磨削过程及磨削原理
简述磨削加工的过程
简述磨削加工的过程磨削加工是一种制造工艺，用于通过磨削材料表面来达到精度和表面质量的要求。
它是制造和维修高精度零件的重要工艺之一。
本文将详细介绍磨削加工的过程。
一、磨削加工概述磨削加工是通过磨粒与被加工物料之间的相互作用来去除材料表面，从而实现对工件尺寸、形状和表面质量的控制。
它通常用于制造高精度和高表面质量要求的零件，如汽车发动机、飞机发动机叶片、航天器部件等。
二、磨削加工类型1. 平面磨削：平面磨床用于对平坦表面进行加工，例如平板、底座等。
2. 内圆外圆磨削：内圆外圆磨床用于对轴类零件进行内外圆形的加工，例如轴承、齿轮等。
3. 立式磨削：立式磨床用于对大型或不规则形状的零件进行加工，例如航空发动机叶片。
4. 行星式磨削：行星式磨床用于对球形零件进行加工，例如轴承、球阀等。
三、磨削加工过程1. 磨削工具的选择：磨削工具的选择取决于被加工材料和要求的表面质量。
常见的磨削工具有砂轮、钻头、铰刀等。
2. 砂轮的选择：砂轮是最常用的磨削工具之一，它通常由胶结剂和磨粒组成。
不同类型的胶结剂和磨粒适用于不同类型的材料和表面质量要求。
3. 砂轮修整：在使用前，必须对砂轮进行修整以确保其平整度和圆度。
这可以通过专门的修整器来完成。
4. 砂轮安装：将修整后的砂轮安装在主轴上，并根据需要调整其位置和角度。
5. 加工参数设置：加工参数包括切速、进给速度、深度等。
这些参数取决于被加工材料和表面质量要求。
6. 加工过程控制：在加工过程中，必须控制切速、进给速度和深度等参数，并根据需要进行调整。
此外，还需要定期更换砂轮和清理加工区域。
四、磨削加工的优点和缺点1. 优点：磨削加工可以实现高精度和高表面质量要求，适用于各种材料和形状的零件加工。
2. 缺点：磨削加工成本较高，加工时间长。
此外，还存在一些问题，如砂轮易损坏、容易产生过热等。
五、总结磨削加工是制造高精度和高表面质量要求的零件的重要工艺之一。
它可以通过选择合适的磨削工具和调整加工参数来实现对零件尺寸、形状和表面质量的控制。
机械制造中的磨削工艺工作原理
机械制造中的磨削工艺工作原理磨削工艺是机械制造领域中常用的一种加工方法，通过磨削可以改善工件表面的粗糙度和形状精度，提高工件的质量和表面光洁度。
磨削工艺的工作原理涉及到磨削机床、磨削磨具和工件之间的相互作用，下面将从这三个方面进行详细阐述。
1. 磨削机床磨削机床是磨削工艺中的重要设备，它提供了对磨削磨具和工件进行相对运动的基础。
磨削机床一般由主要部件和辅助部件组成，主要部件包括主轴、磨削头、工作台等。
主轴通过驱动磨削头产生旋转运动，磨削头带动磨削磨具对工件表面进行磨削。
2. 磨削磨具磨削磨具是磨削工艺中实际进行磨削的工具，它包括磨削粒子和磨具基体。
磨削粒子的选择和排列方式直接决定了磨削的效果。
常用的磨削粒子有氧化铝、碳化硅等，它们具有硬度高、耐磨性好等特点。
磨具基体起到支撑和固定磨削粒子的作用，常用的磨具基体有陶瓷、金属、树脂等材料制成。
在磨削工艺中，磨具与工件之间的相互作用是通过磨削粒子与工件表面的接触来实现的。
磨削粒子在磨削过程中对工件表面产生一定的切削力，切削力的大小与磨削粒子的硬度、粒度、磨削速度等因素相关。
磨削粒子与工件表面的接触越大，切削力越大，磨削效果越好。
3. 工作原理磨削工艺的工作原理可以概括为磨削磨具与工件表面的相互研磨作用。
