第七章第四五节

1、主要内容：主要内容：l工作运动工作运动l磨削磨削：在：在磨床磨床上，用上，用磨具磨具从工件表面从工件表面切除细微切除细微金属层金属层的方法，是零件的方法，是零件精加工精加工主要方法。主要方法。u 磨削加工磨削加工l设备设备：磨床：磨床l刀具刀具：砂轮：砂轮外圆磨床外圆磨床无心磨床无心磨床内圆磨床内圆磨床平面磨床平面磨床磨削外圆磨削外圆磨削孔磨削孔磨削平面磨削平面主运动：砂轮的转动主运动：砂轮的转动进给运动：工件移动和转动进给运动：工件移动和转动u砂轮的特性砂轮的特性： 磨料磨料、粒度粒度、结合剂结合剂、硬度硬度、组织组织、形状尺寸形状尺寸等。等。u砂轮砂轮 ：磨料结合剂磨料结合剂多孔体多孔体压

2、坯、干燥、焙烧压坯、干燥、焙烧磨磨 料料：切削切削作用，露出的尖角为切削刃作用，露出的尖角为切削刃结合剂结合剂：主要起：主要起粘接粘接作用作用气气 孔孔：主要起：主要起容屑容屑和和冷却冷却作用作用性能要求性能要求： 具有硬度高，耐磨性好，棱角多且锋利。具有硬度高，耐磨性好，棱角多且锋利。磨磨料料氧化物氧化物（Al2O3）碳化物碳化物超硬磨料超硬磨料棕刚玉棕刚玉白刚玉白刚玉黑色碳化硅黑色碳化硅绿色碳化硅绿色碳化硅碳化硼碳化硼人造金刚石人造金刚石立方氮化硼立方氮化硼磨削碳钢、合金钢、磨削碳钢、合金钢、通用高速钢。通用高速钢。磨削硬铸铁、硬质磨削硬铸铁、硬质合金、非铁金属。合金、非铁金属。磨削硬脆材

3、料、硬磨削硬脆材料、硬质合金、宝石、高质合金、宝石、高温合金。温合金。种类及应用种类及应用： 指磨料颗粒的大小，两大类：指磨料颗粒的大小，两大类：磨粒磨粒、微粉微粉磨粒粒度：用磨粒粒度：用表示，粒度号表示，粒度号，尺寸，尺寸微粉粒度：用微粉粒度：用W表示，数字表示，数字，尺寸，尺寸12280为磨粒为磨粒W40W0.5，更细，为微粉，更细，为微粉 (表表)选择选择原则原则粗磨粗磨：选号小的选号小的。因磨削力大，需磨粒强度高。因磨削力大，需磨粒强度高。精磨精磨：选号大的选号大的。因磨粒直径小，等高性好。因磨粒直径小，等高性好。 接触面积大，选小号接触面积大，选小号。因小号，磨粒直径大，气孔大，。因

4、小号，磨粒直径大，气孔大，容屑空间大。（内圆磨容屑空间大。（内圆磨平面磨平面磨外圆磨接触面积下降）外圆磨接触面积下降）3.作用作用：粘结磨料粘结磨料。影响砂轮的。影响砂轮的耐蚀性耐蚀性、抗冲击性抗冲击性，以及经受以及经受高速旋转而不破裂高速旋转而不破裂的性能。的性能。取决于磨削速度取决于磨削速度结结合合剂剂陶瓷陶瓷结合剂结合剂树脂树脂结合剂结合剂橡胶橡胶结合剂结合剂价格便宜，耐酸、耐碱，价格便宜，耐酸、耐碱，用得最多，用得最多，90%以上。以上。VC35m/s在磨削力的作用下，砂轮工作面上的在磨削力的作用下，砂轮工作面上的磨料脱落的难易程度磨料脱落的难易程度。 （1）工件材料工件材料磨磨硬硬材

