外圆磨

用磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法称为磨削。

磨削加工是一种多刀多刃的高速切削方法，它适用于零件精加工和硬表面的加工。

磨削的工艺范围很广，可以划分为粗磨、精磨、细磨及镜面磨。

各种磨削方案所能达到的经济加工精度和表面粗糙度值见表1。

表1 外圆表面加工方案磨削加工采用的磨具(或磨料)具有颗粒小,硬度高,耐热性好等特点,因此可以加工较硬的金属材料和非金属材料,如淬硬钢、硬质合金刀具、陶瓷等；加工过程中同时参与切削运动的颗粒多，能切除极薄极细的切屑，因而加工精度高，表面粗糙度值小。

磨削加工作为一种精加工方法，在生产中得到广泛应用。

目前，由于强力磨削的发展，也可以直接将毛坯磨削到所需要的尺寸和精度，从而获得了较高的生产率。

1．砂轮的特性与选择砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。

砂轮是在磨料中加进结合剂，经压坯、干燥和培烧而制成的多孔体。

由于磨料、结合剂及制造工艺等不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。

砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、外形和尺寸等因素决定的。

（1）磨料磨料是砂轮的主要组成成分，它应具有很高的硬度、耐磨性、耐热性和一定的韧性，以承受磨削时的切削热和切削力，同时还应具备锋利的尖角，以利磨削金属。

常用磨料代号、特点及应用范围见表2。

表2 常用磨料代号、特性及适用范围（2）粒度粒度是指磨料颗粒尺寸的大小。

粒度分为磨粒和微粉两类。

对于颗粒尺寸大于40μm的磨料，称为磨粒。

用筛选法分级，粒度号以磨粒通过的筛网上每英寸长度内的孔眼数表示。

如60#的磨粒表示其大小恰好能通过每英寸长度上有60孔眼的筛网。

对于颗粒尺寸小于40μm的磨料，称为微粉。

用显微丈量法分级，用W和后面的数字表示粒度号，其W后的数值代表微粉的实际尺寸。

如W20表示微粉实际尺寸为20μm。

砂轮的粒度对磨削表面的粗糙度和磨削效率影响很大。

磨粒粗，磨削深度大，生产率高，但表面粗糙度值大。

反之，则磨削深度均匀，表面粗糙度值小。

所以粗磨时，一般选粗粒度，精磨时选细粒度。

磨软金属时，多选用粗磨粒，磨削脆而硬材料时，则选用较细的磨粒。

粒度的选用见表3。

表3 磨料粒度的选用（3）结合剂结合剂是把磨粒粘结在一起组成磨具的材料。

砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及耐腐蚀性，主要取决于结合剂的种类和性质。

常用结合剂的种类、性能及适用范围见表4。

表4 常用结合剂的种类、性能及适用范围（4）硬度砂轮硬度是指砂轮工作时，磨粒在外力作用下脱落的难易程度。

砂轮硬，表示磨粒难以脱落；砂轮软，表示磨粒轻易脱落。

砂轮的硬度等级见表5。

表5 砂轮的硬度等级及代号砂轮的硬度与磨料的硬度是两个完全不同的概念。

硬度相同的磨料可以制硬度成不同的砂轮，砂轮的硬度主要决定于结合剂性质、数目和砂轮的制造工艺。

例如，结合剂与磨粒粘固程度越高，砂轮硬度越高。

砂轮硬度的选用原则是：工件材料硬，砂轮硬度应选用软一些，以便砂轮磨钝磨粒及时脱落，露出锋利的新磨粒继续正常磨削；工件材料软，因易于磨削，磨粒不易磨钝，砂轮应选硬一些。

