磨削加工

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。
砂轮特性及用途选择5—砂轮的组织
组织号
0
1
2
3
4
5
6
7 48
8
9
10
11
12 13 14 38 36 34
磨粒率 62 60 58 56 54 52 50 (%) 分类 紧密类 中等
46 44 42 40
疏松类
用途
磨削热 成型磨削, 精密 磨削淬火钢, 刀具 磨削韧性大而硬度不 敏性大 磨削 刃磨 高材料 的材料
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
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
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
碗形砂轮
碟形砂轮
BW
D
刃磨刀具，磨导轨
磨齿轮，刃磨铣刀、拉 刀、铰刀 32
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。
磨料
微粉<63μm
磨粒粒度号越大越细， 微粉粒度号越小越细。
砂轮特性及用途选择—粒度
类 别
粒度号
适用范围
8# 10# 12# 14# 16# 20# 22# 荒磨 24# 30# 36# 40# 46# 一般磨削,加工表面粗糙度可达Ra0.8m 磨 54# 60# 70# 80# 90# 100# 半精磨,精磨和成型磨削,加工表面粗糙度 粒 可达Ra 0.8~0.16μm 120# 150# 180# 220# 240# 精磨, 精密磨, 超精磨,成型磨,刀具刃磨,珩 磨
28
树脂
B
橡胶
R
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。
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。
橡胶结合剂
高速磨削或磨槽
砂轮特性及用途选择—结合剂
名称 代号
特
性
适用范围
陶瓷
V
耐热,耐油和耐酸,碱的侵蚀, 除薄片砂轮外,能制成各种砂轮 强度较高,较脆 强度高,富有弹性,具有一定 荒磨砂轮,磨窄槽,切断用砂轮, 抛光作用,耐热性差,不耐酸 高速砂轮,镜面磨砂轮 碱 强度高,弹性更好,抛光作用 磨削轴承沟道砂轮,无心磨导轮, 好,耐热性差,不耐油和酸,易 切割薄片砂轮,抛光砂轮 堵塞
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。）
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。
氧 化 物
棕刚玉 白刚玉 铬刚玉 黑碳化 硅 绿碳化 硅 碳化硼
人造金 刚石 立方氮 化硅
A WA PA
棕褐色 白色 玫瑰红色
硬度较低 , 韧性 较好 较 A 硬度高 , 磨 粒锋利,韧性差 韧性比WA好
碳 化 物
C GC BC
比刚玉类硬度 高,导热性好,但 黑色带光泽 韧性差 绿色带光泽 较C硬度高, 导 热性好 , 韧性较 差 白,淡绿, 黑色 棕黑色
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）
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
砂轮特性及用途选择—硬度
等级
超软
软
中软
中
中硬
硬
超硬
代号 D E
F G
H
J
K
L
M
N
P
Q
R
S
T
Y
选择
磨淬硬钢选用L~N,磨淬火合金钢选用H~K,高表面质量磨削时选用 K~L,刃磨硬质合金刀具选用H~J
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2. 砂轮的特性及选用
2）砂轮硬度 砂轮硬度选择原则：
外圆磨床
头架
工作台
内圆 磨具
横向进 砂轮架 给机构
尾座
床身
纵向 进给 手柄
横向 进给 手柄
脚踏操 作板
M1432B万能外圆磨床
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
M1432B型万能外圆磨床典型加工示意图
内圆磨床
头架 砂轮架
工作台
滑 鞍
床身
普通内圆磨床的磨削方法
W63 W50 W40 W28 精磨, 精密磨, 超精磨,珩磨,螺纹磨 微 W20 W14 W10 W7 W5 W3.5 超精密磨,镜面磨,精研,加工表面粗糙度可 达Ra 0.05~0.012μm 粉 W2.5 W1.5 W1.0 W0.5
25
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
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。
主要加工范围及方法
磨削加工特点
（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。
磨床
概念：用磨料磨具（砂轮、砂带、油石和研磨料 等）为工具进行切削加工的机床，统称为磨床。 常用的磨床有： 外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、无心磨床等。
二、磨具的特性及其选用
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
平面磨床
平面磨床 的磨削方法
矩台周磨
圆台周磨
矩台端磨
圆台端磨
床鞍 砂轮架
立柱
工作台
床身
卧轴矩台平面磨床
砂轮架 立柱
工作台
床身
立轴圆台平面磨床
无心磨床
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。
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常用砂轮的形状、代号及用途举例
砂轮种类 平形砂轮 形状代号 P 断面形状 主要用途 磨外圆、内圆，无心磨， 刃磨刀具等
双斜边砂轮 双面凹砂轮
切断砂轮 (薄片砂轮) 筒形砂轮 杯形砂轮
OSX PSA
PB N B
磨齿轮及螺纹
磨外圆，刃磨刀具，无 心磨 切断及切槽 端磨平面 磨平面、内圆，刃磨刀 具
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。
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
• • • • • 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. 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
外圆磨床有： 普通外圆磨床、万能外圆磨床和无心磨床。 平面磨床有： 卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆 台平面磨床、立轴圆台平面磨床。
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: 最大磨削直径的十分之一。
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
砂轮特性及用途选择—磨料
系 别 名称 代号 颜色 性 能 适 用 范 围 磨削碳素钢,合金刚, 可锻铸铁与青铜 磨削淬硬的高碳钢,合 金钢,高速钢,磨削薄 壁零件,成形零件 磨削铸铁,黄铜,耐火 材料及其它非金属材 料 磨削硬质合金,宝石, 光学玻璃 研磨硬质合金
1）磨削力的主要特征
切向力Fc
径向力Fp
轴向力Fa ★
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）
超 硬 磨 料
D CBN
研磨硬质合金 , 光学 硬度最高 , 耐热 玻 璃 , 宝 石 , 陶 瓷 等 高 性较 硬度材料 硬 度 仅 次 于 D 磨削高性能高速钢,不 韧性较D好 锈钢,耐热钢及其它难 20 加工材料
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。
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
பைடு நூலகம்
工件轴向进给运动
fa mm/ r 或 mm/st
径向进给量