糊塞、磨损快、易失廓形、与碱性物质易反响、不易长期存放3、橡胶结合剂X薄砂轮、切断、开槽、无心磨导轮人造橡胶特点：弹性好、强度好、气孔小、耐热性差、生产率低4、金属结合剂Q磨硬质合金、玻璃、宝石、半导体材料青铜结合剂制作金刚石砂轮特点：强度高、自砺性差、形面成型

3、性好、有一定韧性四、硬度在磨削力作用下，磨粒从砂轮外表脱落的难易程度分为超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬防烧伤充分发挥磨粒作用防烧伤充分发挥磨粒作用工件材料硬砂轮软些工件材料软砂轮硬些接触面积大软砂轮精度、成形磨削硬砂轮保持廓形粒度号大软砂轮防糊塞有色金属、橡胶、树脂软砂轮防糊塞五、组织磨粒、气孔、结合剂体积的比例关系分为：严密03、中等47、疏松814磨粒占砂轮体积气孔、孔穴开式与大气连通占大局部，影响较大闭式与大气不连通尺寸小、影响小开式空洞型蜂窝型前两种构成砂轮部主要的冷却通道管道型550卩m六、砂轮的型号标注形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、允许最高圆周线速度P300x

4、30x75WA60L6V35外径300，厚30，径75第二节磨削运动一、磨削运动1、主运动砂轮外圆线速度m/s2、径向进给运动进给量fr工件相对砂轮径向移动的距离间歇进给mm/st单行程mm/dst双行程连续进给mm/s3、轴向进给运动进给量fa工件相对砂轮轴向的进给运动圆磨mm/r平磨mm/行程4、工件速度vw线速度m/s二、磨削金属切除率ZQ=Q/B=1000vwfrfa/BmmA3/(smm)ZQ单位砂轮宽度切除率Q每秒金属切除量用以表示生产率B：砂轮宽度三、砂轮与工件加工外表接触弧长1c=sqrt(frdO)影响参加磨削磨粒数目与磨粒负荷，容屑，冷却条件四、砂轮等效直径将外圆圆砂轮直径

5、换算成接触弧长相等的假想平面磨削的砂轮直径结论：对砂轮耐用度影响圆平面外圆第三节磨削的过程一、单个磨粒的磨削过程磨粒的模型锐利120。圆锥钝化半球实际磨粒：大的负前角，大的切削刃钝圆半径滑擦、耕犁、切削滑擦：不切削，不刻划产生高温，引起烧伤裂纹耕犁：划出痕迹磨粒钝或切削厚度小于临界厚度，工件材料挤向两侧隆起切削：切削厚度大于临界厚度，形成切屑vT-隆起J线性塑性变形速度v磨削速度二、磨削的特点1、精度高、外表粗糙度小高速、小切深、机床刚性2、径向分力Fn较大多磨粒切削3、磨削温度高磨粒角度差、挤压和摩擦、砂轮导热差4、砂轮的自砺作用三、磨削的阶段1、初磨阶段实际磨深小于径向进给量2、稳定阶段实

6、际磨深等于径向进给量3、清磨阶段实际磨深趋向于0提高生产率缩短1、2提高质量保证3第四节磨削力与磨削功率一、磨削力的特征分解成三个分力Ft切向力Fn法向力Fa轴向力特征：1、单位切削力k很大磨粒几何形状的随机性和参数的不合理性700020000kgf/mmA2其他切削方式kv700kgf/mmA22、Fn值最大Fn/Ft通常2.02.5工件塑性J、硬度T-Fn/FtT切深小，砂轮严重磨损Fn/Ft可达5103、磨削力随磨削阶段变化初磨、稳定、光磨二、磨削力与磨削功率摩擦耗能占相当大的比例7080切向力N：Ft=9.81(CF(vwfrB/v)+卩Fn)径向力N：Fn=9.81CF-(vwfrB