但对于有色金属、橡胶、树脂等软材料磨削时，由于切屑轻易堵塞砂轮，应选用较软砂轮。

粗磨时，应选用较软砂轮；而精磨、成形磨削时，应选用硬一些砂轮，以保持砂轮的必要外形精度。

机械加工中常用砂轮硬度等级为H至N（软2-中2）。

（5）组织砂轮的组织是指组成砂轮的磨粒、结合剂、气孔三部分体积的比例关系。

通常以磨粒所占砂轮体积的百分比来分级。

砂轮有三种组织状态：紧密、中等、疏松；细分成0~14中间，共15级。

组织号越小，磨粒所占比例越大，砂轮越紧密；反之，组织号越大，磨粒比例越小。

砂轮越疏松。

见表6。

表6 砂轮组织分类（6）外形与尺寸砂轮的外形和尺寸是根据磨床类型、加工方法及工件的加工要求来确定的。

常用砂轮名称、外形简图、代号和主要用途见表7。

表7 常用砂轮外形、代号和用途砂轮的特性均标记在砂轮的侧面上，其顺序是：外形代号、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、线速度。

例如：外径300mm，厚度50mm，孔径75mm，棕刚玉，粒度60，硬度L，5号组织，陶瓷结合剂，最高工作线速度35 m/s的平行砂轮，其标记为：砂轮1-300×55×75-A60L5V-35m/s GB2484-94。

2．外圆磨床的磨削方法外圆表面磨削一般在外圆磨床或无心外圆磨床上进行，也可采用砂带磨床磨削。

在外圆磨床上磨削工件外圆时，轴类零件常用顶尖装夹，其方法与车削时基本相同，但磨床所用顶尖不随工件一起转动。

这样，主轴与轴承的制造误差、轴承间隙、顶尖的同轴度误差等就不会反映到工件上，可进步加工精度。

盘套类工件则专心轴和顶尖装夹，所专心轴和车削心轴基本相同，只是外形和位置精度以及表面粗糙度要求较严格。

磨削短又无中心孔的轴类工件时，可用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘装夹。

在外圆磨床上上常用的磨削方法有：(1)纵磨法如图1(a)，砂轮高速旋转起切削作用，工件旋转作圆周进给运动，并和工作台一起作纵向往复直线进给运动。

工作台每往复一次，砂轮沿磨削深度方向完成一次横向进给，每次进给（吃刀深度）都很小，全部磨削余量是在多次往复行程中完成的。

当工件磨削接近终极尺寸时（尚有余量0.005~0.01mm），应无横向进给光磨几次，直到火花消失为止。

纵磨法加工精度和表面质量较高，适应性强，用同一砂轮可磨削直径和长度不同的工件，但生产率低。

在单件、小批量生产及精磨中，应用广泛，特别适用于磨削细长轴等刚性差的工件。

图1 外圆磨床的磨削方法（2）横磨法（切进法）如图1（b），磨削时，工件不作纵向往复运动，砂轮以缓慢的速度连续或中断地向工件作横向进给运动，直到磨往全部余量。

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，所以易发生工件变形、烧刀和退火。

横磨法生产效率高，适用于成批或大量生产中，磨削长度短、刚性好、精度低的外圆表面及两侧都有台肩的轴颈。

若将砂轮修整成形，也可直接磨削成形面。

（3）综合磨法如图1（c），先用横磨法将工件分段进行粗磨，相邻之间有5~15mm的搭接，每段上留有0.01~0.03mm的精磨余量，精磨时采用纵磨法。

这种磨削方法综合了纵磨和横磨法的优点，适用于磨削余量较大（余量0.7~0.6mm）的工件。

（4）深磨法如图1（d），磨削时，采用较小的纵向进给量（1~2mm/r）和较大的吃刀深度（0.2~0.6mm）在一次走刀中磨往全部余量。

为避免切削负荷集中和砂轮外圆棱角迅速磨钝，应将砂轮修整成锥形或台阶形，外径小的台阶起粗磨作用，可修粗些；外径大的起精磨作用，修细些。

深磨法可获得较高精度和生产率，表面粗糙度值较小，适用于大批大量生产中，加工刚性好的短轴。

3．无心外圆磨床的磨削方法在无心磨床磨削工件外圆时，工件不用顶尖来定心和支承，而是直接将工件放在砂轮和导轮（用橡胶结合剂作的粒度较粗的砂轮）之间，由托板支承，工件被磨削的外圆面作定位面，见图2（a）。

