14磨削

磨具的硬度与其动态弹性模量具有对应关系，这有利于用音 频法测定磨具的动弹性模量来表示磨具硬度。在磨削加工中， 若被磨工件的材质硬度高，一般选用硬度低的磨具；反之，则 选用硬度高的磨具。 磨具组织粗分为紧密、中等和疏松三类。每类又可再细分 数等，用组织号来区分。磨具组织号越大，磨料在磨具中所 占的体积百分率越小，磨粒之间的间隙越宽，表示组织越松。 反之，组织号越小表示组织越紧。较松组织的磨具使用时不 易钝化，在磨削过程中发热少，能减少工件的发热变形和烧 伤。较紧组织的磨具磨粒不易脱落，有利于保持磨具的几何 形状。磨具的组织只在制造时按磨具配方予以控制，一般不 作测定。
2.用来加工硬度较高的材料。
3.加工精度高、光洁度高。 4.一般加工余量较小。
工业发达国家，磨床比例高（约30％左右），磨床用于粗、 精加工，发展了新型强力磨和高速磨。
二、磨床的主要类型及应用范围 （一）外圆磨床 磨床中所占比例较大的一种，包括万能外圆磨床、外圆 磨床、无心外圆磨床。 1.万能外圆磨床 万能性好，常用于加工以下几种典型表面。
（3）磨短圆锥面 圆锥面的宽度小于砂轮宽度。 砂轮架在水平面内转角度，工件不作往复运动。
（4）磨内锥孔（包括圆柱孔） 工件卡盘装在头架主轴上，头架可在水平面内转角度，此时大 砂轮不转，内圆磨具支架翻下，小砂轮磨削。
由上可知：万能外圆磨床万能性高，但是机床的层次多，刚性 差，加工精度低。
（二）普通外圆磨床 与万能外圆磨床的区别～头架、砂轮架、头架主轴都 固定不可转动，并且没有内圆磨具。 主要加工外圆柱表面和锥度不大的圆锥表面。
超硬磨料层是起切削作用的部分，由超硬磨料和结合剂组成。基体是 在磨削中起支托作用的，由金属、电木或陶瓷等材料组成。过渡层用于连 接基体和超硬磨料层，由结合剂构成，有时也可省去。常用的结合剂有树 脂、金属、电镀金属和陶瓷等。
特殊品种的磨具有烧结刚玉磨具和纤维磨具等。烧结刚玉磨 具是用氧化铝微粉和适量的氧化铬混合、成型，在1800℃左右 烧结制成。这种磨具结构紧密，有较高强度，主要用于加工钟 表、仪表等零件。纤维磨具是用含有或粘附有磨料的纤维丝 (如尼龙丝)作原料制成的，它的弹性好，主要用于金属材料及 其制品的抛光。
磨具粒度的选择主要取决于被加工工件的表面光洁度和磨 削生产效率的要求。
不同粒度的磨具使用范围 一般使用范围 重切削铸、锻件去飞边毛刺 粗磨倒角去毛刺
磨具粒度 36#~100# 120#~150#
180#~240#
240#~W20 W20以细
中磨、光整去毛刺
精磨、精整抛光 精细研磨镜面磨削
超硬磨料固结磨具主要是由金刚石、立方氮化硼等与结合剂 固结成的磨具。由于金刚石、立方氮化硼的价格高、具有很好的 耐磨性能，用它们制造的固结磨具与普通磨料固结磨具不同，除 超硬磨料层外，还有过渡层和基体。
3.磨削速度高、磨削温度高
35～50 m/s, 挤压摩擦严重，单位能耗大，砂轮导热性 差,瞬时高温可达800～1000℃，要用切削液。
4.砂轮有自锐性
部分地恢复砂轮的切削能力，仍需对砂轮进行修整。
5.可加工高硬度材料
除加工一般材料外，可加工淬硬钢、耐热钢、硬质合金 等，但不宜精加工韧性较大的有色金属。
包括无心、普通和行星式三种内圆磨。
常带有自动测量装置
2.无心内圆磨床
用外圆定心磨内圆，内外圆同心度高，滚动轴承制造厂用得 多，生产率高。
3.行星式内圆磨床 用于磨削大型箱体零件上的内孔。也可磨削大件上圆形凸台 的外圆。