当磨削工艺开始时，磨削磨具接触到工件表面，磨削粒子通过切削力对工件表面进行破坏和剥离，同时产生磨渣和切削热。
磨渣被磨削磨具和工作台带走，切削热则通过磨削磨具和冷却液排出。
磨削工艺的工作原理中还存在磨削力和磨削温度的问题。
在磨削过程中，磨削力对工件表面产生一定的切削和热变形，而磨削温度则会影响磨削粒子与工件表面的接触。
过高的磨削力和磨削温度会导致工件表面的质量下降和工具的损坏。
为了提高磨削工艺的效果，需要采取适当的磨削参数和技术手段。
磨削参数包括磨削速度、进给量等，它们的选择需要考虑到工件材料、磨削粒度和切削力等因素。
技术手段包括冷却液的使用、磨削液的选用等，它们可以有效降低磨削温度和防止损伤。
磨削加工过程及典型加工工序
磨削加工过程及典型加工工序一、引言磨削加工是一种常用于金属工件加工的方法，它通过利用磨料与工件表面的相对运动，在高速旋转的磨具的作用下，将工件表面的硬度较高、粗糙度较高的层状材料切削去除，从而使工件达到精度更高、光洁度更好的目的。
本文将介绍磨削加工的原理、典型加工工序以及注意事项。
二、磨削加工的原理磨削加工是一种磨削剂与工件表面之间的相对运动产生磨削力的加工方法。
在磨削过程中，磨料与磨具之间的接触是点、线、面三种形式的交替进行，从而形成切削力。
这种切削力的作用下，磨具将工件表面的层状材料切削去除，使得工件表面达到更高的精度和光洁度。
三、典型磨削加工工序1. 平面磨削平面磨削是指对平面工件进行磨削加工的工序。
它是磨削加工中最常见的一种工序，广泛应用于各个领域的加工过程中。
平面磨削的主要步骤包括：确定磨削的位置和方向，选择合适的磨具和磨料，进行粗磨和精磨，最后进行抛光。
平面磨削的参数包括磨削速度、工件进给速度、磨削深度等。
2. 内圆磨削内圆磨削是指对内圆工件进行磨削加工的工序。
它是磨削加工中一种较为复杂的工序，需要使用专门的磨削装置和磨具。
内圆磨削的主要步骤包括：确定磨削位置、选择合适的磨具和磨料，进行粗磨和精磨，最后进行抛光。
内圆磨削的参数包括磨削速度、工件进给速度、磨削深度等。
3. 外圆磨削外圆磨削是指对外圆工件进行磨削加工的工序。
它是磨削加工中一种比较常见的工序，广泛应用于各个领域的加工过程中。
外圆磨削的主要步骤同样包括：确定磨削位置、选择合适的磨具和磨料，进行粗磨和精磨，最后进行抛光。
外圆磨削的参数也包括磨削速度、工件进给速度、磨削深度等。
4. 带状磨削带状磨削是指对宽度较大的工件进行磨削加工的工序。
它是磨削加工中一种较为特殊的工序，需要使用带状磨削装置和特殊的磨具。
带状磨削的主要步骤与其他磨削工序类似，但需要特别注意工艺参数的调整和对磨削带的管理。
四、磨削加工注意事项在进行磨削加工时，需要注意以下几点： 1. 选择合适的磨具和磨料。
成形磨削的加工原理
成形磨削的加工原理
成形磨削是一种通过磨削砂轮的旋转来加工工件的方法。
它的加工原理主要包括以下几个步骤：
1. 砂轮进给：砂轮被安装在磨床的主轴上，并以高速旋转。
工件被安装在工作台上，然后由工作台控制移动。
砂轮和工件之间有一个逐渐减小的间隙。
2. 磨粒切削：砂轮的旋转会使磨粒与工件接触并切削工件表面。
磨粒是在砂轮上固定的砂粒，具有尖锐的边缘。
当磨粒与工件接触时，通过切削和抛光的作用，将工件表面的材料去除。
3. 磨屑去除：在磨削过程中，被去除的工件材料以磨屑的形式产生。
这些磨屑会被冲洗液或喷气等方法及时清除，以防止堵塞磨削过程并影响加工质量。