5、料，选材料，选软软的砂轮；的砂轮；磨磨软软材料，选材料，选硬硬的砂轮；的砂轮；磨磨导热性差导热性差的材料及薄壁零件，选的材料及薄壁零件，选软软些的砂轮。些的砂轮。l砂轮硬度的选择原则砂轮硬度的选择原则磨料容易脱落磨料容易脱落 软软磨料不容易脱落磨料不容易脱落 硬硬由结合剂的强度和数量决定由结合剂的强度和数量决定（4）砂轮粒度的大小砂轮粒度的大小 磨粒细小，其硬度应软一些，以免被磨屑堵塞。磨粒细小，其硬度应软一些，以免被磨屑堵塞。机械加工中，常用软机械加工中，常用软2(H)中中2(N)级砂轮；磨削未淬火钢级砂轮；磨削未淬火钢可用可用LN级砂轮；磨削淬火钢、高速钢可用级砂轮；磨削淬火钢、高速钢可用

6、HK级砂轮。级砂轮。（2）加工接触面积加工接触面积 砂轮与工件接触面大，选用软一些的。砂轮与工件接触面大，选用软一些的。 例如：内圆磨削应比外圆磨削的砂轮硬度低例如：内圆磨削应比外圆磨削的砂轮硬度低。l砂轮硬度的选择原则砂轮硬度的选择原则（3）加工类型加工类型：精磨和成形磨削时，砂轮应硬一些；：精磨和成形磨削时，砂轮应硬一些； 粗磨时，砂轮应软一些。粗磨时，砂轮应软一些。 反映了反映了磨料磨料、结合剂结合剂、气孔气孔三者之间的比例关系。三者之间的比例关系。 细分为细分为1515级（见表）。级（见表）。 磨料比例磨料比例 气孔气孔组织越紧密组织越紧密指磨料与结合剂结合的疏密程度。指磨料与结合剂结

7、合的疏密程度。分类分类紧密紧密中等中等疏松疏松组织号越大组织号越大，砂轮组织越疏松砂轮组织越疏松。取决于容屑空间取决于容屑空间选择原则选择原则： 一般，选用中等组织号的砂轮。一般，选用中等组织号的砂轮。 形状形状尺寸尺寸磨料磨料粒度号粒度号硬度硬度组织号组织号结合剂结合剂最高线速度最高线速度例：例：P3003075WA60L6V35外径外径厚度厚度内径内径形状形状白刚玉白刚玉硬度硬度粒度号粒度号组织号组织号最高最高线速度线速度结合剂结合剂u 砂轮工作表面的特征砂轮工作表面的特征磨粒随机分布；磨粒随机分布；磨粒的形状和大小形状不规则；磨粒的形状和大小形状不规则；磨粒尖角磨粒尖角9001200，形

8、成微刃，形成微刃切削前角大且为负值。切削前角大且为负值。 指砂轮表面的指砂轮表面的磨粒磨粒从工件表从工件表面面切除细微金属层切除细微金属层的过程的过程。7.4.2 磨削过程及工艺特点磨削过程及工艺特点磨粒切削过程的三个阶段磨粒切削过程的三个阶段滑擦滑擦：磨粒在工件表面滑：磨粒在工件表面滑擦而过，不能切入工件；擦而过，不能切入工件；刻划刻划：磨粒切入工件，材：磨粒切入工件，材料向两边隆起，工件表面料向两边隆起，工件表面出现刻痕出现刻痕(犁沟犁沟)，但无磨屑，但无磨屑产生；产生；切削切削：磨削深度、磨削点：磨削深度、磨削点温度和应力达到一定数值温度和应力达到一定数值，切下金属层，形成磨屑，切下金属

9、层，形成磨屑并沿磨粒前刀面流出。并沿磨粒前刀面流出。（1）单颗凸出、锋利的磨粒）单颗凸出、锋利的磨粒（2）多个磨粒的磨削）多个磨粒的磨削凸起、锋利的磨粒凸起、锋利的磨粒 凸起较小或磨钝的磨粒凸起较小或磨钝的磨粒 凹下或更钝的磨粒凹下或更钝的磨粒 磨削过程实质磨削过程实质：磨粒对工件表面滑擦、刻划、磨粒对工件表面滑擦、刻划、 切削，三者综合作用的结果。切削，三者综合作用的结果。（1）加工精度高，表面粗糙度小加工精度高，表面粗糙度小。常作为零件的常作为零件的 最后一道加工工序。最后一道加工工序。 IT7IT6； Ra0.80.2m磨粒上锋利的切削刃，能够切下一层很薄的金属，磨粒上锋利的切削刃，能够

