第二十五章磨削.ppt

1、第二十五章 磨削加工,一、磨具：用结合剂或粘结剂将磨料按一定要求粘结而成的砂轮、油石、砂纸、砂带等，以及用油料水剂调合而成的研磨膏等用于磨削的工具统称为磨具。 按磨具的基本形态可分为： 固结磨具：砂轮、砂瓦、磨头及油石等； 涂覆磨具：砂纸、砂布、砂带等； 游离磨具：研磨粉、研磨膏等。,第一节 砂轮,砂轮：砂轮是结合剂将将磨粒固结成一定形状的多孔体。包括磨粒、结合剂和气孔三要素组成。砂轮的切削性能取决于砂轮的特性。 砂轮的组成要素包括磨料、粒度、结合剂、硬度和组织等。 1)磨料：磨料是组成磨粒的材料，有天然磨料和人造磨料两大类。目前常采用人造磨料。磨料按其成分不同可分为有氧化物系、碳化物系和超硬

2、磨料等。 氧化物系（刚玉类）主要成分是Al2O3，也称刚玉类，主要有棕刚玉（A），白刚玉（WA），铬刚玉（PA）。适宜磨削各种钢材； 碳化物系主要成分是碳化硅、碳化硼，主要有绿色碳化硅（GC）和黑色碳化硅（C）。硬度比Al2O3 高，磨粒锋利，但韧性差，适于磨削脆性材料，如铸铁及硬质合金等。 超硬磨料主要有人造金刚石（MBD）和立方氮化硼CBN及以此两者为主要成分的复合材料 适用范围见表25-1.,2)粒度：砂轮的粒度是指磨料颗粒的大小.粒度有两种表示方法。粒度的粗细影响磨削的生产率与表面粗糙度。 筛选法是以磨粒刚好能通过的筛网号来表示，以#加数字构成。这种方法用于区分制砂轮用的较大的磨粒。粒

3、度号越大，表示砂轮磨粒的实际尺寸越小。如46 #. 当磨粒当直径小于63um时，用显微镜测量来区分，定义其直径为微粉号，以W加数字构成。如W10或W40. 微粉号越大，则磨粒越粗。 磨粒：粗粒（8#至24#），中粒（30#至46#）， 细粒（54#至100#）， 微粒（120#至240#） 微粉：W60， W40， W20， W7， W3.5，W0.5等 3)结合剂：结合剂的性能决定了砂轮的强度、耐冲击性、硬度及耐热等特性，对磨削质量和磨削温度也有一定影响。 陶瓷结合剂V：耐热、耐酸碱，脆性大 树脂结合剂B：强度高，耐热性差，不耐酸碱 橡胶结合剂R：强度高，弹性好，抛光作用好，耐热性差,5)硬

4、度：砂轮硬度是指砂轮工作时在外力作用下磨粒脱落的难易程度。易脱落则砂轮硬度低；反之，砂轮硬度高。砂轮的硬度反映结合剂固结磨粒的牢固程度，影响切削质量和生产率。通常根据加工要求和工件材料选择砂轮的硬度。粗加工，硬材料选择软砂轮，精加工选择硬砂轮。 硬度等级：D、E、F、G、H、J、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、Y，依次为超软，软，中软，中，中硬，硬，超硬。 4)组织：表示砂轮中磨料、结合剂和气孔三者之间不同体积的比例关系，用磨料率或气孔率表示。磨粒率根据磨粒在砂轮中所占体积的百分比，气孔率指砂轮中气孔所占体积的多少； 。砂轮可分为0至14组织号。组织号从小到大，磨料率从大到小，气孔率从小到

5、大。组织号大小影响砂轮结构的松紧程度。组织号大，砂轮不易堵塞，磨削效率高，但不易保持形状。,二 、砂轮的形状、尺寸与特性代号： 砂轮的代号印在砂轮的端面，其顺序是 形状、尺寸、磨料、粒度、硬度、组织、结合剂和允许的最高线速度。 砂轮1 -300*50*75 -A 60 L 5 V- 35m/s 形状 参数 磨料（白刚玉） 粒度 硬度 组织 结合剂 线速度,三、SG砂轮、人造金刚石和立方氮化硼砂轮,1、SG砂轮：SG砂轮经特殊引晶凝胶系统烧结而成，带有革命性的新一代氧化铝磨料，具有硬度高，韧性好，锋利度强等优点。与普通刚玉磨料相比，SG具有磨耗比高，保形性强，工件表面加工质量好，砂轮修整量小，磨