4. 磨削力的形成：在磨削过程中，磨粒对工件表面施加力，使其发生变形和剥离。
这些力包括切削力、磨削力和垂向力。
切削力是指磨粒对工件的切割力，垂向力是指砂轮对工件施加的垂直力，磨削力是指切削力和垂向力的合力。
总的来说，成形磨削通过砂轮的旋转和磨粒的切削作用，将工件表面的材料去除，从而达到精加工和改善工件表面质量的目的。
加工原理的关键在于砂轮和工件之间的切削作用和力的相互作用。
磨削加工原理
磨削加工原理
磨削加工是一种常见的金属加工方法，通过磨削工具对工件进
行切削，以达到精密加工的目的。
磨削加工原理是在磨削过程中，
磨料颗粒不断接触工件表面，将工件表面的金属材料逐渐磨除，从
而形成所需的形状和尺寸。
磨削加工原理的关键在于磨料颗粒与工件表面的接触。
在磨削
过程中，磨料颗粒以一定的速度和压力接触工件表面，通过不断的
摩擦和冲击作用，磨削掉工件表面的金属材料。
这种磨削过程需要
一定的能量输入，通常是通过旋转的磨削工具或者工件本身的旋转
来提供。
磨削加工原理的另一个重要方面是磨削工具的选择和使用。
不
同的磨削工具适用于不同的工件材料和加工要求。
常见的磨削工具
包括砂轮、砂带、砂纸等，它们的磨料颗粒大小、形状和硬度都会
影响磨削加工的效果。
此外，磨削工具的转速、进给速度、磨削压
力等参数也会对磨削加工产生影响。
在磨削加工原理中，还需要考虑磨削过程中产生的热量和磨屑。
磨削过程中，由于摩擦和冲击作用，会产生大量的热量，如果不能
及时散去，会对工件和磨削工具造成损坏。
同时，磨削过程中产生的磨屑也需要及时清除，以免对加工质量产生影响。
总的来说，磨削加工原理是通过磨料颗粒不断接触工件表面，将工件表面的金属材料逐渐磨除，从而实现精密加工的目的。
在实际应用中，需要根据工件材料和加工要求选择合适的磨削工具和加工参数，同时要注意散热和清屑，以确保磨削加工的效果和质量。
磨削加工技术解读
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
磨粒 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
（。2）磨削加工范围广 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。
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。
头架
工作台
内圆磨具 砂轮架 横向进给机构 尾座
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。
手动磨床操作基本知识
手动磨床操作基本知识
手动磨床是一种传统的加工工具，被广泛用于金属加工行业中。
以下是手动磨床操作的基本知识：
1. 磨削原理：手动磨床的磨削原理是利用磨石对工件进行磨削。
工件通过手动移动，与磨石接触，实现磨削的目的。
2. 磨石的选择：磨石是手动磨床的重要工具，根据不同的加工需求选择不同的磨石。
常见的磨石有砂轮、砂带等。
3. 工件夹持：在手动磨床上加工工件时，需要将工件夹持在工作台上。
通常使用螺钉或夹具夹持工件，保证工件的稳定性。
4. 磨削操作：在磨削之前，需要确保磨石与工件有一定的间隙。
然后通过手动操作，使磨石接触到工件表面。
注意保持适当的压力和速度，避免过度磨削。
5. 常见问题及处理：在手动磨床操作中，可能会遇到一些问题，如磨石磨损不均匀、工件表面不平整等。
