《机械制造基础》课件-第四章 磨削加工及精密加工

第四章磨削加工及精密加工磨削加工的特点磨削是精加工工序，磨削总余量一般为0.1～0.5mm，精磨余量一般为0.05～0.1mm,加工精度高（一般可达IT5～6），表面粗糙度小（Ra0.8～0.2um）。磨削中砂轮担任主要的切削工作，所以可加工特硬材料及淬火工件，但磨削速度高，切削热很大，为避免工件烧伤、退火，磨削时需要充分的冷却。磨削适于加工各种表面，包括外圆、内孔、平面、花键、螺纹和齿形磨削。磨床011.1磨床的类型和功能磨削加工是用砂轮或其它磨具加工工件表面的方法。所用的机床为磨床。

磨床——以磨料磨具（砂轮、砂带、油石或研磨料等）作为工具对工件表面进行切削加工的机床。1.1磨床的功能和类型1.用途用于零件的精加工，尤其是淬硬钢件和高硬度特殊材料的精加工。内外圆柱表面

螺旋面齿轮的轮齿表面各种成形表面圆锥表面平面2.使用刀具：砂轮（最常用）是由结合剂将磨料颗粒粘接而成的多孔体，其中每一个磨粒都可以看成是一个不规则的刀齿，可看成是无数刀齿的铣刀。1.1磨床的功能和类型3.分类（1）外圆磨床包括万能外圆磨床、普通外圆磨床、无心外圆磨床等。主要用于轴、套类零件的外圆柱、外圆锥面，阶台轴外圆面及端面的磨削。（2）内圆磨床包括内圆磨床、行星式内圆磨床、无心内圆磨床等。

主要用于轴套类零件和盘套类零件内孔表面及端面的磨削。（3）平面磨床包括卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床、立轴圆台平面磨床等。主要用于各种零件的平面及端面的磨削。1.1磨床的功能和类型3.分类（4）工具磨床包括工具曲线磨床、钻头沟槽磨床、丝锥沟槽磨床等。主要用于磨削各种切削刀具的刃口，如车刀、铣刀、铰刀、齿轮刀具、螺纹刀具等。装上相应的机床附件，可对体积较小的轴类外圆、矩形平面、斜面、沟槽和半球面等外形复杂的机具、夹具、模具进行磨削加工。（5）刀具刃具磨床包括万能工具磨床、拉刀刃磨床、滚刀刃磨床等。（6）专门化磨床包括花键轴磨床、曲轴磨床、凸轮轴磨床、活塞环磨床、齿轮磨床、螺纹磨床等。1.1磨床的功能和类型3.分类（7）其它磨床包括珩磨机、研磨机、砂带磨床、超精加工机床、砂轮机等。在生产中应用最多的是外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、无心磨床、工具磨床五种。1.2磨床床身头架工作台内圆磨具砂轮架尾座纵向进给手轮横向进给手轮用以支承其他部件，上面有纵向导轨和横向导轨。支承砂轮主轴、砂轮，控制横向进给手轮可实现砂轮的横向进给。由另一台电动机带动，主轴上装有磨削内圆的砂轮安有主轴，工件安装在主轴的卡盘上或用顶尖支承。安装头架和尾座，可控制纵向进给手轮为磨削加工提供纵向进给。1.外圆磨床床身工作台砂轮架立柱纵向进给手轮垂直进给手轮平面磨床通常用于磨削零件的平面，同时也可以用于磨削不规则的弯曲的，锥形的，凹凸的平面。平面磨床按砂轮轴线所在位置和工作台的形状，有卧轴矩台、立轴矩台、卧轴圆台和立轴圆台四种。1.2磨床2.平面磨床床身工作台砂轮架头架内圆磨床主要用于磨削圆柱孔和圆锥孔，可在一次装夹中同时磨出工件端面。这种磨床自动化程度不高，故使用于单件小批量生产。1.2磨床3.内圆磨床床身磨削轮修整器导轮架磨削轮架磨削时，工件不用顶尖来定心和支承，而是直接将工作放在砂轮、导轮之间，用托板支承着，工件被磨削的外圆面作定位面。导轮修整器在无心磨床上加工工件时，工件不须打中心孔，且装夹工件省时省力，可连续磨削。所以生产效率较高，适于大批量磨削无中心孔的轴、套、销等零件。1.2磨床4.无心磨床床身手轮工作台磨头架工具磨床精度高、刚性好、经济实用，特别适用于刃磨各种中小型工具，如铰刀、丝锥、麻花钻头、扩孔钻头、各种铣刀、铣刀头、插齿刀。手柄1.2磨床5.工具磨床磨具022.1磨具的分类研磨膏05涂附磨具04固结磨具