10、切下一层很薄的金属，切切削厚度可以小到数微米削厚度可以小到数微米；磨床的精度和刚度较高，并有实现微量进给机构，可磨床的精度和刚度较高，并有实现微量进给机构，可以实现以实现微量切削微量切削；磨削速度高，同时参与切削的切削刃多，每个磨刃只磨削速度高，同时参与切削的切削刃多，每个磨刃只切下极细薄的金属层，残留面积的高度小，切下极细薄的金属层，残留面积的高度小，Ra值低。值低。原因原因：（2）适于加工各种材料适于加工各种材料，甚至是一般刀具难以切削，甚至是一般刀具难以切削的高硬度材料。的高硬度材料。（3）适于加工各种形状表面适于加工各种形状表面。如外圆、内孔、平面、。如外圆、内孔、平面、齿轮、螺纹、花

11、键轴等。齿轮、螺纹、花键轴等。 （4）砂轮具有砂轮具有“自锐性自锐性”。 自锐性的实现自锐性的实现： 磨削力磨削力结合剂强度结合剂强度磨粒磨粒变钝变钝磨削磨削能力能力磨粒破碎或脱落磨粒破碎或脱落 露出新的磨粒露出新的磨粒和锋锐的棱角和锋锐的棱角 自身磨削能力自身磨削能力* 砂轮的自锐性砂轮的自锐性：砂轮在磨削过程中保持自身锋锐的特性。砂轮在磨削过程中保持自身锋锐的特性。砂轮的硬度低，自锐性好。砂轮的硬度低，自锐性好。思考题思考题： 砂轮具有自锐性，为何有时要修整砂轮具有自锐性，为何有时要修整？（1）获得等高性和微刃性；）获得等高性和微刃性； （2）去除粘结在磨粒上的金属及杂物；）去除粘结在磨粒

12、上的金属及杂物；（3）去除堵塞在气孔中的磨屑。）去除堵塞在气孔中的磨屑。 方法方法：用金刚石修正笔切去砂轮工作面上的一层磨料。用金刚石修正笔切去砂轮工作面上的一层磨料。将金刚石修正笔以一定角度和高度固定在工作台上；砂轮旋将金刚石修正笔以一定角度和高度固定在工作台上；砂轮旋转，工作台往复进给，吃刀深度约为转，工作台往复进给，吃刀深度约为0.010.02mm。修整。修整1、2遍后，再极轻地光一遍，恢复砂轮的正确形状和切削能力。遍后，再极轻地光一遍，恢复砂轮的正确形状和切削能力。修整过程中，需注入大量冷却液，避免金刚石因温度剧烈升修整过程中，需注入大量冷却液，避免金刚石因温度剧烈升高而破裂。高而破裂

13、。 金刚石修正笔的形状和金刚石笔的安装金刚石修正笔的形状和金刚石笔的安装 （5）磨削温度高磨削温度高。原因原因：磨削速度高磨削速度高，是一般切削加工的，是一般切削加工的1020倍，倍，磨粒多为负前角切削，挤压和摩擦严重，磨粒多为负前角切削，挤压和摩擦严重，产生摩擦热。产生摩擦热。砂轮本身的导热性差砂轮本身的导热性差，大量的磨削热在短，大量的磨削热在短时间内散不出去，在磨削区形成瞬时高温，时间内散不出去，在磨削区形成瞬时高温，有时高达有时高达8001000 ，甚至，甚至1500 。解决烧伤的途径：解决烧伤的途径：（1）使用切削液，冷却降温；）使用切削液，冷却降温；（2）用较疏松的砂轮，增加容屑空

