第四章磨削力

第四章磨削力第一页，共十三页，编辑于2023年，星期五图3-2各种磨削加工方式的三个磨削分力a)外圆磨削

b)内圆磨削

c)卧式平面磨削

d)立式平面磨削

第二页，共十三页，编辑于2023年，星期五一般，Fn>Ft>Fa，而法向磨削力与切向磨削力的比值Fn/Ft，是加工中一个重要数据，它可间接地说明砂轮工作表面磨粒的锋利程度。因为随着磨粒的钝化，将引起F的急剧增大，使砂轮磨损加快，系统振动增加，噪声加大，工件表面粗糙度上升和表面质量恶化等。所以，它也可作为砂轮耐用度的判断依据之一

三个分力的关系第三页，共十三页，编辑于2023年，星期五ᆞ砂轮速度v砂↑→单位时间内参与切削的磨粒数量↑→每个磨粒的切削厚度↓→磨削力↓ᆞ工件速度vω、fa

↑→单位时间内磨去的金属量↑→每个磨粒的切削厚度↑→磨削力↑ᆞ径向进给量fr↑→每个磨粒的切削厚度↑、砂轮与工件的磨削接触弧长↑→同时参与磨削的磨粒数↑→磨削力↑ᆞ砂轮磨损↑磨削力↑3、影响磨削力的因素1）磨具条件：磨料、粒度、结合剂、组织、硬度、磨具修整2）工件条件：工件材料的硬度、强度、塑性、3）工艺参数条件：4）磨削液条件：液体成分、润滑冷却性能、供液压力5）机床工艺系统的刚性和机床的精度第四页，共十三页，编辑于2023年，星期五Ft=KtαVS-βVwγVaδBε

4、磨削力的实验式：

Ft=KVs-βVwγtα

5、比磨削能磨除工件上单位体积的金属所消耗的能量叫比磨削能U=W/V切屑的大小对比磨削能的影响被称之为尺寸效应

第五页，共十三页，编辑于2023年，星期五比磨削能对于估计磨削力和功是一个很有用的量

在钢坯的荒磨中，一个切屑的厚度大约g=0.1mm，其U大约为700kg.m/cm3，若以500公斤/小时（1093cm3/min）的速率切除金属，最小的功率消耗可估计如下：（马力）=12750（J/S）

如果Vs=80m/s（Kg）若取Fn=3Ft倍，则Fn=636(kg)第六页，共十三页，编辑于2023年，星期五6、磨削力的测量

（1）功率计法:功率计法是根据电动机输入功率来计算切向磨削力的。由于磨床的砂轮轴多由独立的电机直接驱动，因此，可用电功率表实测磨头电动机的功率PE，然后按下式计算:式中ηR--电动机传动效率；

PE--磨头电动机实测输入功率(kW)；

nS--砂轮转速(r/s)；

DS--砂轮直径(mm)。（2）电阻应变测力法

(3)电容式测力仪

(4)压电原理的平面磨削测力仪

第七页，共十三页，编辑于2023年，星期五第二节磨削中的振动

在磨削加工中，振动对表面光洁度、磨削精度、砂轮的寿命带来的不良影响尤为突出。因而振动是影响产品质量和生产率的一个重要因素。

一、磨削中的振动形式

1、自由振动如磨床周围其它机械产生的冲击力，磨床砂轮架快速进退或工作台换向时引起的振动属于自由振动

2、强迫振动

如磨床电机的转子的不平衡、砂轮的不平衡等因素引起的振动

3、自激振动

自激振动又叫做颤振，颤振是由系统自身产生的交变力所维持的振动。磨削过程中不断波动的磨削力就是维持颤振的交变力

其中自由振动和强迫振动，只要找出振源，总是可以找到消除它们的方法。而发生在砂轮和工件之间的颤动，不会因为有阻尼而衰减，一旦振动产生便会有增无减

第八页，共十三页，编辑于2023年，星期五二、稳态和动态切削过程第九页，共十三页，编辑于2023年，星期五三、磨削中的颤振

再生效应:不管是何种原因在工件上一转留有波纹，若切削过程不稳定都一定会反映到再次切削之中，并产生新的振纹激起再生振动，这种现象称为再生效应

一般说来，使用刀具进行切削加工，则后一次走刀与前一次走刀往往有重迭部分。这种情况在磨削中特别明显

重叠系数B——砂轮宽度S——轴向进给量第十页，共十三页，编辑于2023年，星期五位移磨削力砂轮再生效应砂轮磨损特性砂轮接触刚性磨床刚性工件再生效应工件可磨削性某一切深u0磨削中的自激振动原理

磨削中的颤振产生的主要原因是：磨具的硬度特性砂轮若过软，则磨削过程中的扰动会使砂轮表面上的磨损不均匀，使砂轮表面也出现了波纹；若砂轮过硬，扰动则会使砂轮表面的堵塞不均匀，以这两种砂轮磨削工件必将在工件表面形成波纹，而工件表面的波纹反过来会促使砂轮的不均匀的磨损和堵塞更加严重。如此相互影响相互促进，使振动越来越激烈

第十一页，共十三页，编辑于2023年，星期五四、磨削表面的颤振振纹1）螺旋型振纹是由修整时砂轮与金刚石修整笔之间的振动引起的。这种振动可以是“强迫型”和“半激振型”。机械的其它部件(如液压泵、不稳定回转体等)将振动输入到了工艺系统，其振动频率相当于振源外力的频率。在修整内圆磨砂轮时，由于主轴刚性较差，可能会引起半自激振动。在这种情况下，振动频率十分接近主轴的自然频率；也还可能在修整时发生一些扰动而引起砂轮的再生振动2）直线型振纹这类振纹常常是由砂轮不平衡引起的。当砂轮磨损或堵塞不均匀时，由于再生效应，在工件表面上同样会出现直线型振纹

3）斑点型振纹由于砂轮圆周表面上硬度不均匀或不均匀的磨损引起局部振动造成的。这种扰动又会促使砂轮的再生振动

第十二页，共十三页，编辑于2023年，星期