03超硬磨具

02普通磨具01用刚玉类、碳化硅类、碳化硼类磨料制成的磨具用金刚石、立方氮化硼等高硬度磨料制成的磨具砂轮、油石、砂瓦、磨头、抛磨块砂布、砂纸、砂带由磨料和研磨抛光液组成的抛光剂2.2砂轮的特性及选用砂轮由磨料、结合剂及气孔组成。砂轮特性决定于磨料,粒度,结合剂,硬度,组织及形状尺寸。主要起切削作用主要起容屑和冷却作用主要起粘接作用2.2砂轮的特性及选用1.砂轮的磨料取决于工件材料的硬度磨料氧化物碳化物超硬磨料棕刚玉白刚玉铬刚玉黑色碳化硅绿色碳化硅碳化硼人造金刚石立方氮化硼磨削碳钢、合金钢、通用高速钢磨削硬铸铁、硬质合金、非铁金属磨削硬脆材料、硬质合金、宝石、高温合金磨料应有锋利的形状、高硬度和热硬性、适当的坚韧性。2.2砂轮的特性及选用2.砂轮硬度由结合剂的强度和数量决定指砂轮工作时在磨削力作用下磨粒脱落的难易程度。砂轮硬度取决于结合剂的结合能力及所占比例，与磨料硬度无关。砂轮硬度高，磨料不易脱落；硬度低，自锐性好。硬度分7大级(超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬)，16小级。2.2砂轮的特性及选用2.砂轮硬度砂轮硬度选择原则：磨削硬材，选软砂轮；磨削软材，选硬砂轮；磨导热性差的材料，不易散热，选软砂轮以免工件烧伤；磨有色金属，选较软砂轮；砂轮与工件接触面积大时，选较软砂轮；成形磨精磨时，选硬砂轮；粗磨时选较软砂轮。2.2砂轮的特性及选用3.磨料粒度以刚能通过的那一号筛网的网号来表示磨料的粒度。微粉的粒度号：磨粒的直径＜63um时，用磨粒最大尺寸表示。如W20表示磨粒的直径在20～14um。磨粒微粉<63μm磨料磨粒粒度号越大越细，微粉粒度号越小越细。2.2砂轮的特性及选用3.磨料粒度加工表面粗糙度值越大→选用越粗的磨料加工表面粗糙度值越小→选用越细的磨料粗磨用粗粒度，精磨用细粒度。当工件材料软，塑性大,磨削面积大时，采用粗粒度，以免堵塞砂轮烧伤工件。选择原则2.2砂轮的特性及选用4.砂轮的结合剂结合剂陶瓷结合剂树脂结合剂橡胶结合剂价格便宜，耐酸、耐碱，用的最多，使用90%以上VC>35m/s高速磨削或磨槽取决于磨削速度2.2砂轮的特性及选用5.砂轮的组织

砂轮的组织反映砂轮中磨料、结合剂和气孔三者体积的比例关系，即砂轮结构的疏密程度，分紧密、中等、疏松三类13级。紧密组织成形性好，加工质量高，适于成形磨、精密磨削和强力磨削。中等组织适于一般磨削工作，如淬火钢、刀具刃磨等。疏松组织不易堵塞砂轮，适于粗磨、磨软材、磨平面、内圆等接触面积较大时，磨削热敏感性强的材料或薄件。2.3砂轮的型号、代号、标记和尺寸形状—尺寸—磨料—粒度号—硬度—组织号—结合剂—最高线速度回顾实际生产中常用的磨床有哪几种？（