14、间；）用较疏松的砂轮，增加容屑空间；（3）及时修整砂轮，保持切削能力；）及时修整砂轮，保持切削能力；（4）提高砂轮速度，加快热的传出。）提高砂轮速度，加快热的传出。知识扩展知识扩展磨削热的危害磨削热的危害 大部分磨削热将传入工件，大部分磨削热将传入工件，使工件表面软化使工件表面软化、烧伤或变形烧伤或变形，使零件的表面质量和使用寿命降低。，使零件的表面质量和使用寿命降低。（6）磨削的背向力磨削的背向力 Fp 较大。较大。机床机床砂轮砂轮夹具夹具工工件工艺系统弹性变形件工艺系统弹性变形;实际背吃刀量实际背吃刀量ap加工质量加工质量振动、工振动、工件腰鼓形件腰鼓形 常用于常用于半精加工、精加工半精加

15、工、精加工，精度可达，精度可达IT7IT6或更高；可加工或更高；可加工内外圆内外圆、平面平面、螺纹螺纹、齿形齿形、花键花键、凸轮凸轮等。等。 重点介绍：重点介绍：外圆外圆表面的磨削表面的磨削孔孔（内圆）的磨削（内圆）的磨削平面平面的磨削的磨削外圆磨床磨削外圆磨床磨削无心磨床磨削无心磨床磨削 7.4.3 磨削的应用磨削的应用1 1）外圆磨床磨削外圆）外圆磨床磨削外圆。专门用于轴类磨削。专门用于轴类磨削。加工精度：加工精度：IT6IT5，Ra0.20.1m外圆磨削外圆磨削u方法方法：纵磨法、横磨法、深磨法、综合法纵磨法、横磨法、深磨法、综合法。纵磨法纵磨法适宜加工细长轴适宜加工细长轴深磨法深磨法适

16、宜大批量生产适宜大批量生产刚度大的工件刚度大的工件横磨法横磨法适宜加工短成形面适宜加工短成形面u安装方法安装方法盘套类工件盘套类工件： 用心轴和顶尖用心轴和顶尖安装。安装。轴类工件轴类工件：常用顶尖安装，与车削基本相同，：常用顶尖安装，与车削基本相同，但但磨床所用顶尖都不随工件一起转动磨床所用顶尖都不随工件一起转动。1 1）外圆磨床磨削外圆）外圆磨床磨削外圆2 2）无心磨床磨削外圆）无心磨床磨削外圆导轮导轮工件工件托板托板磨削轮磨削轮工件工件托板托板磨削轮磨削轮导轮导轮 工件在加工中自定心的磨床。工件在加工中自定心的磨床。1）工件的安装工件的安装：工件放在料斗：工件放在料斗 中，中，通过滑道，

17、进入砂轮与通过滑道，进入砂轮与 导轮导轮之间的托板上。无需装卡。之间的托板上。无需装卡。2)工件的定位：工件的定位： 依靠工件的外圆自行定位。依靠工件的外圆自行定位。3）磨削尺寸：）磨削尺寸： 由砂轮与导轮的间隙保证。由砂轮与导轮的间隙保证。导轮导轮工件工件托板托板磨削轮磨削轮工件工件托板托板磨削轮磨削轮导轮导轮优点优点：工件自动进给，生产率高，：工件自动进给，生产率高，尺寸稳定，操作简单。尺寸稳定，操作简单。缺点缺点：不能加工圆周面上有键槽或：不能加工圆周面上有键槽或小平面工件；对于套筒类零小平面工件；对于套筒类零件件不能保证内、外圆的同轴不能保证内、外圆的同轴度度要求；机床的调整较费时。要

18、求；机床的调整较费时。应用应用：适于适于大批量生产不允许有中大批量生产不允许有中心孔心孔的短销、短轴类零件。的短销、短轴类零件。 2 2）无心磨床磨削外圆）无心磨床磨削外圆三爪卡盘三爪卡盘砂轮砂轮工件工件 磨孔是磨孔是孔的精加孔的精加工方法之一，是工方法之一，是淬火钢淬火钢等硬材料的唯一精加工方法。等硬材料的唯一精加工方法。 设备设备：内圆磨床，加工精度：内圆磨床，加工精度 IT7IT6，Ra3.20.3m。 装夹装夹：工件装在自定心卡盘上。：工件装在自定心卡盘上。 特点特点：加工精度、表面质量、生产率加工精度、表面质量、生产率 都比磨外圆低都比磨外圆低。原因：。原因：l砂轮小，主轴细、悬伸长

