第10章 磨削加工技术

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1)磨削力的主要特征
切向力Fc
径向力Fp
轴向力Fawk.baidu.com★
其中径向力最大,直 接影响工艺系统变形 和加工精度。
4. 磨削力和磨削温度
2)磨削热
磨削产生的高温是产生磨削表面烧伤、残余应力 和表面裂纹的原因。 表面烧伤:指磨削过程中磨削表面层金属在高温下产 生相变,从而其硬度与塑性发生变化的现象。 避免烧伤的措施: ①合理选用砂轮(可选硬度较软,组织疏松的砂轮) ②合理选择磨削用量(提高圆周进给速度和轴向进给 量,减少工件与砂轮接触时间。) ③采用良好的冷却措施(加大冷却液流量)
3. 砂轮的型号、代号、标记和尺寸
形状—尺寸—磨料—粒度号—硬度—组织号—结合 剂—最高线速度
形状 白刚玉 硬度 结合剂
例: P300×30×75WA60L6V35
外径×厚度×内径
粒度号 组织号 最高 线速度
砂轮的标志方法
按GB2484—84规定,标志顺序如下:磨具形状、尺 寸、磨料、粒度、硬度、组织、结合剂和最高线速 度。砂轮标志方法见示例:
端面磨削:
砂轮端面为磨削工作面, 接触面大,发热多,排屑及 冷却条件差,工件受热变形 大,砂轮磨损不均匀,加工 精度差,生产效率高。
4、无心磨削
无心磨削是工件不定中心的磨削,有无心外圆磨 削和无心内圆磨削两种。 (1)工作原理 工件放在砂轮和导轮之间,以被磨削表面为基准, 支承在托板上。砂轮通过摩擦力带动工件转动,导 轮靠摩擦力旋转,砂轮与工件间有很大的速度差而 产生磨削作用。工件中心须高出砂轮与导轮中心连 线,这样工件与砂轮和导轮的接触点不对称,从而 使工件上的凸点在多次转动中逐渐磨圆。
4)砂轮的结合剂
陶瓷结合剂
取决于磨削速度
价格便宜,耐酸、耐 碱,用的最多,使用 90%以上
结 合 剂
树脂结合剂
VC>35m/s
橡胶结合剂
高速磨削或磨槽
2. 砂轮的特性及选用
5)砂轮的组织 取决于容屑空间
砂轮组织号用来表示砂轮结构紧密程度,是磨 粒在磨料中占有体积的百分数。
选择原则: 一般选用中等组织号的砂轮。
选择原则:
工件材料软——硬砂轮 (磨有色金属除外) 工件材料硬——软砂轮
2. 砂轮的特性及选用
2)砂轮硬度 砂轮硬度选择原则:
• • • • • 磨削硬材,选软砂轮;磨削软材,选硬砂轮; 磨导热性差的材料,不易散热,选软砂轮以免工 件烧伤;磨有色金属,选较软的砂轮; 砂轮与工件接触面积大时,选较软的砂轮; 成形磨精磨时,选硬砂轮;粗磨时选较软的砂轮。
2)加工精度高,其中尺寸精度可达IT5-IT6,形状精 度也比较好,表面粗糙度Ra1.25-0.16μm ; 3)不能加工断续表面,如花键、单键槽表面。
4)只能加工尺寸较小形状简单的零件。
砂轮磨损形式
• 1)磨粒变钝 • 2)磨粒溃落 • 3)表面堵塞 • 4)轮廓失真
五、磨床
磨床是用磨料磨具(砂轮,砂带,油石和 研磨料)为工具进行切削加工的机床。广 泛用于零件的精加工,尤其是淬硬钢件,高 硬度特殊材料及非金属材料(如陶瓷)的精 加工。 磨床种类很多,其主要类型有:外圆磨 床,内圆磨床,平面磨床,工具磨床,刀具 和刃具磨床及各种专门化磨床.如曲轴磨 床、凸轮磨床、齿轮磨床、螺纹磨床等。。 此外还有珩磨机,研磨机和超精加工机床 等。
磨料
微粉<63μm
磨粒粒度号越大越细, 微粉粒度号越小越细。
2. 砂轮的特性及选择
3)磨料粒度
取决于加工表面的粗糙度的要求
选择原则:
加工表面粗糙度值越大 →选用越粗的磨料
加工表面粗糙度值越小 →选用越细的磨料 砂轮速度高或与工件接触面大时用粗磨料 磨软材料用粗磨料,磨硬材料用细磨料
2. 砂轮的特性及选用
各种表面:内外圆表面、圆锥面、平面、齿面、螺旋面 各种材料:普通塑性材料、铸件等脆材、淬硬钢、硬质 合金、宝石等高硬度难切削材料。 (3)磨削速度高、耗能多,切削效率低,磨削温度 高,工件表面易产生烧伤、残余应力等缺陷。 (4)砂轮有一定的自锐性。
磨削加工