）砂轮由哪几部分组成，它们的作用分别是什么？（

）砂轮的选择要依据哪些因素？（

）Q1Q2Q3磨削加工方法03一、外圆磨削外圆磨削是用砂轮外圆周面来磨削工件的外圆周表面。它能加工圆柱面、圆锥面、端面、球面和特殊形状的外表面等。一、外圆磨削这种磨削方式按照进给的方法不同分为两种：纵向磨削法和切入磨削法（横向切入法）1.纵向磨削法使工作台作纵向往复运动进行磨削的方法。砂轮高速旋转为主运动，工件旋转作圆周进给运动，同时随工作台沿工件轴向作纵向进给运动。每单次行程或每往复行程终了时，砂轮作周期性的横向进给，从而逐渐磨去工件径向的全部磨削余量。特点：纵磨法每次的横向进给量小，磨削力小，散热条件好，并且能以“光磨”的次数来提高工件的磨削或表面质量，因而加工精度和表面质量较高，但生产效率低，是目前生产中使用最广泛的一种磨削方法。一、外圆磨削这种磨削方式按照进给的方法不同分为两种：纵向磨削法和切入磨削法（横向切入法）2.切入磨削法（或横向切入法）用宽砂轮进行横向切入磨削的方法。采用这种磨削形式磨外圆时，砂轮宽度比工件的磨削宽度大。磨削时，工件不需作纵向往复运动，砂轮以缓慢的速度连续或间断地向工件径向作横向进给运动，直到磨去全部余量。特点：横磨法因砂轮宽带大，一次行程就可以完成磨削加工过程，所以生产效率高，适用于磨削长度短、刚性好、精度低的外圆表面。但横磨时，工件与砂轮的接触面积大，磨削力大，发热量大而集中，所以易影响工件的表面质量。二、内圆磨削内圆磨削是用砂轮外圆周面来磨削工件的各种内孔（包括圆柱形通孔、盲孔、阶梯孔及圆锥孔等）和端面，它可以在专用的内圆磨床上进行，也能在具备内圆磨头的万能外圆磨床上实现。这种磨削方式按照工件与砂轮的相互运动关系有下列三种：二、内圆磨削1.工件夹持在工作头上，并作固定位置回转运动，砂轮在心轴上转动，并在孔内作往复运动。此种方式最常使用。适用于：小批量生产纵磨法磨内孔切入法磨内孔磨端面磨端面二、内圆磨削2.砂轮在固定心轴上转动，工件亦回转且作往复运动。3.行星式内圆磨削工件固定不转动，砂轮除绕自身轴线高速旋转完成主运动外，还绕着工件孔中心作公转，以实现圆周进给运动。适用于：磨削大型工件或形状不对称、不适宜旋转的工件。特点：运动种数较多，结构复杂且刚性较差。因此应用不广泛。三、无心磨削1.无心外圆磨削无心外圆磨削是外圆磨削的一种特殊形式，是工件不定回转中心的磨削，为一种生产率很高的精加工方法。磨削时，工件置于砂轮和导轮之间，靠托板支承，工件被磨削的外圆面作定位面。由于不用顶尖支撑，所以称无心磨削。工作原理：砂轮和导轮的旋转方向相同，但由于砂轮的圆周速度大（约为导轮的70～80倍），通过切向切削力带动工件旋转，但导轮（用摩擦系数较大的树脂或橡胶作粘接剂制成的刚玉砂轮）则依靠摩擦力限制工件旋转，使工件的圆周线速度基本上等于导轮的线速度，从而在砂轮和工件间形成很大速度差产生磨削作用。改变导轮的转速，便可以调节工件的圆周进给速度。三、无心磨削1.无心外圆磨削磨削方式：●贯穿磨削法（纵磨法）将工件从前面放在托板上，推入磨削区域后，工件旋转，同时又轴线向前移动，从机床的另一端出去就磨削完毕。而另一个工件可相继进入磨削区，这样就可以一件接一件地连续加工。

工件的轴向进给是由于导轮的中心线在竖直平面内向前倾斜了α角度所引起的。为了保证导轮与工件间的接触成直线，需将导轮的形状修正成双曲线。三、无心磨削1.无心外圆磨削切入磨削法（横磨法）将工件放在托板和导轮之间，然后使砂轮横向切入进给来磨削工件表面。由于导轮的轴心线仅倾斜很小的角度（约30’），对工件有微小的轴向推力，使它靠住挡块，得到可靠的轴向定位。三、无心磨削1.无心外圆磨削特点：●由于工件不需打中心孔，装夹省时省力，可连续磨削，生产效率高。●由于工件定位基准是被磨削的外圆表面，而不是中心孔，所以消除了工件中心孔误差及机床误差的影响，故加工精度高，表面粗糙度好。●配备适当的自动装卸料机构，易于实现全自动。三、无心磨削2.无心内圆磨削工件支承在滚轮和导轮上，压紧轮使工件紧靠导轮，并由导轮带动旋转，实现圆周进给运动。工件支承在滚轮和导轮上，压紧轮使工件紧靠导轮，并由导轮带动旋转实现圆周进给运动，磨削轮除完成旋转主运动外，还作纵向进给运动和周期的横向进给运动。加工循环结束时，压紧轮沿箭头方向摆开，以便装卸工件。无心内圆磨削工作原理导轮工件滚轮压紧轮磨削轮三、无心磨削2.无心内圆磨削适用于：那些不宜用卡盘夹紧的薄壁，而其内外同心度要求较高的且外圆表面已经精加工工件。如轴承环类型的零件。特点：加工精度高、自动化程度高，适用于大批量生产。四、平面磨削对于精度要求高的平面以及淬火零件的平面加工，需要采用平面磨削方法。分类：

圆周（即砂轮轮缘）磨削●按照砂轮的工作面不同

端面磨削主轴为卧式布置主轴为立式布置