这时可以根据具体情况进行调整磨石或工件的位置。
6. 安全操作：使用手动磨床时，应戴上防护眼镜、手套等安全装备，避免发生意外伤害。
同时，要注意磨削过程中的颗粒飞溅，尽量避免直接触摸磨削区域。
以上是手动磨床操作的基本知识，熟悉并掌握这些知识，可以帮助操作者安全高效地使用手动磨床进行加工。
2.4磨削机理
1）车削修整法
以单颗粒金刚石(或以细碎金刚石制成 的金刚笔、金刚石修整块) 作为刀具车 削砂轮是应用最普遍的修整方法。安装 在刀架上的金刚石刀具通常在垂直和水 平两个方向各倾斜约5°～15°；金刚 石与砂轮的接触点应低于砂轮轴线 0.5～2mm，修整时金刚石作均匀的低速 进给移动。要求磨削后的表面粗糙度越 小，则进给速度应越低，如要达到 Ra0.16～0.04µm的表面粗糙度，修整进 给速度应低于50mm/min。修整总量一般 为单面0.1mm左右，往复修整多次。粗 修的切深每次为0.01～0.03mm，精修则 小于0.01mm。
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。 在磨削碳钢时由于切屑在磨削高温下发生 软化，嵌塞在砂轮空隙处，形成嵌入式堵塞， 在磨削钛合金时，由于切屑与磨粒的亲合力强， 使切屑熔结粘附于磨粒上，形成粘附式堵塞。 砂轮堵塞后即丧失切削能力，磨削力及温度剧 增，表面质量明显下降。
根据条件不同，磨粒的切削过程的3个阶段可以全部存 在，也可以部分存在 。
典型磨屑有带状、挤裂状、 球状及灰烬等(图10— 7)．
三、磨削力及磨削功率 尽管单个磨粒切除的材料很少，但一个砂轮表层 有大量磨粒同时工作，而且磨粒的工作角度很不合理， 因此总的磨削力相当大。总磨削力可分解为三个分力： Rz——主磨削力(切向磨削力)；
根据表面颜色，可以推断磨削温度及烧伤程度。如淡黄色 约为400℃～500℃，烧伤深度较浅；紫色为800℃～900℃， 烧伤层较深。 5、磨削表面裂纹 磨削过程中，当形成的残余拉应力超过工件材料的强 度极限时，工件表面就会出现裂纹。 磨削裂纹极浅，呈网状或垂直于磨削方向。有时不在表层， 而存在于表层之下。有时在研磨或使用过程中，由于去除 了表面极薄金属层后，残余应力失去平衡，形成微细裂纹。 这些微小裂纹，在交变载荷作用下，会迅速扩展，并造成 工件的破坏。
【金属切削原理】第12章：磨削详解
《金属切削原理》第十二章：磨削加工详解磨削用于加工坚硬材料及精加工、半精加工内圆磨削外圆磨削平面磨削普通平面磨削圆台平面磨削超精磨削加工第一节砂轮的特性及选择砂轮由磨料、结合剂、气孔组成特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织决定一、磨料分为天然磨料和人造磨料人造磨料氧化物系刚玉系（Al2O3）碳化物系碳化硅系碳化硼系超硬材料系人造金刚石系立方氮化硼系二、粒度表示磨粒颗粒尺寸的大小＞63µm号数为通过筛网的孔数／英寸（25.4mm）机械筛分一般磨粒＜63µm号数为最大尺寸微米数（W）显微镜分析法微细磨粒精磨细粒降低粗糙度粗磨粗粒提高生产率高速时、接触面积大时粗粒防烧伤软韧金属粗粒防糊塞硬脆金属细粒提高生产率国标用磨粒最大尺寸方向上的尺寸来表示三、结合剂作用：将磨料结合在一起，使砂轮具有必要的强度和形状1、陶瓷结合剂（A）常用由黏土等陶瓷材料配成特点：粘结强度高、耐热、耐酸、耐水、气孔率大、成本低、生产率高、脆、不能承受侧向弯扭