第十二章 磨 削 金属切削原理第2版华中科技大学出版社

3. 强力磨削（缓进给大切深）
以大的径向进给量和很低的工作台进给速度 进行磨削。
单个磨粒的切削厚度大为减少，因而作用在 每个磨粒上的力也减少。
特点： 1）生产率高； 2）扩大磨削工艺范围； 3）不易损伤砂轮； 4）精度稳定； 5）磨削力和磨削热大。
4. 砂带磨削
特点： 1）设备简单； 2）生产率高； 3）加工质量好； 4）能磨削复杂平面。
在机械加工中，常用的砂轮硬度是： 软2（H）至中2（N）
（5）组织—反映磨粒、结合剂、气孔三者之 间的比例关系。
Vs Vk Vp VB
砂轮的总体积 磨料体积 气孔体积 结合剂体积
（六）形状 尺寸
2. 砂轮标志 A 60 S V 6 P 300 × 30 × 75
磨 料
粒 硬 结 组形 度 度 合 织状
5. 磨削裂纹—加工表面因局部瞬时高温和随即急 剧冷却所产生的热应力而出现的裂纹。
6. 磨削力
沿砂轮径向的法向磨削力Fp； 沿砂轮切向的切向磨削力Fc； 沿砂轮回转轴线方向的轴向磨削力Ff（可不计）。
磨削力基本特征 1）单位磨削力值很大 由于磨粒几何形状的随
机性和几何参数的不合理，使单位磨削力值很大。 2）三项分力中背向力最大 正常磨削条件下，
≤ 40μm，显微镜分析法 选择的准则：
粗磨用颗粒较粗的磨粒，以提高生产率； 精磨用颗粒较细的磨粒，减小已加工表面粗 糙度； 工件材料软、塑性大和磨削面积大时， 为避免堵塞砂轮，采用较粗的磨粒。
60号-每英寸 （25.4mm） 长度上有60 个孔眼的筛
网
（3）结合剂—将磨粒结合起来，使砂轮具有一 定的强度、 气孔、硬度和抗腐蚀、抗潮湿的 性能。
（4）硬度—指砂轮上磨粒受力后自砂轮表层脱 落的难易程度，也反映磨粒与结合 剂的粘固程度。
结合剂体积每增加1.5%,砂轮硬度将增加一级。
选得太软，会使磨粒脱落得太快而不能充分发 挥其切削作用。
选得太硬，会使磨钝了的磨粒不能及时脱落， 因而产生大量磨削热，造成工件烧伤。
◆参照原则
• 工件材料硬，砂轮硬度应选的软些；（防烧伤） • 砂轮与工件的接触面积大时，选软砂轮；（防磨屑堵塞） • 精磨和成形磨削，选硬的砂轮；（保持形状精度） • 半精磨和粗磨，选软的砂轮；（防工件发热烧伤） • 磨削有色金属等软材料，选软的砂轮。（防磨屑堵塞）
Vw 15 ~ 85m / min（粗加工）、15 ~ 50m / min（精加工） ap 0.01 ~ 0.07mm（粗磨）
ap 0.0025 ~ 0.02mm（精磨）
(0.3 ~ 0.85)b（s 粗磨）、（0.1 ~ 0.3）b（s 精磨）
三、优秀磨削形式
1. 砂轮修整（高精度小粗糙度磨削）
砂轮—用结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、 干燥、焙烧及车整而成，具有很多气孔，而用磨 粒进行切削的工具。
1. 影响因素 （1）磨料
切削作用，高硬度、耐磨、 韧性强、适当的脆性 •氧化系磨料：刚玉（Al2O3） •碳化物系磨料：SiC、BC •高硬磨料：人造金刚石、立方氮化硼
（2）粒度—表Fra Baidu bibliotek磨粒的大小 颗粒上的最大尺寸＞40μm，机械筛分法
头架
内圆磨具 砂轮架 横向进给机构 工作台
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
主运动； 径向进给运动； 轴向进给运动； 工件圆周（或直 线）运动。
二、砂轮的特性及其选择
特点：
1）磨粒微刃数多且等高性好，能切下均 匀细微切屑；
2）借助半钝化状态的微刃对工件表面的 摩擦抛光作用。
2. 高速磨削 （45m/s以上）
砂轮速度提高后，使单位时间内通过磨削区 的磨粒增加。若进给量保持与普通磨削时相同， 则高速磨削时每颗磨粒切削厚度变薄，同时使每 颗磨粒的负荷减小。
特点： 1）生产率高； 2）砂轮使用寿命提高； 3）可提高精度 减小磨削表面的粗糙度； 4）改善磨削表面质量。
第十二章 磨 削
一、 砂轮特性及其选择
二、 磨削机理
重点和难点： 掌握砂轮的特性，对磨削过程有
初步认识。
一、概述
磨削—用带有磨粒的工具来对工件进行加工的 方法。
加工精度：IT5～IT6 加工粗糙度：Ra1.25～0.01μm 加工范围：淬硬钢、耐热钢、特殊合金材料、
石材 加工形式：外圆磨、平面磨、齿面磨、螺纹磨
3）切削阶段——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。
二、磨削影响因素
1.磨削过程的理论分析
2. 砂轮表面的形状：
3. 残余应力—相变引起金相组织的体积变化、温 度引起的热胀冷缩及塑性变形的综合结果。
4. 磨削烧伤—由磨削热引起的、在加工表面瞬间 发生的氧化变色现象。
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（选硬度较软，组织疏松砂轮） 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）
Vs 30 ~ 35m / s（一般）、45 ~ 100m / s（高速）
Fp/Fc的比值约为2.0～2.5。直接影响工艺系统变形 和加工精度。
3）磨削力随不同的磨削阶段而变化 4）磨削力的构成 在磨削力的构成中，材料剪 切所占比重较小，而摩擦所占比重较大，可达70%～ 80%。
Fc

CFVwx
f
y
a
z p
9.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
特点：刀尖过渡圆弧比较大 切削时为负前角
负前角切削时对金属的挤压
（2）磨屑的形成过程
三区：滑擦 削
刻划
切
1）滑擦阶段——在工件表面滑擦而过，并未切削工件，工件 仅产生弹性变形。摩擦作用产生大量的热能使工件温度升高。
2）刻划阶段——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。
剂
外 径
厚
内
度
径
棕 刚 玉
硬
磨 料 占
平 径
陶总
瓷体
50 1
％
三、磨削过程
1. 磨削的特点 （1）磨削速度高； （2）冷硬程度大、能量消耗大； （3）单颗磨粒切削厚度极小，
单位磨削力大； （4）背向磨力大； （5）磨粒有自砺性； （6）砂轮表面磨粒分布是随机的。
2.磨粒切削过程（单个）
（1）磨粒的形状