磨削

第一节 概述
• 以磨料为主制造而成的切削工具称为磨具。磨削 就是用磨具以较高的线速度对工件表面进行加工 的方法。
• 加工外圆、内孔、平面、螺纹、齿轮、花键、导 轨、成形面以及刃磨各种刀具等。
• 不但能加工一般的金属材料和非金属材料，而且 还能加工各种高硬、超硬材料（如淬火钢、硬质 合金等）
• 磨削加工的加工精度可达IT6～IT4，表面粗糙度 可达Ra0.8～Ra0.025，被广泛应用于半精加工和 精加工。
表示砂轮结构的紧密或疏松程度。 国标中规定了15个组织号：0，1，2，…，13，14。 0号组织最紧密，磨粒率最高；14号组织最疏松，磨粒率最低。 普通磨削常用4～7号组织的砂轮。 组织紧密时，气孔率小，砂轮变硬，容屑空间小，容易堵塞， 磨削效率低，但可承受较大的磨削压力，廓形保持较久，适合 重压力下磨削及精磨、成形磨削。 组织疏松的砂轮，气孔多，砂轮不易被切屑堵塞，发热少，同 时可把冷却液或空气带入磨削区，使散热条件改善，加工表面 粗糙度较大。适用于粗磨、平面磨、内圆磨等接触面积较大的 工序，以及热敏感材料、软金属，薄壁件
6. 砂轮的形状、尺寸及代号
• 常用砂轮的形状、代号及用途： • 标志：在砂轮的端面上一般都印有标志，其次序是：砂
轮形状 、 尺寸、磨料、粒度、硬 度、组织、结合剂和线 速度。例如： • P300×30×75C60S6V40，即代表该砂轮是平型砂轮， 外径为300mm，厚度为30mm，内径为75mm，磨料是 黑碳化硅，60号粒度，硬 度为硬1，6号组织，陶瓷结合 剂， 最高线速度是40mm/s。
磨粒的切削过程如图所示。 （1）砂轮表面突起高度较大和较为锋利的磨粒，切入工件较深且有切屑 产生，起切削作用（图a）。 （2）突起高度较小和较钝的磨粒，只能在工件表面刻画细微的沟痕，工 件材料被挤向两旁而隆起，此时无明显切屑产生，仅起刻划作用（图b）。 （3）比较凹下和已经钝化的磨粒，既不切削也不刻划，只能从工件表面 滑擦而过，起摩擦抛光作用。
3. 结合剂
将磨料粘结一起，使砂轮具有 必要的形状和强度的材料。
陶瓷结合剂(V) ：粘结强度高，刚性大，耐热性、耐腐蚀 性好，不怕潮湿，气孔率大，磨削生产率高；脆，韧性及 弹性差，不能承受侧面弯扭力（不宜制造切断砂轮）；
树脂结合剂(B) ：强度高，弹性好，耐热性差，气孔率小， 易堵塞，磨损快，易失去廓形，耐腐蚀性差。切断和开槽 的薄片砂轮；
凡能促使磨粒最大切削厚度增加的磨削条件，均将使砂轮 的相对硬度变低：1）增加工件的表面线速度；2）增加砂 轮径向进给量；3）减小砂轮表面线速度；4）砂轮磨粒颗 粒选用较粗时。
agce
vw vs
ap
5. 组 织
指砂轮中磨料、结合剂和气孔三者
间的体积比例关系，以磨粒率(磨粒占磨 具体积 的百分率)表示磨具的组织号。
砂轮的标记：
• P 400×40×127
WA 60
• 平行砂轮 外径×厚度×孔径 磨料 粒度
•L
5
V
35
• 硬度 组织号 结合剂 最高工作线速度
(m/s)
第三节 砂轮表面形貌图
砂轮表面形貌图
有效磨粒切削刃
无效磨粒切削刃
有效磨粒切削刃 只为静态切削刃总 数的5%～12%；
一个磨粒可能有 几个有效切削刃与 工件接触，有60% 的有效切削刃分布 在不同磨粒上面。
第四节 磨 削 过程
一、磨削过程分析
磨削过程是由磨具上的无数个磨粒的微切削刃对工件表 面的微切削过程所构成的。 • 磨削过程大致分为三个阶段：
1、滑擦阶段：工件表层 产生弹性变形和热应力 2、刻划阶段：产生塑性 变形沟痕、隆起现象和 热应力 3、切削阶段：切削厚度、 切应力和温度达一定值， 材料明显滑移形成切屑。
棕刚玉：加工硬度较低的塑性材料，如中、低碳钢和低合 金钢等； 白刚玉：加工硬度较高的塑性材料，如高碳钢、高速钢和 淬硬钢等； 黑碳化硅：加工硬度较低的脆性材料，如铸铁、铸铜等； 绿碳化硅：加工高硬度的脆性材料，如硬质合金、宝石、 陶瓷和玻璃等。
2. 粒 度
磨料颗粒பைடு நூலகம்大小，用粒 度号表示（40μm）。
橡胶结合剂(R) ：有更好的弹性和强度，耐热性更差，气 孔小，组织紧密，生产率低，不宜用于粗加工。无心磨削 导轮、切断、开槽、抛光砂轮；
金属结合剂(M) ：型面保持性好，抗拉强度高，有一定韧 性，自励性差。金刚石砂轮等。
4. 硬 度
指磨具在外力的作用下 磨料脱落的难易程度。
磨具的硬度反映结合剂固结磨粒的牢固程度，磨粒难脱落叫硬度 高，反之叫硬度低。 国标中对磨具硬度规定了16个级别：D，E，F(超软)；G，H， J(软) ；K，L(中软)；M，N(中)；P，Q，R(中硬)；S，T(硬)； Y(超硬)。普通磨削常用G～N级硬度的砂轮。 结合剂增加，砂轮硬度增加。 工件材料较硬时，选用较软的砂轮； 工件与砂轮接触面积大时，工件的导热性差时，选用较软的砂轮； 精磨或成形磨削，选用较硬的砂轮；粗磨时应选用较软的砂轮。 砂轮气孔率较低时，为防止砂轮堵塞，选较软的砂轮。 树脂结合剂砂轮不耐高温，磨粒容易脱落，其硬度可比陶瓷结合 剂砂轮选高1-2级。
第二节 砂轮的特性及其选择
砂轮:由磨料加结合剂用烧结的方法而制 成的多孔物体。
1.磨料:起切削作用， 2.结合剂:把磨料结合起来，使之具有一定 的形状、硬度和强度。 3.气孔:结合剂没有填满磨料之间的全部空 间，因而有气孔存在。
砂轮的特征： 1. 磨 料
直接担负切削工作。
有刚玉系，碳化硅系，碳化硼系，金刚石系，立方氮化硼等
粒度对加工表面粗糙度和磨削生产率影响较大。
粒度选择原则：
1）精磨时，选粒度号较大或颗粒直径较小，减小加工表面粗糙度 2）粗磨时，选粒度号较小或颗粒较粗，提高生产率 3）砂轮速度高，或砂轮与工件接触面积大时，选颗粒较粗的砂轮， 减少同时参加磨削的磨粒数，以免发热过多使工件表面烧伤 4）磨削软而韧的工件材料，为避免砂轮堵塞，可采用粗粒度的砂轮； 磨削硬而脆材料，选用较细的砂轮，增加同时参加磨削的磨粒数，提 高生产率
磨削过程的实质是切削、刻划和摩擦抛光的综合作用过程，由此可获得
较小的表面粗糙度值。粗磨时以切削作用为主，精磨时切削作用和摩擦抛光 作用同时并存。