力2、树脂结合剂（S）切断、开槽酚醛树脂、环氧树脂特点：强度高、弹性好、耐热性差、易自砺、气孔率小、易糊塞、磨损快、易失廓形、与碱性物质易反应、不易长期存放3、橡胶结合剂（X）薄砂轮、切断、开槽、无心磨导轮人造橡胶特点：弹性好、强度好、气孔小、耐热性差、生产率低4、金属结合剂（Q）磨硬质合金、玻璃、宝石、半导体材料青铜结合剂（制作金刚石砂轮）特点：强度高、自砺性差、形面成型性好、有一定韧性四、硬度在磨削力作用下，磨粒从砂轮表面脱落的难易程度分为超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬工件材料硬砂轮软些防烧伤工件材料软砂轮硬些充分发挥磨粒作用接触面积大软砂轮精度、成形磨削硬砂轮保持廓形粒度号大软砂轮防糊塞有色金属、橡胶、树脂软砂轮防糊塞五、组织磨粒、气孔、结合剂体积的比例关系分为：紧密（0～3）、中等（4～7）、疏松（8～14）（磨粒占砂轮体积％↘）气孔、孔穴开式（与大气连通）占大部分，影响较大闭式（与大气不连通）尺寸小、影响小开式空洞型蜂窝型前两种构成砂轮内部主要的冷却通道管道型5～50µm六、砂轮的型号标注形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、允许最高圆周线速度P300x30x75WA60L6V35外径300，厚30，内径75第二节磨削运动一、磨削运动1、主运动砂轮外圆线速度 m/s2、径向进给运动进给量fr 工件相对砂轮径向移动的距离间歇进给 mm/st 单行程mm/dst 双行程连续进给 mm/s3、轴向进给运动进给量fa 工件相对砂轮轴向的进给运动圆磨 mm/r平磨 mm/行程4、工件速度vw线速度 m/s二、磨削金属切除率ZQ＝Q/B＝1000·vw·fr·fa/B mm^3/(s·mm)ZQ：单位砂轮宽度切除率Q：每秒金属切除量用以表示生产率B：砂轮宽度三、砂轮与工件加工表面接触弧长lc＝sqrt(fr·d0)影响参加磨削磨粒数目及磨粒负荷，容屑，冷却条件四、砂轮等效直径将外圆（内圆）砂轮直径换算成接触弧长相等的假想平面磨削的砂轮直径结论：对砂轮耐用度影响内圆＞平面＞外圆第三节磨削的过程一、单个磨粒的磨削过程磨粒的模型锐利120°圆锥钝化半球实际磨粒：大的负前角，大的切削刃钝圆半径滑擦、耕犁、切削滑擦：（不切削，不刻划）产生高温，引起烧伤裂纹耕犁：（划出痕迹）磨粒钝或切削厚度小于临界厚度，工件材料挤向两侧隆起切削：切削厚度大于临界厚度，形成切屑v↑→隆起↓（线性）塑性变形速度＜磨削速度二、磨削的特点1、精度高、表面粗糙度小高速、小切深、机床刚性2、径向分力Fn较大多磨粒切削3、磨削温度高磨粒角度差、挤压和摩擦、砂轮导热差4、砂轮的自砺作用三、磨削的阶段1、初磨阶段实际磨深小于径向进给量2、稳定阶段实际磨深等于径向进给量3、清磨阶段实际磨深趋向于0提高生产率缩短1、2提高质量保证3第四节磨削力及磨削功率一、磨削力的特征分解成三个分力Ft切向力 Fn法向力 Fa轴向力特征：1、单位切削力k很大磨粒几何形状的随机性和参数的不合理性7000～20000kgf/mm^2 其他切削方式k＜700kgf/mm^22、Fn值最大Fn/Ft 通常2.0～2.5工件塑性↓、硬度↑→Fn/Ft↑切深小，砂轮严重磨损 Fn/Ft 