• 磨削是一种精加工方法。 • 可加工高硬度材料。 • 可加工各种表面。
2. 砂轮的特性及选用
5)砂轮的组织 取决于容屑空间
组织反映砂轮中磨料、结合剂和气孔三者体积的 比例关系,即砂轮结构的疏密程度,分紧密、中等、 疏松三类13级。 紧密组织 成形性好,加工质量高,适于成形磨、 精密磨削和强力磨削。 中等组织 适于一般磨削工作,如淬火钢、刀具刃 磨等。 疏松组织 不易堵塞砂轮,适于粗磨、磨软材、磨 平面、内圆等接触面积较大时,磨削热敏感性强的材 料或薄件。
三、磨削过程
2)耕犁阶段(刻划阶段) 磨粒切入工件,在工件上耕犁出沟槽,工件产生塑 性变形,表层产生变形强化。 3)切削阶段 磨粒切入工件 ,使被挤压金属产生剪切滑移形成切 屑。这一阶段以切削为主,也有表层变形强化。
3、磨削的三个阶段: 初磨阶段:由于工艺系统弹性变形,实际磨削深度小
于进给量。
稳磨阶段:实际磨削深度等于进给量。
1、外圆磨床
主要用于磨削内,外圆柱和圆锥表面,也能磨阶梯 轴的轴肩和端面,可获得IT6-IT7及精度Ra在1.25-0.08μm之间。 外圆磨床的主要类型有:普通外圆磨床、万能外 圆磨床,无心外圆磨床、宽砂轮外圆磨床和 端面外 圆磨床等 。主参数: 最大磨削直径。 万能型外圆磨床加工各种典型表面时,机床各部 件的相对位置关系和所需要的各种运动: 磨外圆砂轮的旋转运动N砂;磨内孔砂轮的旋转 运动N内;工件旋转运动N周;工件纵向往复运动F 纵;砂轮横向进给运动f横(往复纵磨时是周期的间 歇运动;切入磨削时 是连续进给运动)。此外,机 床还有两个辅助运动:砂轮架的横向快速进退运动; 尾架套筒的伸缩移动。
无心外圆磨削
1、砂轮;2、托板;3、导轮;4、工件;5、挡块
(2)磨削方式
无心外圆磨有两种方式:贯穿磨削法(纵磨法) 和切入磨削法(横磨法)。 贯穿磨削:导轮轴线在垂直平面内倾斜一个角度, 工件从前面推入两砂轮之间,在导轮与工件间的水 平摩擦力的作用下,沿轴向移动,完成纵向进给。 (适用于不带凸台的圆柱形工件,磨削长可大于或 小于磨轮宽度,效率高。)
横磨法:磨外圆时,工件不作纵向进给,砂轮以缓慢的 速度连续或断续地沿工件径向作横向进给。 (砂轮宽度大于磨削宽度,适于成形磨削,一次行程完 成磨削加工全过程,效率高。磨削力大,磨削热集中。)
2、内圆磨削
磨内孔视频
主运动——砂轮旋转 进给运动——工件旋转作圆周进给,工件或砂轮纵向 往复移动和横向进给运动。 工艺范围:通孔、盲孔、孔口端面
2. 砂轮的特性及选用
砂轮由磨料、结合剂及气孔组成。 砂轮特性决定于 磨料,粒度,结合 剂,硬度,组织及形状尺寸。
主要起切削作用
主要起容屑和冷却作用
主要起粘接作用
2. 砂轮的特性及选用
1)砂轮的磨料 取决于工件材料的硬度
棕刚玉 白刚玉 络刚玉 黑色碳化硅 绿色碳化硅 碳化硼
磨料应有锋利的形状、高硬度和热硬性、适当的坚韧性。 氧化物 磨削碳钢、合金钢、 通用高速钢 磨削硬铸铁、硬质 合金、非铁金属 磨削硬脆材料、硬 质合金、宝石、高 温合金
磨 料
碳化物 超硬磨料
人造金刚石
立方氮化硼
2. 砂轮的特性及选用
2)砂轮硬度 由结合剂的强度和数量决定
指砂轮工作时在磨削力作用下磨粒脱落的难易程度。 取决于结合剂的结合能力及所占比例,与磨料硬 度无关。硬度高,磨料不易脱落;硬度低,自锐性好。 硬度分7大级(超软、软、中软、中、中硬、硬、 超硬),16小级。
2、内圆磨削
内圆磨削特点:
1、砂轮直径小,容易磨钝,需经常修整和更换。 2、为保证磨削速度,砂轮转速要求高。 3、砂轮轴细小,悬伸长度大,刚性差,磨削时易 弯曲和振动,加工精度 和表面粗糙度难于控制。
磨平面视频
3、平面磨削
周边磨削:
砂轮周边为磨削工作面, 接触面小,发热小,排屑及 冷却条件好,工件受热变形 小,砂轮磨损均匀,加工精 度高,生产效率低。
2. 砂轮的特性及选用
3)磨料粒度 取决于加工表面的粗糙度
以刚能通过的那一号筛网的网号来表示磨料的粒度。 微粉的粒度号:磨粒的直径<63um时,用磨粒最大尺 寸表示。如W20表示磨粒的直径在20~14um。 粗磨用粗粒度,精磨用细粒度;当工件材料软,塑 性大,磨削面积大时,采用粗粒度,以免堵塞砂轮烧伤 工件。 磨粒
