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。