可达5～103、磨削力随磨削阶段变化初磨、稳定、光磨二、磨削力及磨削功率摩擦耗能占相当大的比例（70～80％）切向力（N）：Ft＝9.81·(CF·(vw·fr·B/v)+µ·Fn)径向力（N）：Fn＝9.81·CF·(vw·fr·B/v)·tan(α)·(π/2) vw：工件速度v：砂轮速度fr：径向进给量B：磨削宽度CF：切除单位体积切屑所需的能 kgf/mm^2µ：工件－砂轮摩擦系数α：假设粒度为圆锥时的锥顶半角磨削功率P＝Ft·v/1000 Kw理论公式精度不高，常用实验测定（顶尖上安装应变片）第五节磨削温度耕犁、滑擦和形成切屑的能量全部转化成热，大部分传入工件一、磨削温度砂轮磨削区温度θA：砂轮与工件接触区的平均温度影响：烧伤、裂纹的产生磨粒磨削点温度θdot：磨粒切削刃与切屑接触部分的温度温度最高处，是磨削热的主要来源影响：表面质量、磨粒磨损、切屑熔着工件温升：影响：工件尺寸、形状精度受影响二、影响磨削温度的因素切削液为降温的主要途径1、工件速度对磨粒磨削点温度的影响大于砂轮速度vw↑→acgmax↑→F↑→θdot↑大v↑→acgmax↓→θdot↑小→摩擦热↑↗acgmax：单个磨粒最大切削厚度 mm假设：磨粒前后对齐，均匀分不在砂轮表面平面磨：acgmax=(2·vw·fa/(v·m·B))sqrt(fr/dt)外圆磨：acgmax=(2·vw·fa/(v·m·B))sqrt((fr/dt)+(fr/dw))dt：砂轮直径m：每毫米周长磨粒数用于定性分析2、径向进给量Frfr↑→acgmax↑→θdot↑fr↑→接触区↑→同时参加切削磨粒数↑→θA↑3、其他因素fa↑→θdot↑、θA↑工件材料硬度↑、强度、↑韧性↑→θdot↑、θA↑θA↑→工件温升↑vw↑→被磨削点与砂轮接触时间↓→工件温升↗三、磨削温度的测量（热电偶）第六节砂轮的磨损及表面形貌一、砂轮的磨损类型磨耗磨损磨粒磨损破碎磨损磨粒或结合剂破碎（取决于磨削力与磨粒、结合剂强度）破碎磨损消耗砂轮多磨耗磨损通过磨削力影响破碎磨损阶段初期磨损磨粒破碎磨损（个别磨粒受力大，磨粒内部应力与裂纹）二期磨损磨耗磨损三期磨损结合剂破碎磨损二、砂轮的耐用度T砂轮相邻两次修整期间的加工时间 s各因素通过平均切削厚度来影响T经验公式：T=6.67·(dw^0.6)·km·kt/(10000·(vw·fa·fr)^2)dw：工件直径kt：砂轮直径修正系数km：工件材料修正系数粗磨时间常用单位时间内磨除金属体积与砂轮磨耗体积之比来选择砂轮三、砂轮的修整作用去除钝化磨粒或糊塞住的磨粒，使新磨粒露出来增加有效切削刃，提高加工表面质量工具单颗金刚石、单排金刚石、碳化硅修整轮、电镀人造金刚石滚轮、硬质合金挤压轮等使用单颗金刚石：导程小于等于磨粒平均直径，每颗磨粒都能修整深度小于等于磨粒平均直径，提高砂轮寿命四、表面形貌单位面积上磨粒数目越多→acgmax↓→磨粒受力↓→磨粒寿命↑→T↑磨粒高度分布越均匀→粗糙度↓磨粒间距均匀性越好→粗糙度↓第七节磨削表面质量与磨削精度一、表面粗糙度比普通切削小小于 Ra2～4µmvw↓、v↑、R工↑、R砂↑、细粒度→粗糙度↓细粒度→m↑→粗糙度↓B↑→acgmax↓→粗糙度↓磨粒等高性好→粗糙度↓二、机械性能1、金相组织变化烧伤：C↑、合金元素↑→导热性↓→易烧伤高温合金↑→磨削功率↑→θA↑→易烧伤影响：破坏工件表层组织，产生裂纹，影响耐磨性和寿命2、残余应力原因：相变引起金相组织体积变化温度引起热胀冷缩和塑性变形的综合结果光磨10次残余应力减少2～3倍光磨15次残余应力减少4～5倍fa↓、fr↓→拉应力↓3、磨削裂纹磨削速度垂直方向上的裂纹（局部高温急冷造成热应力）三、磨削精度1、磨床与工件的弹性变形2、磨床与工件的热变形3、砂轮磨损导致形状尺寸变化3、磨床与工件振动研磨加工是应用较广的一种光整加工。