（三）平面磨床
包括周边磨和端面磨两种
1.周边磨～用盘形砂轮的圆柱面磨削，加工精度高，生产率 低。 2.端面磨～用碗形砂轮或砂瓦的端面磨削，加工精度低，生 产率高。 除以上介绍的磨床外，还有工具磨床、专门化磨床、研磨机、 珩磨机等。
气孔在磨削时对磨屑起容屑和排屑作用，并可容纳冷 却液，有助于磨削热量的散逸。为满足某些特殊加工要求， 气孔内还可以浸渍某些填充剂，如硫黄和石蜡等，以改善 磨具的使用性能。这种填充剂，也被称为磨具的第四要素。
表示普通磨料固结磨具特征的项目有：形状、尺寸、磨料、 粒度、硬度、组织和结合剂。磨具硬度是指磨粒在外力作用下， 从磨具表面脱落的难易程度，它反映了结合剂把持磨粒的强度。 磨具的硬度主要取决于结合剂加入量的多少和磨具的密 度，磨粒容易脱落的表示磨具硬度低；反之，表示硬度高。 硬度的等级一般分为超软、软、中软、中、中硬、硬和超硬 七大级，从这些等级中还可再细分出若干小级。测定磨具硬 度的方法，较常用的有手锥法、机械锥法、洛氏硬度计测定 法和喷砂硬度计测定法。
普通磨料固结磨具是由结合剂将普通磨料固结成一定形状， 并具有一定强度的磨具。 一般由磨料、结合剂和气孔构成，这三部分常称为固结磨 具的三要素。
磨料在磨具中起切削作用。磨料成分的种类包括氧化铝、 碳化硅、陶瓷磨粒和超硬磨料——金刚石和立方氮化硼 (CBN)。 结合剂是把松散的磨料固结成磨具的材料，有无机的和 有机的两类。无机结合剂有陶瓷、菱苦土和硅酸钠等；有机 的有树脂、橡胶和虫胶等。其中最常用的是陶瓷、树脂和橡 胶结合剂。
皮尔14磨具知识
磨具是用以磨削、研磨和抛光的工具。大部分的磨具是用 磨料加上结合剂制成的人造磨具，也有用天然矿岩直接加工成 的天然磨具
磨具在使用过程中，当磨粒磨钝时，由于磨粒自身部分碎 裂或结合剂断裂，磨粒从磨具上局部或完全脱落，而磨具工作 面上的磨料不断出现新的切削刃口，或不断露出新的锋利磨粒， 使磨具在一定时间内能保持切削性能。磨具的这种自锐性，是 磨具与一般刀具相比突出的特点。
特点：结构简单，刚性好，加工精度高，但万能性较差。
（三）无心外圆磨
工件很短（如销钉）无法用顶针顶起，是以工件的外圆面 作定位面的外圆磨床。
无心磨的两种方法： 1.贯穿磨法～工件中心高出e=(15~25%)D工件， 导轮用橡胶和树脂作磨粒粘结剂，摩擦系数 大，工件随导轮转，速度相同，且磨粒粒度 细不产生磨削。 砂轮转速快，与工件有相对运动，产生磨 削。
5）径向进给量和光磨次数
粗糙度值增大；光磨次数增多，粗糙度值减小
6）圆周进给速度和轴向进给量↑粗糙度值增大
7）冷却润滑液
降低表面粗糙度值
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（2）表面层材料的金相组织变化
切削加工时切削热大部分被切屑带走对金相组织影响小， 磨削时工件温升高引起金相组织显著变化 磨削过程中所消耗的能量几乎全部转变为磨削热。试验 研究表明，根据磨削条件的不同，磨削热约有60～85％进入 工件，10～30％进入砂轮，0.5～30％进入磨屑，另有少部 分以传导、对流和辐射形式散出。磨削时每颗磨粒对工件的 切削都可以看作是一个瞬时热源，在热源周围形成温度场。 磨削区的平均温度约为400～1000℃，至于瞬时接触点的最 高温度可达工件材料熔点温度。磨粒经过磨削区的时间极短 一般在0.01～0.1毫秒以内，在这期间以极大的加热速度使工 件表面局部温度迅速上升，形成瞬时热聚集现象会影响工件 表层材料的性能和砂轮的磨损。
