第七章 磨削加工(机制)

动画13 动画13 无心外圆磨削
图9 无心外圆磨削的加工示意图
特点
动画13 动画13 无心外圆磨削
无心外圆磨削机床调整费时，不能磨削断续表面(如带有长键 由于工件夹在两个砂轮之间，不会因磨削力而被顶弯，有利于 无心外圆磨削时，工件不需打中心孔，安装方便，可连续加工， 槽或平面的外圆面)，因为导轮无法使这种零件旋转。 保证工件的直线性，尤其是对细长轴类零件，优点更为突出。 易于实现自动化，生产率高。
选粒度小(颗粒粗)的砂轮，一般选： 选粒度小(颗粒粗)的砂轮，一般选：12#～36#。 精磨加工 目的在于减小已加工表面粗糙度。 目的在于减小已加工表面粗糙度。 选粒度大(颗粒细)的砂轮，一般选: 选粒度大(颗粒细)的砂轮，一般选: 46#～100#， 精磨选120 超精磨用W28 W5。 W28～ 精磨选120#～280#，超精磨用W28～W5。 用选粒度小(颗粒粗)的砂轮。 磨软而韧的金属 用选粒度小(颗粒粗)的砂轮。 减少同时参加磨削的磨粒数，避免砂轮过早堵塞； 1）减少同时参加磨削的磨粒数，避免砂轮过早堵塞； 磨削发热小，工件表面不易烧伤。 2）磨削发热小，工件表面不易烧伤。 用粒度大(颗粒细)的砂轮，增加参加磨削的磨粒数， 磨硬而脆的金属 用粒度大(颗粒细)的砂轮，增加参加磨削的磨粒数， 提高生产率。 提高生产率。
动画8 动画8
纵磨法
2）转动工作台磨长圆锥面
特点： 特点 ： 用转动工作台法磨长圆锥面，机床调整方便，工件装夹 简单，精度容易控制，加工质量好。
动画9 动画9
转动工作台用纵磨法磨长圆锥面
3）转动头架磨外圆锥面
用途： 用途：磨削锥度较大和长度较短的工件。
动画10 扳转头架磨短圆锥面 10
4）转动砂轮架横磨圆锥
动画5 动画5 深磨法
4）综合磨法 ）
先用横磨法将工件表面分段进行粗磨，相邻两端有5～10mm 的搭接，工件上留下0.01～0.03mm的余量，然后用纵磨法进行精 磨。此法综合了横磨法和纵磨法的优点，生产率比纵磨法高，精 度和表面质量比横磨法高。
动画6 动画6
综合磨法
2.在万能外圆磨床上磨外圆 2.在万能外圆磨床上磨外圆
第七章 磨削加工
基本要求与重点
1.了解磨削加工的基本原理， 1.了解磨削加工的基本原理，掌握砂轮的特性 了解磨削加工的基本原理 及其使用选择； 及其使用选择； 2.掌握合理选择磨削用量的基本原则与方法； 2.掌握合理选择磨削用量的基本原则与方法； 掌握合理选择磨削用量的基本原则与方法 3.掌握各种磨削方式的工艺特点及机床类型； 3.掌握各种磨削方式的工艺特点及机床类型； 掌握各种磨削方式的工艺特点及机床类型 4.了解M1432A型万能外圆磨床的用途、传动系. 4.了解M1432A型万能外圆磨床的用途、传动系. 了解M1432A型万能外圆磨床的用途 统及其主要结构； 统及其主要结构； 5.了解表面光整加工方法和原理。 5.了解表面光整加工方法和原理。 了解表面光整加工方法和原理
图2 砂轮磨削示意图
单颗粒金刚石修整器
静止型修整器 修整器 运动型修整器
多颗粒片状金刚石修整器 金刚石笔修整器 金刚石滚轮 滚压钢片修整器
修整方法
图5 车削法
图6 滚压法
图7 磨削法
§7-3 磨床的基本运动及其特点
一、机床的基本运动
1.成形运动 1.成形运动