无心外圆磨床有两种磨削方式。

图2 无心外圆磨削的加工示意图（1）贯串磨削法（纵磨法）如图2（b），磨削时将工件从机床前面放到托板上，推进磨削区，由于导轮轴线在垂直平面内倾斜α角（α=1-6°），导轮与工件接触处的线速度v导可以分解成水平和垂直两个方向的分速度v导水平和v导垂直，v导垂直控制工件的圆周进给运动；v导水平使工件作纵向进给。

所以工件进进磨削区后，便既作旋转运动，又作轴向移动，穿过磨削区，工件就磨削完毕。

α角增大、生产率高，但表面粗糙度值增大；反之，情况相反。

为保证导轮与工件呈线接触状态，需将导轮外形修整成回转双曲面形。

这种磨削方法不适用带台阶的圆柱形工件。

（2）切进磨削法（横磨法）光将工件放在托板和导轮之间，然后由工件（连同导轮）或磨削砂轮横向切进进给，磨削工件表面。

这时导轮的中心线仅倾斜很小角度（约30＇），以便对工件产生一微小的轴向推力，使它靠住挡板，得到可靠轴向定位，见图2(c)。

切进磨法适用于磨削有门路或成形回转表面的工件，但磨削表面长度不能大于磨削砂轮宽度。

在磨床上磨削外圆表面时，应采用充足的切削液，一般磨钢件多用苏打水或乳化液；铝件采用加少量矿物油的煤油；铸铁、青铜件一般不用切削液，而用吸尘器清除尘屑。

4．M1432A型万能外圆磨床M1432A型万能外圆磨床主要用于磨削内外圆柱面、内外圆锥面、门路轴轴肩以及端面和简单的成形回转表面等。

它属于普遍精度级机床，磨削精度可达IT7~IT6级，表面粗糙度值在1.25~0.08μm之间。

这种机床万能性强，但自动化程度较低，磨削效率不高，适用于工具车间，维修车间和单件小批生产类型。

其主参数为：最大磨削直径为320mm。

1—床身 2—头架 3—内圆磨具 4—砂轮架 5—尾架 6—滑鞍 7—脚踏操纵板图3 M1432A型万能外圆磨床图3为M1432A型万能外圆磨床外形图。

由图可见，在床身1的纵向导轨上装有工作台8，台面上装有头架2和尾架5，用以夹持不同长度的工件，头架带动工件旋转。

工作台由液压传动沿床身导轨往复移动，使工件实现纵向进给运动。

工作台由上下两层组成，其上部可相对下部在水平面内偏转一定的角度（一般不大于±10°），以便磨削锥度不大的圆锥面。

砂轮架4安装在滑鞍6上，转动横向进给手轮7，通过横向进给机构带动滑鞍及砂轮架作快速进退或周期性自动切进进给。

内圆磨具3放下时用以磨削内圆（图示处于抬起状态）。

图4 万能外圆磨床典型加工示意图图4为万能外圆磨床的典型加工方法：图4（a）为用纵磨法磨削外圆柱面，图4（b）为扳转工作台用纵磨法磨削长圆锥面，图4（c）为扳动砂轮架用切进法磨削短圆锥面，图4（d）为扳动头架用纵磨法磨削圆锥面，图4（e）为用内圆磨具磨削圆柱孔。

分析M1432A型万能外圆磨床的典型加工方法可知，机床必须具备以下运动：外圆磨和内圆磨砂轮的旋转主运动；工件圆周进给运动；工件（工作台）往复纵向进给运动；砂轮横向进给运动。

此外，机床还应有两个辅助运动：砂轮横向快速进退和尾架套筒缩回，以便装卸工件。