第6章磨削加工

第6章磨削加工
金刚石砂轮
6.2 磨 削 原 理
6.2.1 磨料的形状特征
形状很不规则，但大多呈菱形八面体。顶锥角在80°～ 145°范围内， 但大多数顶锥角为 90°～ 120°。
6.2.2 磨屑形成过程
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磨削过程——磨具上的无数个磨粒的微切削刃对工件 表面的微切削过程。
图 6-2 磨粒的切削过程
①当砂轮硬度较高，修整较细，磨削载荷较轻时，易出现钝化型。这时，加工 表而质量虽较好，但金属切除率显著下降。
②当砂轮硬度较低，修整较粗，磨削载荷较重时，易出现脱落型。这时，砂轮 廓形失真，严重影响磨削表面质量及加工精度。
表 6-3 常用结合剂的性能及适用范围
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6.1.4 硬度 磨粒在外力作用下从其表面脱落的难易程度。 磨粒容易脱落，砂轮硬度软，反之则硬。 表 6-4 砂轮的硬度等级名称及代号
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砂轮硬度的选用原则: ①工件材料越硬，应选用越软的砂轮。 ②磨削面积较大时，磨粒易磨损，应选较软的砂轮。 ③半精磨与粗磨相比，需用较软的砂轮。 ④精磨和成形磨削时，需用较硬的砂轮。
且，径向力Fx最大， 是Fy的2-4倍
图 6-3 磨削力
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径向分力 F x 与
砂轮轴、工件的变 形及振动有关，影 响加工精度、质量
6.2.4 磨削温度基本概念 磨削时，切除单位体积切削层所削耗的功率为车、铣等
的10～20倍，且大部分转变为热能，使磨削区形成高温。
⑴磨粒磨削点温度 指磨粒切削刃与切屑点的温度，是磨削中温度 最高的部位，达1000～1400 ℃，它影响加工质量，砂轮磨损。
第 6 章 磨削加工
第6章磨削加工
磨削：用磨具（砂轮、砂带、油石等）对表面加工的方法。 适用难切削的高硬度材料的半、精加工。
例如：内外圆柱面、平面、螺旋面、花键、齿轮等
磨削是常用的半精加工和精加工方法，加工精度IT5～IT6 ， 粗糙度Ra1.25～0.01μm
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6.1 砂 轮 砂轮:是用结合剂把磨料粘结起来，经压坯、干燥和焙烧
砂轮上磨粒随机分布，形状高低各不相同，实际上： ⑴凸起、锋利的磨粒：起切削作用 ⑵凸起较小、较钝的磨粒：起刻滑、挤压作用。 ⑶凹下、更钝的磨粒：起滑擦作用。
磨削过程是 切削、刻滑、滑擦三个作用的综合。
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6.2.3 磨削力的主要特征 磨削力可分解为互相垂直的三个分力:切向力Fy 径向力Fx 轴向力Fz
的方法制成的。
砂轮特性主要有磨料、粒度、结合剂、硬度和组织决定。 6.1.1 磨料
常用磨料有刚玉类、碳化硅类、高硬磨料类。
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表6-1 常用磨料性能及应用范围
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6.1.2 粒度 粒度分磨粒及微粉二类。
磨粒用筛选法分级，如粒度 60＃的磨粒，表示其大小正 好能通过1英寸长度上孔眼数为60的筛网。直径小于40μm 的磨粒叫微粉，微粉按实际尺寸大小表示，如尺寸为28μm 的微粉，其粒度号标为 W28 。
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单个磨粒的磨削过程分三个阶段
1、滑擦阶段：
磨粒切削刃刚开始与工件接触，切削厚度由零开始逐 渐增大，实际磨粒并未切削工件，而只是在其表面滑擦而 过，工件仅产生弹性变形。
特征：磨粒与工件之间的相互作用主要是摩擦作用，其结 果是磨削区产生大量的热，使工件温度升高。
2、耕梨阶段（也称刻划阶段）：
6.1.5 组织—磨粒、结合剂和气孔之间体积的比例关系 磨粒占百分比越大，组织越致密，反之疏松。
GB2484-84规定个15组织号：0、1┉14，0号最致密，14号最疏松。
选取：磨削钢、铸铁，中等组织砂轮； 成型磨削、精密磨削，组织紧密砂轮
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结合剂
磨料 气孔
图 6-1 砂轮的组织
组织—磨粒、结合剂、气孔之间体积的比例关系
⑵磨削区温度 是砂轮与工件接触区的平均温度，约有500～800℃，
它与磨削烧伤和磨削裂纹的产生有密切关系
⑶工件平均温度 指磨削热传入工件而引起的工件温升， 它影响工件的形状、尺寸精度。
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表面烧伤损坏零件表层组织，使用寿命，预防措施： ⑴合理选用砂轮
例如：大气孔砂轮散热好，不易堵塞，能有效地避免烧伤。 ⑵合理选用磨削用量
当磨粒继续切入工件，工件表面产生塑性变形，使磨粒前 方受挤压的金属向两边塑性流动，在工件表面上耕梨出沟 槽，而沟槽的两侧微微隆起。
特征：工件表层材Biblioteka 在磨粒的作用下，产生塑性变形，表 层组织内产生变形强化。
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3、切削阶段 磨粒继续向工件切入，切削厚度不断增大，达到临界值
时，被磨粒挤压的金属材料产生剪切滑移而行成切屑。
表 6-2 常用磨料粒度尺寸及应用范围
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应用 磨粒的粒度直接影响磨削的表面质量和生产率。 粗磨磨削量较大、效率高，宜用粒度粗的砂轮； 精磨为获得高的加工精度，宜用粒度细的砂轮。
材料软、塑性大时，为避免砂轮堵塞应选用粒度粗┉。
大面积磨削，为避免过度发热而引起工件表面烧伤，应选粒度粗┉。 6.1.3 结合剂—将磨粒粘结在一起，具有必要的形状、强度
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表 6-5 砂轮组织的分级
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6.1.5 砂轮的形状 表 6-6 常用砂轮形状、代号及用途
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砂轮的特性参数，一般都标在砂轮的端面上。 砂轮的标记示例如下：
A 60 S V 6 P 300 × 30 × 75 | || |||| ||
磨料 粒度 硬度 结合剂 组织 形状 外径 厚度 内径 超硬磨具：用金刚石、立方碳化硼等高硬度磨料制成的磨具。
(2) 破碎磨损——磨粒在磨削过程中，经受反复多次急热急冷，在磨粒表
面形成极大的热应力 最后磨粒沿某面出现局部破碎。
(3) 脱落磨损——磨削过程中，随磨削温度的上升，结合剂强度相应下降。
当磨削力增大超过结合剂强度时，整个磨粒从砂轮上脱落，即成脱落磨损。
砂轮磨损的结果，导致磨削性能的恶化，主要形式有钝化型、脱落型 及堵塞型
⑶采取良好的冷却措施。
例如：用大流量、性能好的冷却液。
6.2.5 砂轮的磨损及耐用度
教材：P144，自学！
砂轮磨损有三种形态：磨耗磨损、破碎磨损及脱落磨损。
(1) 磨耗磨损——砂轮磨粒上形成磨损小棱面，在磨削过程中，由 于工件硬质点的机械摩擦，高温氧化及扩散等作 用均会使磨粒切刃产生耗损钝化。
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