砂轮的旋转运动 工件的旋转运动 工作台的直线往复运动
磨削时，工作台不能作纵向进给，只能用砂轮的横向进给 来磨削；且工件的圆锥母线长度应小于砂轮的宽度。
动画11 扳转砂轮架用横磨法磨短圆锥面
5）用内圆磨装置转动头架磨内圆锥
在万能外圆磨床上装有内圆磨装置，内圆磨装置用于支撑磨 内孔的砂轮主轴部件，由单独的电机驱动，不用时可以翻转到砂 轮架的上方。
动画12 扳转头架用内圆磨装置磨内圆锥面
5. 组织
定义：砂轮中磨料、结合剂和气孔三者间的体积比例关系。 定义：砂轮中磨料、结合剂和气孔三者间的体积比例关系。 种类：紧密、中等和疏松三大类。 种类：紧密、中等和疏松三大类。 常用类型：中等组织（组织号4 常用类型：中等组织（组织号4～7）的砂轮。 的砂轮。
图4 砂轮组织
二、砂轮的使用和选择
动画3 动画3
纵磨法
2）横磨法 ）
机床运动： 机床运动 ： 工件不作纵向往复运动， 而是砂轮作慢速的横向进给。 特点： 特点 ： 砂轮宽度上的全部磨粒都参 加了磨削，生产率高；工件无纵向移 动，砂轮的外形直接影响了工件的精 度；磨削力大、磨削温度高，工件易 发生变形和烧伤，加工的精度和表面 质量比纵磨法要差。 用途： 用途 ： 适用于加工批量大、刚度好 的工件，尤其适用于成形磨削。
1）纵磨法 机床运动： 机床运动：磨削时，砂轮高速旋转为主运动，工件旋转为圆周 进给，磨床工作台作往复直线运动为纵向进给。每当工件一次往复 行程终了时，砂轮作周期性的横向进给。
特点： 特点 ： 纵磨法的磨削力小，磨削热少，散热条件好；砂轮沿 进给方向的后半宽度，等于是副偏角为零度的修光刃，光磨次数 多。工件加工精度高，表面粗糙度小。 用途： 用途 ： 可用一个砂轮磨削各种不同长度的工件，适应性强。 广泛用于单件小批生产，特别适用于细长轴的精磨。
硬度 4.硬度
定义： 定义：砂轮工作表面的磨粒在磨削力的作用下脱落的 难易程度。 难易程度。 等级：超软→ 等级：超软→软→中软→中→中硬→硬→超硬。 中软→ 中硬→ 超硬。
表3 砂轮硬度等级
砂轮硬度的选择 磨削硬材料（如淬硬钢、硬质合金等) 选用软砂轮。 磨削硬材料（如淬硬钢、硬质合金等)，选用软砂轮。 因为砂粒磨钝快，希望及早脱落。 因为砂粒磨钝快，希望及早脱落。 磨削软材料时，用硬砂轮。 磨削软材料时，用硬砂轮。 磨特别软的材料（如紫铜等），选用软砂轮， 磨特别软的材料（如紫铜等），选用软砂轮，以免切屑堵 ），选用软砂轮 塞砂轮表面。 塞砂轮表面。
视频2
用万能外圆磨床磨削外圆
3.在无心外圆磨床上磨外圆 3.在无心外圆磨床上磨外圆
定义： 定义：无心外圆磨削是工件不定回转中心、由工件自身外圆 柱面定位的磨削，为一种生产率很高的精加工方法。 机床运动： 机床运动：磨削时砂轮旋转，导轮除带动工件回转外，由于 与工件接触点的水平分速度v进推动工件作自动纵向进给。
砂轮选用的衡量指标 工件磨削后的形状、尺寸、粗糙度和表面质量等。 工件磨削后的形状、尺寸、粗糙度和表面质量等。 1.砂轮的形状、 1.砂轮的形状、用途及选择 砂轮的形状
表4 砂轮的形状与代号
平形砂轮
筒形砂轮
杯形砂轮
碗形砂轮
蝶形砂轮
2.砂轮的变钝和修整 2.砂轮的变钝和修整 变钝原因
高温、高压下磨粒棱角变钝； 高温、高压下磨粒棱角变钝； 气孔被磨屑堵塞。 气孔被磨屑堵塞。
表1 几种磨料的特性与用途