磨刀器的工作原理和原理解析
磨刀器的工作原理和原理解析磨刀器作为一种家庭工具，广泛应用于磨刀、修整工具、刃具等领域。
它通过磨石的旋转和磨刀面板的操作，能够迅速、高效地磨削刀具，使其恢复锋利。
本文将对磨刀器的工作原理和原理解析进行详细讨论，并介绍不同类型磨刀器的特点。
一、磨刀器的工作原理磨刀器的工作原理相对简单，它主要通过以下几个步骤实现磨刀的功能：1. 磨石旋转：磨刀器的核心部件是磨石，这是一种具有较高硬度的磨料。
当打开磨刀器开关时，磨石会开始旋转，提供磨削力量和表面。
2. 磨削角度设定：在磨刀器中，通常会设定不同的磨刀角度，以适应不同刀具的磨削需求。
用户可以通过调整磨刀角度设定杆来实现这一功能。
3. 刀具定位：用户需要将待磨刀具放置在磨刀器的刀具定位架上，以确保刀具与磨石的接触角度正确，从而实现有效的磨削。
4. 磨削操作：一旦刀具正确定位，用户只需将刀具缓慢地移动到磨石上，保持一定的压力和角度，并左右来回地进行操作。
这样磨石的旋转会抛掷出磨料，产生磨削作用。
5. 磨削后处理：磨刀过程中，磨屑会堆积在刀具上，因此需要注意及时清理并检查磨削效果。
如有需要，可以进行多次磨削，直到恢复刀具的锋利度。
二、不同类型磨刀器的特点1. 电动磨刀器：电动磨刀器是目前市场上较为常见的磨刀器类型。
它使用电动机驱动磨石旋转，并配有调节磨刀角度的装置。
电动磨刀器通常可以磨削不同类型的刀具，如刀片、钝头、锯片等。
由于电动驱动，操作相对方便快捷，适用于一般家庭使用。
2. 手动磨刀器：手动磨刀器是另一种常见的磨刀器类型，它没有电动设备，需要通过人力操作完成工作。
手动磨刀器通常较小巧便携，适用于户外使用或频繁携带。
操作过程中需要一定的力量和技巧，但磨刀角度和压力可以更加精准地控制，适合经验更丰富的用户。
3. 水冷磨刀器：水冷磨刀器在磨刀的同时，通过水的循环冷却，以降低温度和减少磨屑对磨石的影响。
这种磨刀器适用于较长时间的磨刀操作，可以有效延长磨石使用寿命。
机械制造工艺之磨削概述
通过调整砂轮转速、切削深度和进给速度等参数，优化磨削力的 大小和方向，提高加工质量和效率。
砂轮磨损与再生
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砂轮磨损
在磨削过程中，砂轮与工件之间的摩擦会导致砂 轮磨损，影响磨削效果和加工精度。
再生技术
为了减少砂轮磨损，采用金刚石或立方氮化硼等 超硬材料对砂轮进行修整和再生，恢复砂轮的磨 削性能。
热影响
冷却技术
为了控制磨削热，采用切削液、喷雾 冷却和油雾冷却等技术，降低工件表 面温度，减少热影响。
磨削热会导致工件表面烧伤、裂纹和 变形等问题，影响工件质量和精度。
磨削力影响及优化
磨削力产生
在磨削过程中，砂轮与工件之间的相互作用力产生磨削力。
磨削力影响
磨削力的大小和方向对工件表面质量、加工精度和砂轮磨损有重 要影响。
磨削的应用领域
01
02
03
机械制造
磨削广泛应用于机械制造 领域，如汽车、航空、能 源、轨道交通等。
精密加工
由于磨削加工精度高，因 此也广泛应用于精密加工 领域，如光学、钟表、医 疗器械等。
难加工材料
对于硬脆、高强度、高精 度要求的难加工材料，磨 削是一种有效的加工方法 。