7、/v)tan(a)(n/2)vw:工件速度V：砂轮速度fr：径向进给量B：磨削宽度CF：切除单位体积切屑所需的能kgf/mmA2卩：工件砂轮摩擦系数a:假设粒度为圆锥时的锥顶半角磨削功率P=Ftv/1000Kw理论公式精度不高，常用实验测定顶尖上安装应变片第五节磨削温度耕犁、滑擦和形成切屑的能量全部转化成热，大局部传入工件一、磨削温度砂轮磨削区温度9A:砂轮与工件接触区的平均温度影响：烧伤、裂纹的产生温度最高处，是磨削热的主磨粒磨削点温度9dot:磨粒切削刃与切屑接触局部的温度要来源影响:外表质量、磨粒磨损、切屑熔着工件温升:影响:工件尺寸、形状精度受影响二、影响磨削温度的因素切削液为降温的主

8、要途径1、工件速度对磨粒磨削点温度的影响大于砂轮速度vwTacgmaxTFf9dotT大vTacgmaxJ9dotT小-摩擦热T/acgmax单个磨粒最大切削厚度mm假设：磨粒前后对齐，均匀分不在砂轮外表平面磨：acgmax=(2-vw-fa/(vm-B)sqrt(fr/dt)外圆磨：acgmax=(2-vw-fa/(vm-B)sqrt(fr/dt)+(fr/dw)dt：砂轮直径m每毫米周长磨粒数用于定性分析2、径向进给量FrfrTacgmaxT9dotTfrT接触区T同时参加切削磨粒数T9AT3、其他因素faT9dotT、9AT工件材料硬度T、强度、T韧性T9dotT、9AT9AT工件温升T

9、vwT被磨削点与砂轮接触时间J工件温升/三、磨削温度的测量热电偶一、砂轮的磨损类型磨耗磨损破碎磨损第六节砂轮的磨损与外表形貌磨粒磨损磨粒或结合剂破碎取决于磨削力与磨粒、结合剂强度破碎磨损消耗砂轮多磨耗磨损通过磨削力影响破碎磨损三期磨损结合剂破碎磨损阶段初期磨损二期磨损磨粒破碎磨损个别磨粒受力大，磨粒部应力与裂纹磨耗磨损二、砂轮的耐用度T砂轮相邻两次修整期间的加工时间s各因素通过平均切削厚度来影响T经验公式：T=6.67(dwA0.6)km-k”(10000(vwfafr)A2)dw工件直径kt：砂轮直径修正系数km工件材料修正系数粗磨时间常用单位时间磨除金属体积与砂轮磨耗体积之比来选择砂轮三、

10、砂轮的修整作用去除钝化磨粒或糊塞住的磨粒，使新磨粒露出来增加有效切削刃，提高加工外表质量工具单颗金刚石、单排金刚石、碳化硅修整轮、电镀人造金刚石滚轮、硬质合金挤压轮等使用单颗金刚石：导程小于等于磨粒平均直径，每颗磨粒都能修整深度小于等于磨粒平均直径，提高砂轮寿命四、外表形貌单位面积上磨粒数目越多facgmaxjf磨粒受力磨粒寿命TTt磨粒高度分布越均匀-粗糙度J磨粒间距均匀性越好f粗糙度J第七节磨削外表质量与磨削精度一、外表粗糙度比普通切削小小于Ra24卩mvwj、vt、R工t、R砂t、细粒度f粗糙度J细粒度fmff粗糙度JBtfacgmaxjf粗糙度J磨粒等高性好f粗糙度J二、机械性能1、金

11、相组织变化烧伤：Ct、合金元素tf导热性Jf易烧伤高温合金tf磨削功率tfBAtf易烧伤影响：破坏工件表层组织，产生裂纹，影响耐磨性和寿命2、剩余应力原因：相变引起金相组织体积变化温度引起热胀冷缩和塑性变形的综合结果光磨10次剩余应力减少23倍光磨15次剩余应力减少45倍faJ、frJf拉应力J3、磨削裂纹磨削速度垂直方向上的裂纹局部高温急冷造成热应力三、磨削精度1、磨床与工件的弹性变形2、磨床与工件的热变形3、砂轮磨损导致形状尺寸变化3、磨床与工件振动1干研磨研磨时只需在研具外表涂以少量的润滑附加剂。如图8-12a所示。砂粒在研磨过程中根本固定在研具上，它的磨削作用以滑动磨削为主。这种方法生产率不高，但可达到很高的加工精度和较小的外表粗糙度值（Ra0.020.01卩m）。刮研平面用于未淬火的工件，它可使两个平面之间达到严密接触，能获得较高的形状和位置精度，加工精度可达IT7级以上，外表粗糙度值Ra0.80.1卩m刮