2.结合剂 2.结合剂
定义：将磨料粘结在一起， 定义：将磨料粘结在一起，使砂轮具有必要的形状和强度 的材料。 的材料。
表2 粘接剂的性质与用途
3.粒度 3.粒度
磨料颗粒的大小，通常分为磨粒(颗粒尺寸>40µ 磨料颗粒的大小 ， 通常分为磨粒 ( 颗粒尺寸 >40µm) 和 选择原则 微粉(颗粒尺寸≤40µ 两类。 微粉(颗粒尺寸≤40µm)两类。 目的在于提高磨削生产率。 粗磨加工 目的在于提高磨削生产率。
4. 横向进给量 r 横向进给量f
图8
磨床运动（续）
三、各种磨削方式的特点及机床类型 1.外圆磨削方法 1.外圆磨削方法
外圆磨削是对工件圆柱、圆锥、 外圆磨削是对工件圆柱 、 圆锥、 台阶轴外表面和旋转体 外曲面进行的磨削。磨削一般作为外圆车削后的精加工工序， 外曲面进行的磨削 。磨削一般作为外圆车削后的精加工工序， 尤其是能消除淬火等热处理后的氧化层和微小变形。 尤其是能消除淬火等热处理后的氧化层和微小变形。 外圆磨削可采用以下五种方法。 外圆磨削可采用以下五种方法。
M1432A万能外圆磨床——普通精度级的万能外圆磨床。 工艺范围较宽，可以磨削外圆柱面、外圆锥面、内孔和台阶面等。
动画7 动画7
M1432A万能外圆磨床 M1432A万能外圆磨床
机床运动：外磨和内磨砂轮的旋转主运动、工件圆周进给运 动、工件(工作台)往复纵向进给运动，砂轮横向进给运动。
1）纵磨法磨外圆
2.非成形运动 2.非成形运动
横向间歇切入运动 横向快速进退运动 尾架套筒的伸缩运动
图8 磨床运动
二、磨削用量
1. 切削速度 c 切削速度v 2. 圆周进给量 w 圆周进给量v
外圆磨削时为工件的旋转n 内、外圆磨削时为工件的旋转 w。
3. 纵向进给量 a 纵向进给量f
工件沿其轴线或长度方向所作的往复运动。 工件沿其轴线或长度方向所作的往复运动。 外圆磨削时， 内、外圆磨削时，其进给量是以工件每 转一转在轴向的位移来表示的。 转一转在轴向的位移来表示的。 平面磨削时， 平面磨削时，其进给量等于工作台的进 给速度v 给速度 w。
图10 无心外圆磨床
视频3
无心外圆磨削
4.内圆磨削 4.内圆磨削
内圆磨削是内孔的精加工方法， 可以加工零件上的通孔、盲孔、台阶 孔和端面等，还能加工淬硬的工件。 内圆磨削的尺寸精度可以达到 IT6～IT7级，表面粗糙度Ra 值为0.8～ 0.2µm 。 特点 内圆磨削时所用砂轮直径小，砂轮转速又受到内圆磨具转速的 限制（目前一般内圆磨具的转速在10000～20000r/min之间），因 此磨削速度一般在20～30m/s之间。由于磨削速度较低，磨削表 面的粗糙度不易降低。
§7-1 磨削概述及其原理
一、概述
磨削加工： 磨削加工：利用磨 粒组成的固结磨具、 粒组成的固结磨具、半 固结磨具和游离磨粒对 高硬度材料或精度和表 面质量要求高的零件进 行加工的一种精密加工 方法。 方法。
视频1 磨削加工概述
1. 磨削加工的优点及其应用 磨削加工是一种多刀多刃的高速切削方法。 磨削加工是一种多刀多刃的高速切削方法。 应用领域 传统金属材料的精加工及其淬硬表面加工 → 粗加工领域 钛合金、高温合金、超高强度钢、 → 钛合金、高温合金、超高强度钢、不锈钢及高温结构 陶瓷等难加工材料以及硬脆材料的加工中。 陶瓷等难加工材料以及硬脆材料的加工中。