19、、刚性差，砂轮小，主轴细、悬伸长、刚性差，故磨削速度低，进给量和背吃刀量小。故磨削速度低，进给量和背吃刀量小。l砂轮与工件接触面积大，切削液不易砂轮与工件接触面积大，切削液不易进入，冷却排屑困难，质量低。进入，冷却排屑困难，质量低。磨孔磨孔在轴与孔配合在轴与孔配合的加工中，应的加工中，应优先选择基孔优先选择基孔制还是基轴制？制还是基轴制？为什么？为什么？（1）周磨法周磨法：利用砂轮的圆周面利用砂轮的圆周面磨削工件，在卧式平面磨床上磨削工件，在卧式平面磨床上进行。进行。 特点特点：接触面积小，排屑及冷却好，接触面积小，排屑及冷却好，质量高；但效率较低，质量高；但效率较低，适于精适于精磨和小批量生

20、产磨和小批量生产。（2）端磨法端磨法：利用砂轮的端面磨削：利用砂轮的端面磨削工件，工件， 在立式平面磨床上进行。在立式平面磨床上进行。 特点特点：刚性好，磨削用量大，工件与：刚性好，磨削用量大，工件与砂轮接触面大，生产率高，加工砂轮接触面大，生产率高，加工质量不如周磨，质量不如周磨，适于粗磨适于粗磨。磨平面磨平面一般，一般，平面磨削的表面粗糙度平面磨削的表面粗糙度Ra值值为为0.80.2m。思考及作业题： 7.5 光整加工光整加工 采用采用颗粒很细的磨料颗粒很细的磨料对工件表面进行对工件表面进行挤压挤压、擦研擦研和和微量切削微量切削的加工过程称为光整加工，是进一步提的加工过程称为光整加工，是进

21、一步提高零件加工精度和表面质量的精密加工方法之一。高零件加工精度和表面质量的精密加工方法之一。 常用方法研磨珩磨抛光、等 7.5.1 研磨研磨u原理：原理：研具研具工件工件研磨剂研磨剂压力压力相对运动相对运动机械化学作用机械化学作用切除工件切除工件表面很薄表面很薄一层材料一层材料加工精度可达加工精度可达IT50.1m，Ra0.025m 。比比工件材料软工件材料软，常用，常用铸铁铸铁、软钢、紫铜、塑料或硬木。、软钢、紫铜、塑料或硬木。u研具：研具：u研磨剂研磨剂：磨料磨料 研磨液研磨液 辅助填料辅助填料W14W5氧化铝、氧化铝、碳化硅、金刚石微碳化硅、金刚石微粉；机械切削作用。粉；机械切削作用。

22、煤油、汽油、机煤油、汽油、机油等，冷却、润油等，冷却、润滑作用。滑作用。硬脂酸、油酸等，硬脂酸、油酸等，使金属表面产生极使金属表面产生极薄、较软的薄膜。薄、较软的薄膜。n设备和研具简单，成本低；设备和研具简单，成本低；n可提高尺寸精度、形状精度，可提高尺寸精度、形状精度，不能提高位置精度不能提高位置精度；n加工表面质量高；耐磨性加工表面质量高；耐磨性耐蚀性耐蚀性疲劳强度疲劳强度寿命寿命 生产率低。研磨余量一般生产率低。研磨余量一般5 30m； 研磨效率很低，干研研磨效率很低，干研1030m/min，湿研，湿研20120m/min。 加工各种加工各种金属金属、非金属材料非金属材料。 加工的表面形