6、削效率高等优越性。因此磨除率高，磨削比大，成本高。,SG砂轮特别适用于航空航天用合金、工具钢、淬火工件、硬铬、硬铸铁等 的磨削。因SG磨料价格较贵，通常SG可以根据不同场合的磨削要求，以一定比例同白刚玉（或其它刚玉磨料）进行混合制成砂轮，以达到磨削效果和砂轮成本的最佳组合目前常用的是SG与刚玉的混合，如SG1,SG2,SG3,SG5,SG砂轮等.,2、人造金刚石砂轮：由磨料层，过渡层和基体三部分组成。 砂轮中金刚石的含量用浓度表示。常用浓度有150%，100%，75%，50%和25%。用 于磨削超高硬度的脆性材料。结合剂有金属（M）、树脂，陶瓷三种。,3、立方氮化硼砂轮：立方氮化硼粘在普通砂轮

7、的表面。寿命为刚玉砂轮的100倍。用于磨削超硬的、高韧性的难加工钢材。适合高速和超高速磨削。不能采用普通水溶液做切削液。,普通磨削可以加工内外回转表面、平面、成形表面及刃磨刀具。普通磨削可以分为粗磨和精磨，精磨外表面的精度可达IT6-5精磨内表面的精度为IT7-6，表面粗糙度为Ra0.4-0.2um。,磨削加工的主运动是砂轮的高速旋转运动，进给运动根据加工表面的不同可分为直线进给、径向进给，横向进给，圆周进给运动等。,第二节 磨削类型、磨削运动和磨削加工特点,一、磨削类型和磨削运动,-切削刃（磨粒）形状不规则，-磨削过程是切削、刻划与抛光作用的综合。磨削尺寸精度可达IT7-IT5表面粗糙度能达

8、Ra0.8-0.1um。 -磨削速度高，切削变形大，切削温度高，必须使用以冷却作用为主的切削液。 -磨削同时工作的磨粒多，又是以负前角工作，所以径向切削力大，是主切削力的1.5至3倍。,二、磨削的特点,磨削进给运动：,外圆磨削： 工件旋转进给 工件相对砂轮轴向进给 砂轮径向进给 平面磨削： 工件纵向进给 砂轮相对工件轴向进给 砂轮径向进给,第三节 外圆磨削加工工艺,一、万能外圆磨床,床身、头架、尾架、工作台、砂轮架内圆磨头,二 外圆磨削加工工艺特点,磨外圆在普通外圆磨床和万能外圆磨床上进行，具体方法有纵磨法和横磨法两种 。,1、磨外圆柱面,纵磨法：工件纵向往复进给。表面粗糙度小，效率低，磨削精

9、度好，适合于精磨及磨削较长工件。,横磨法：工件没有纵向进给。表面粗糙度小，效率高，磨削精度低于纵磨法，适合于刚性较好长度较短的工件，或两侧都有台阶的轴颈。,2、磨台阶面：一次安装中同时磨削外圆和端面。磨削台阶面是为了减少砂轮与工件的接触面积，减小台阶面的表面粗糙度，避免工件表面烧伤，可将砂轮修整成凹陷的表面。,3、磨外圆锥面扳转磨床工作台：采用纵磨法，适于磨削锥度小而锥体长的工件; 扳转磨床头架：工件用三爪卡盘安装，采用纵磨法，适合磨削锥度大而锥体短的工件； 扳转磨床砂轮架：采用横磨法，适合磨削锥度大而锥体短的表面。,第四节、无心磨削加工工艺,无心磨削是一种高生产率、易于实现自动化的磨削方式，

10、适于成批、大量生产。表面粗糙度Ra值为0.1-0.025um。,一、无心磨削工作原理：在无心磨床上进行.工件不用顶尖支承，而是工件置于砂轮与导轮之间的托板上，工件 的等加工表面就是定位基准。靠摩擦力带动工件旋转并向前推进。,砂轮和导轮的旋转方向相同，但由于磨削砂轮的圆周速度很大，通过切磨削力带动工件旋转，但导轮则依靠磨擦力限制工件旋转，使工件的圆周线速度基本上等于导轮的线速度，从而在磨削轮和工件间形成很大的速度差，产生磨作用。改变导轮的转速，便可调节工件的圆周进给速度。,无心磨削时，工件的中心必须高于磨削轮和导轮的中心连线，这样便有使工件与磨削砂轮和导轮间的接触点不可能对称，于是工件上某些凸起