三、磨削过程
1.砂轮工作表面的形貌特征
1)磨粒在砂轮工作表面上是
随机分布的; 2)每一颗磨粒的形状和大小 都是不规则的。
三、磨削过程
1.砂轮工作表面的形貌特征
三、磨削过程
2. 磨屑的形成过程
单个磨粒的磨削过程分为三个 阶段: 1)滑擦阶段 磨粒只是在工件表面滑擦而过, 并未切削工件,工件仅产生弹 性变形。这一阶段由于摩擦作 用产生大量的热能使工件温度 升高。
工作台 头架
内圆磨具
砂轮架
横向进给机构
尾座
床 身
横向进给手柄
脚踏操作板
万能外圆磨床外观图
磨削外圆柱面
扳转工作台磨削长圆锥面
扳转砂轮架磨削短圆锥面
扳转头架磨削内圆锥面
M1432A型万能外圆磨床典型加工示意图
无心外圆磨床外观图
卧轴矩台式磨床
立轴圆台式磨床
作业:
1、简述磨削加工的特点和提高表面质量的措施。
PB 400×40×60 A 60 L 5 B 35
最高工作线速度(m / s) 树脂结合剂 5号组织 硬度中软2
60号粒度
磨料(棕刚玉) 内径d=60mm 厚度H=40mm 外径D=400mm 形状代号薄片
砂轮的修整
磨损表现为磨耗磨损和破碎磨损。自锐性有限, 应及时修整,保证砂轮有合理使用寿命,否则引起 振动、Ra值增大、表面烧伤或裂纹等。 砂轮修整除用于磨损砂轮外,还用于以下场合: ①砂轮被切屑堵塞; ②部分工材粘结在磨粒上; ③砂轮廓形失真; ④精密磨中的精细修整等。 常用修整工具是单颗粒金刚石。
切入磨削:将工件放在托板和导轮之间,使磨削砂 轮横向切入进给,来磨削工件表面。导轮中心线需 偏转一个很小的角度(约定30′)使工件在微小轴 向摩擦力的作用下紧靠挡块,得到可靠的轴向定位。
外圆无心磨削方法特点:
1)工件不需打中心孔,支承刚性好,磨削余量小而均 匀,生产率高,易实现自动化,适合成批生产;
光磨阶段:
进给停止,由于工艺 系统弹性恢复,实际 磨削深度并不为零, 增加磨削次数,磨削 深度逐渐趋于零,工 件的精度和表面质量 逐渐提高。
磨削规律的应用
在开始磨削时,采用较大的径向进 给量,压缩初磨和稳定阶段,以提高 生产效率;适当增长光磨时间,可更 好地提高工件的表面质量。
4. 磨削力和磨削温度
四、磨削加工类型与运动
常用的磨削方法:
外圆磨削
平面磨削
内圆磨削
成型磨削
无心外圆磨削
四、磨削加工类型与运动
纵磨法磨外圆
周边磨削平面
磨削的主运动
vc
do no
1000
m/s
工件的切向进给运动
VW m / s 或m/min
工件轴向进给运动
fa mm/ r 或 mm/st
径向进给量
磨削加工技能视频
二、磨具的特性及其选用
1、磨具的类型 普通磨具:用刚玉类、碳化硅类、碳化硼类磨料 制成的磨具。 超硬磨具:用金刚石、立方氮化硼等高硬度磨料 制成的磨具。 固结磨具:砂轮、油石、砂瓦、磨头、抛磨块 涂附磨具:砂布、砂纸、砂带 研磨膏:由磨料和研磨抛光液组成的抛光剂。
二、磨具的特性及其选用
磨削加工
教学目的:
通过本节课的学习,掌握磨削的特点, 了解磨床的主要类型及特点,能根据工件 形状、材料、精度等方面的要求,合理地 选择磨削方法及磨具。
重点和难点:
磨具的选用、常见磨削加工的类型和特点。
一、磨削加工特点
(1)加工余量少,加工精度高。一般磨削可获得 IT5~7级精度,表面粗糙度可达Ra0.2~1.6um 。 (2)磨削加工范围广
fr mm
1、外圆磨削
磨外圆视频
主运动——砂轮旋转 进给运动——工件旋转、移动 吃刀运动——砂轮、工件的相对径向移动
工艺范围:圆柱面、圆锥面、轴肩端面、球面、特殊形状回转面
1、外圆磨削
外圆磨削按不同的进给方向分为纵磨海参和横磨法。 纵磨法:磨外圆时,工件同时作圆周进给和沿轴向作纵 向进给,每单行程或往复行程终了,砂轮作周期的横向 进给。(磨削力小,散热条件好,运用广泛)
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