第二节 M1432B型万能外圆磨床
M1432B型万能外圆磨床传动系统图
砂 轮 主 轴 结 构 图
内圆磨头结构图
磨削淬火钢时可能产生三种烧伤： 1）回火烧伤 2）淬火烧伤 3）退火烧伤 马氏体转变成索氏体或屈氏体 表层二次淬火马氏体下层回火组织 表层产生退火组织表面硬度
改善磨削烧伤的途径：
1）选择硬度较低的砂轮，选有一定弹性的结合剂
2）合理选择磨削用量 3）改善冷却条件
磨床
第一节 概述
一、磨床的特点：
1.使用磨料、磨具（如砂轮、砂带、油石、研磨料等）为工具， 进行切削加工。
人类开始应用是天然的磨石，在1872年，在美国出现了用天 然磨料与粘土相结合烧成的陶瓷砂轮；1900年前后，人造磨料问 世，采用人造磨料制造的各种磨具相继产生，为磨削和磨床的快 速发展创造了条件。此后，天然磨具在磨具中所占比例逐渐减少。 磨具按其原料来源分，有天然磨具和人造磨具两类。 机械工业中常用的天然磨具只有油石。 人造磨具按基本形状和结构特征区分，有砂轮、磨头、油石， 砂瓦(以上统称固结磨具)和涂附磨具五类。 固结磨具按所用磨料的不同，可分为普通磨料固结磨具 和超硬磨料固结磨具。前者用刚玉和碳化硅等普通磨料，后 者用金刚石和立方氮化硼等超硬磨料制成。此外，还有一些 特殊品种，如烧结刚玉磨具等。
磨削过程及磨削机理
一、磨削过程及切屑形成机理 磨粒微小切削刃不规则，磨削过程复杂 磨粒形状、大小各异，一般 都有钝圆半径，磨粒以较大
的负前角进行切削。 切削刃排列不规则，随机
分布状态。
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。
6.加工工艺范围广泛
可加工外圆面、内孔、平面、螺纹、齿形等成形面，
不仅用于精加工，也可用于粗加工、毛坯去皮加工。
（2）磨削加工影响表面粗糙度的因素
1）砂轮的粒度
磨粒越细表面粗糙度值越小 硬度适当表面粗糙度值小 微刃性等高性好粗糙度值小
2）砂轮的硬度
3）砂轮的修整
4）磨削速度
提高磨削速度粗糙度值小
径向进给量增加，
（1）磨外圆
加工所需的运动 砂轮主运动 n 工件的圆周进给运动 f1 工件的纵向进给运动 f2
砂轮的横向切入运动 c
（2）磨长圆锥面 外圆磨床工作台分两层，上工作台相对下工作台调整至一定的 角度位置（不超过±7°)机床运动与（1）相同，但工件回转中心 线与工作台纵向进给方向不平行，故磨削出来的是圆锥面。
根据条件不同，磨粒的切削过程的3个阶段可以全部存在，也 可以部分存在。磨屑的形状有带状、挤裂状和熔融的球状等，可 据此分析各主要工艺参数、砂轮特性、冷却润滑条件和磨料的性 能等对磨削过程的影响，从而寻求提高磨削表面质量和磨削效率 的措施
二、磨削加工的特点
1.磨削过程复杂，单位磨削力很大 磨粒形状及分布不合理，切削厚度小，挤压摩擦严重， 单位能耗大。 2.切深抗力大 磨粒负前角， Fp/Fc＝2～3, 系统弹性变形， 最后进行几次 光磨。
导轮中心线倾斜α角，导轮与工件接触处的 线速度f分解出f2，带动工件贯穿磨削区。
导轮表面为回转双曲面，保证导轮、工件为直线接触， 适宜加工无纵向槽的圆柱表面。
2.切入磨法
工件无轴向进给运动，由砂轮横向 切入。
导轮轴相对于砂轮轴倾斜30分，使 工件轴向定位。 适宜加工无纵向槽的成型回转表面。
（二）内圆磨床 1.普通内圆磨床