第三章 磨削机理.ppt

1、在第三章，磨削机理和磨削几何参数，以及磨削和其他切削方法的比较中，为了描述磨削过程，我们必须找到一些能清楚地表征主要输入或输出参数的输入或输出参数。表征输入条件的参数有：刃口几何参数、有效刃口数、切屑层(最终变形)截面尺寸、接触弧长和砂轮当量直径等。表征输出条件的参数有：材料切削率、砂轮磨损率和磨削比、比法向力、功耗和比能量、加工精度和表面完整性指数等。其中，磨削刃几何参数、有效磨削刃数、切屑尺寸和磨削比更为重要，被称为磨削基本参数。第一部分是磨料切割刃的形状和分布。首先，磨料刃口的形状及其尖端的形状对磨料磨削能力、磨削精度和磨削表面粗糙度有重要影响。切削刃的形状可以用显微镜或电子显微镜直接观

2、察，刀尖的形状也可以用表面轮廓仪来描述。或者间接测量磨削表面的磨削条纹，然后根据磨粒引起的水平分量值进行估计，从而得到切削刃的形状和砂轮的成分。其次是磨粒切削刃的分布，单位面积内的切削刃数为C，平均切削刃间距为0，这是分析磨粒切削深度和切屑截面积的必要值，Np片包含在砂轮内任意切削的单位平面AB(图22)内。平均值为0.40.5，=(1.141.15)d0，砂轮表面平均切削刃间距约为平均晶粒尺寸的1.52倍。第二部分是磨削机理和磨削过程。首先是磨削过程，磨削过程的特点决定了磨粒与工件之间的干涉过程不同于一般的切削方法：切屑不是从切削开始就产生的，磨粒与工件之间的干涉过程可分为以下三个阶段(2)

3、砂轮在刻划阶段：与工件接触后，继续以恒定的进给速度切入工件。在滑动阶段之后，磨粒上的法向力具有一定的大小，当它增加到一定值时，材料表面发生塑性变形。磨粒前面的材料被挤压和膨胀，就像犁地一样，所以这叫做犁地。此时，芯片通常不会形成。(3)切割阶段：砂轮继续相对于材料表面进给。磨粒的切削深度增加，当达到一定值时，形成切屑。磨粒与工件的干涉曲线；2.弹性变形过程分析，磨粒作为刚体安装在弹簧上，弹簧常数为k，接触宽度为2a，切削刃与工件之间的相对滑动速度为v，表面干涉角为ig，实际干涉角为iw。从磨粒与工件接触到塑性变形的区域称为弹性变形区。理论预测和实验结果表明：该转变点随接触宽度的增加而线性增加。

4、它随着切削速度的增加而减小。2)临界切削深度随着切削速度的增加而减小；它随着摩擦系数的减小而减小。3)弹性滑动长度随着接触宽度的增加而线性增加；它随着干涉角的增加而线性减小。它随着弹簧常数的增加而减小。它对切削速度的变化没有明显的影响。弹性滑动长度是摩擦系数的复杂函数。并且随着磨削液的性质而变化。弹性变形具有以下基本特征：3 .塑性变形。从弹性临界点E到塑性临界点P的区域是塑性变形区域。切削刃前后的变形有两个阶段：(1)切削刃前后都有弹性变形和塑性变形，其长度很短。塑性变形的最大部分在(b)部分，其特征在于塑性变形的基本特征，例如2)当前角和摩擦系数较小时，塑性变形金属与切削刃的接触长度h随着

5、前角和摩擦系数的增大而增大，而当前角和摩擦系数较大时，接触长度h随着前角和摩擦系数的增大而减小。3)随着前角和摩擦系数的增大，叶尖下方的塑性变形深度Dh增大。在磨削过程中，刃口与工件之间存在几种干涉情况：(1)磨粒仅在整个接触过程中发生弹性滑动；(b)在整个接触期间，磨粒通过弹性滑动到塑性犁沟然后到弹性滑动而离开研磨区域；磨粒在整个接触过程中经历三个过程：弹性滑动、塑性犁削和切削。当切削刃即将离开工件时，由于磨粒与工件材料之间的干涉深度迅速减小，工件会产生塑性和弹性变形，但这一阶段很短，在实际研究中往往没有考虑到。第三节，磨削几何参数，1。连续切削刃间距A，实际参与切削的切削刃被认为是有效切削

6、刃，连续切削刃间距是磨粒在垂直于砂轮轴线的砂轮截面上沿砂轮圆周方向向后测量的距离A，称为连续切削刃间距。显然，磨粒的尖端在径向上与磨粒的尖端不同，磨粒的最大切削深度g为0。因此，磨粒成为有效切削刃的条件是g必须有一个正值，即g 0，在这个不等式中，左侧只与砂轮表面的几何参数有关。右侧仅与磨削工艺参数相关，这意味着即使磨削工具的几何参数不变，有效切削刃的数量也会随着VS、VW或T的变化而变化。因此，连续切削刃的间距不仅由砂轮本身的结构决定，还受磨削参数变化的影响。其次，磨粒的最大切削深度G(未变形切屑的最大厚度)，作为磨削过程中最小的单位磨粒，通过高速运动和自身形状干扰工件。结果，切割的金属形成

7、独立的切屑，并且干涉标记保留在工件表面上，形成微观不均匀的工件表面轮廓。芯片的大小非常重要。1)切屑的大小决定了切屑和磨粒之间的接触面积以及作用在整个磨粒上的力，即粘结剂将磨粒保持在固定位置所需的力。2)磨削过程中，当切屑厚度变小时，比磨削能量增加；3)比磨削能强烈影响磨料刀片温度、磨削速度和工件温度；4)最终留在磨削表面上的许多独立划痕的集合决定了磨削表面的粗糙度和表面完整性；图29磨粒最大切削深度与其他因素的关系：砂轮速度VS、工件速度Vw、前一条小磨粒切削路径CA、后一条小磨粒切削路径CB、未变形切屑CAB、未变形切屑CAB的最大厚度AH、 砂轮速度与工件速度的夹角、磨粒与工件干涉时砂轮

8、与工件的中心角分别为，砂轮与工件的干涉深度为。从图中：的几何关系可以看出，磨粒的最大切入深度为，因为砂轮的切入深度t远小于砂轮与工件的直径d和d， so :=sin()=sin，so sin=，磨粒最大切入深度的指导意义：当VW增大而VS减小时，g将增大。 单个磨粒的切削力也会增加，这将导致软砂轮的磨粒脱落速度加快，或者硬砂轮的磨粒钝化速度加快，从而降低磨具的使用寿命。最大切屑厚度与两个切屑之间的间隔成正比慢进给磨削工艺就是在此基础上发展起来的。比磨削速度z，砂轮每单位宽度每单位时间内工件材料去除量，3。切屑弧长(砂轮的接触弧长)l，一个切削刃在一次切削操作中产生的未变形切屑长度称为切屑弧长(图中CB的长度)，内圆磨削时，D为负，平面磨削时，即工件速度高时，D为。(2)破碎切屑砂轮表面的工作磨粒处于尖锐状态，磨削脆性工件材料时获得的切屑尤为显著；(3)单位碎片短