23、状有：加工的表面形状有：平面平面，内外圆柱面内外圆柱面，圆锥面圆锥面，凸凹球面凸凹球面，螺纹螺纹，齿面齿面等。尤其，有密封要求的等。尤其，有密封要求的配偶件配偶件，如球阀的阀体与阀芯间的配合。，如球阀的阀体与阀芯间的配合。 u特点特点u应用应用 7.5.1 研磨研磨研磨孔研磨孔l用用带有油石条的珩磨头带有油石条的珩磨头对工件进行对工件进行精密加工的方法。精密加工的方法。l大批量生产中，最常用的孔的精密大批量生产中，最常用的孔的精密加工方法加工方法。l磨具磨具：由几根粒度很细的油石条组：由几根粒度很细的油石条组成的珩磨头。成的珩磨头。 珩磨运动轨珩磨运动轨迹为单条油石迹为单条油石在孔内珩磨时在孔

24、内珩磨时的运动轨迹。的运动轨迹。油石上下往复油石上下往复一次，工件回一次，工件回转一圈多。转一圈多。珩磨头和珩磨方法珩磨头和珩磨方法 加工生产率高。加工生产率高。 加工精度和表面质量高，加工精度和表面质量高，IT6IT4，Ra0.20.025m，但但不能提高位置精度不能提高位置精度。 工件表面耐磨性好。珩磨表面形成交叉网纹，有利于工件表面耐磨性好。珩磨表面形成交叉网纹，有利于油膜的形成，润滑性好，表面磨损减慢。油膜的形成，润滑性好，表面磨损减慢。 不宜加工有色金属件不宜加工有色金属件，易堵塞油石条。，易堵塞油石条。 珩磨头结构复杂，调整时间长。珩磨头结构复杂，调整时间长。 主要用于孔的光整加工

25、，加工孔径范围为主要用于孔的光整加工，加工孔径范围为5500mm，并可，并可加工深径比大于加工深径比大于10的深孔。的深孔。 用于加工钢、铸铁，用于加工钢、铸铁，不宜加工硬度低、塑性好的有色金属件不宜加工硬度低、塑性好的有色金属件。u应用：应用：u特点：特点：珩磨孔珩磨孔挤压珩磨挤压珩磨又称又称磨料流加工磨料流加工，是利用，是利用半固体状研磨磨料半固体状研磨磨料，在，在压力作用下，使磨料在被加工零件表面进行往复运动，压力作用下，使磨料在被加工零件表面进行往复运动，对零件的对零件的各种型腔各种型腔、交叉孔交叉孔及及边棱边棱进行研磨抛光、倒圆进行研磨抛光、倒圆角去毛刺的一种新型工艺。角去毛刺的一种

26、新型工艺。可使零件表面粗糙度在原可使零件表面粗糙度在原来的基础上，经来的基础上，经35分钟分钟珩磨，提高珩磨，提高23级。级。 模具行业应用模具行业应用：各种异型孔。：各种异型孔。例如：铝型材挤压模、拉伸例如：铝型材挤压模、拉伸模、冷冲模、精密注塑模、模、冷冲模、精密注塑模、精密模具配件等。精密模具配件等。 7.5.3 利用利用机械、化学或电化学机械、化学或电化学的方法，对工件表面进的方法，对工件表面进行的一种微细加工方法。行的一种微细加工方法。目的目的：降低表面粗糙度，但：降低表面粗糙度，但不能提高尺寸精度不能提高尺寸精度 和形位精度和形位精度。 常用方法常用方法手工或机械抛光手工或机械抛光化学抛光化学抛光电化学抛光电化学抛光电化学机械复合抛光电化学机械复合抛光用涂有抛光膏的抛光轮，在一定压力下，与工件表面做用涂有抛光膏的抛光轮，在一定压力下，与工件表面做相对运动，从而实现对工件表面的光整加工。相对运动，从而实现对工件表面的光整加工。抛光轮抛光轮：一般用多层帆布、毛毡或皮革叠制而成一般用多层帆布、毛毡或皮革叠制而成,两侧两侧用金属圆板夹紧用金属圆板夹紧,其轮缘涂敷由微粉磨料和油脂等均匀其轮缘涂敷由微粉磨料和油脂等均匀