11、的表面在多次转动中能逐渐磨圆。如果托扳的顶面是水平的，而且调整得件中心与磨削砂轮和导轮的中心处于同一高度，当工件上有一凸起的点与导轮接触时，则凸起点的对面就被磨成一凹坑。工件回转180度后，凸起的点与磨削砂轮接触，此时凹坑正好与导轮相接触，凸起的点无法被磨平，工件外圆表面为一个棱圆。所以，工件中心高于砂轮和导轮的连心线是工件磨圆的关键，但高出的跑离不能太大，否则导轮对工件的和上垂直分力有可有引起工件跳动，影响加工表面质量，一般h=(0.15-0.25)d,d为工件直径。,无心磨削加工工艺特点,无心磨削的方法有贯穿法（纵磨法）和切入法（横磨法）。,贯穿法：工件一个一个依次通过 ，磨削是连续进行的

12、，生产效率较高，易于实现上料自动化。,切入法：磨削时工件不穿过磨削区域。切入法除磨削外圆，还磨削带肩轴、外锥体和成形旋转体。,磨内圆在内圆磨床和万能外圆磨床上进行。与磨外圆相比，磨内圆比磨外圆生产率低，加工精度和表面质量也较差。,第五节 内圆磨削工艺,磨孔方法：一般采用纵磨法，只有磨削长度较短，孔径较大的内圆时才采用横磨法。 纵磨时，要求砂轮加长杆的刚性要好，磨削时超越工件口距离为砂轮宽度的1/31/2，否则会出现加工误差。越程太小，孔两端磨削的时间太短，磨出的孔径两端小，中间大。越程太长，则会造成喇叭口形状。,（a）超越距离太短 （b）超越距离太长,内圆磨削加工工艺特点,砂轮轴长，刚性差，易

13、变形、振动，加工质量差 磨削内孔精度IT8IT6，Ra0.80.4m 砂轮直径小，线速度低，磨削效率低 砂轮直径小，磨料切削次数多，磨损快 切削温度较高，冷却条件差 排屑困难，易堵塞砂轮 适应性好，可以加工硬材料，盲孔、阶梯孔等,一、平面磨削的形式： 在平面磨床上进行，有以下四种方式： 在矩形卧轴平面磨床磨平面 在圆台卧轴平面磨床磨平面 在矩形立轴平面磨床磨平面 在圆台立轴平面磨床磨平面,第六节 平面磨削工艺,目前应用比较广泛的是卧轴矩台和立轴圆台磨 床。,二、周磨和端磨,周磨：卧轴矩台，精度高IT7IT6，表面质量好Ra1.60.4m，用于精加工。 端磨：立轴圆台，加工精度低，表面质量差，但

14、效率高，用于粗加工代替铣、刨。 l,三、平面磨削加工工艺特点,当磨削钢、铸铁等磁性材料时，使用磁性工作台安装，易保证平行度要求; 当磨削非磁性材料时，工件装在平口钳中，平口钳安装在磁性工作台上； 当用磁性工作台磨削小件、薄壁件时，要将工件件跨在磁性工作台的绝磁层上，并在工件周围用面积较大的铁条围住。 用磁性工作台磨削垂直平面时，可分别采用导磁角铁、导磁V型铁和导磁角座装平工件。,第七 节 磨削新技术,磨削新技术包括高速磨削，深切缓进给磨削、镜面磨削和砂带磨削等。,一、高速磨削：砂轮线速度提高到45m/s以上时则称为高速磨削。高速磨削可获得明显的技术经济效果，生产率一般可以提高30%-100%，

15、砂轮耐用度提高0.7-1倍，工件表面粗糙度Ra值可以稳定地达到0.8-0.4um。目前实用的高速磨削速度在80150m/s之间. 高速磨削的特点是：效率可大大提高;砂轮寿命高，径向力小，工件质量好。 高速磨削的条件：高速砂轮;高速磨床；自动上料，自动检测装置等。,二、深切缓进给深磨削：又称蠕动磨削。切削深度约为普通磨削的100-1000倍，可达3-30mm，工件进给速度为10到100mm/min,是普通磨削的千分之一到百分之一，是一种强力磨削方法。这种方法现在已经成功用于丝杠、齿轮、转子槽等沟槽齿槽，实现以磨 代铣。 特点：生产率高；砂轮轮廓易保持；磨削力大。 条件：采用顺磨；选用超软、组组织号大的砂轮；对磨床要求高。,三、镜面磨削,磨削表面粗糙度Rz达到0.05微米以下，表面呈镜面的磨削方法，称为镜面磨削。 条件： 要采用高精度的磨床，磨床要恒温，隔离安装； 使用铬刚玉、白刚玉、碳化硅混合磨料，粒度W40到W7，硬度E，F的弹性砂轮； 对前道工序的尺寸、形状、位置精度及表面粗糙度要求高。 磨削用量：,四、砂带磨削: 利用砂带，根据加工要求以相应的接