02
磨削工艺流程
磨料与磨具选择
再生方法
包括在线修整、离线修整和超声波振动修整等方 法，根据不同的加工需求选择合适的再生方法。
06
案例分析
航空发动机叶片磨削工艺
总结词
高精度、高效率
详细描述
航空发动机叶片磨削工艺是机械制造中的重 要环节，要求高精度和高效率。采用先进的 磨削设备和工艺技术，确保叶片的几何形状 、尺寸和表面质量达到设计要求，同时提高 生产效率，降低制造成本。
磨削机理精选全文
为随着磨粒的钝化，将引起F的急剧增大，使砂轮磨损加快，系统振动增加，
噪声加大，工件表面粗糙度上升和表面质量恶化等。所以，它也可作为砂轮
耐用度的判断依据之一 。
磨削普通钢
料
磨削淬硬钢
1.6-1.8
1.9-2.6
磨削铸铁
硬脆
2.7-3.2
研究磨削力，主要在于了解清楚磨削过程的一些基本情况，
是机床设计和工艺改进的基础，是磨削研究中的主要问题，
磨削力几乎与所有的磨削有关系。
磨削力与砂轮耐用度、磨削表面粗糙度以及磨削比能等均有
直接的关系，且由于磨削力比较容易测量与控制，通常用磨
削力判断磨削状态。因此，磨削力是磨削加工中重要的参数
之一。
磨削力分析
(2)砂轮与工件相对接触长度内的平均切削截面积A。
单位砂轮表面上参与工作的磨刃数：N d An Ce
vw
vs
ap
d se
2
如图，对于弧任意接触长度ι范围内的动态磨刃数Nd(ι)为：
l
N d (l ) N d
ls
v
2
se
1
2
F’nc-由磨削变形引起的法向力；
F’ns-由摩擦引起的法向力；
F’tc-由磨削变形引起的切向力；
F’ts-由摩擦，即工件与工作磨粒的实际接触面积；
p ——磨粒实际磨损表面与工件间的平均接触压强；
因此，可以得到单位宽度法向磨削力F’n，单位宽度切向磨削力F’t公式：
磨削陶瓷
3.5-22
磨削力的理论公式
磨削原理及砂轮使用(精)
（3）形成切屑
当磨粒的切削厚度增加到某一临界值时，磨粒前面的金属产生明显的剪切滑 移形成切屑。
四、磨削温度 1．磨削温度 由于磨削时单位磨削力比车削时大得多，切除金属体积相同时，磨 削所消耗的能量远远大于车削所消耗的能量。这些能量在磨削中将迅速转变 为热能，磨粒磨削点温度高达1法控制。
9、不要持续使用未经修整且表面已钝化的砂轮。 10、严禁强制磨削致使机床马达明显减速或使工件发烫。 11、严禁将砂轮用于与其设计不符的其他操作，如侧面磨削等。 12、严禁对砂轮施加外力使其被强制停止转动。
13、在砂轮停止转动前，请先将磨削液关闭，以免造成砂轮失去平衡。 14、修整砂轮后，必须保证在金刚笔复位后才能进行加工。 15、主要防止扳手等异物混入工作区域
（1）滑擦阶段
磨粒刚开始与工件接触时，由于切削厚度非常小，磨粒只是在工件上滑擦， 砂轮和工件接触面上只有弹性变形和由摩擦产生的热量。
（2）Байду номын сангаас犁阶段
随着切削厚度逐渐加大，被磨工件表面开始产生塑性变形，磨粒逐渐切入 工件表层材料中。表层材料被挤向磨粒的前方和两侧，工件表面出现沟痕，沟 痕两侧产生隆起，如图2-45中N—N截形图所示。此阶段磨粒对工件的挤压摩擦 剧烈，产生的热量大大增加。
工件硬度较高时应选用较软的砂轮；工件硬度较低时，应选用较 硬 的砂轮；砂轮与工件接触面较大时，选用较软砂轮；磨薄壁件及导 热性差的工件时选用较软的砂轮；精磨和成形磨时，应选用较硬的砂 轮；砂轮粒度号大时，应选用较软的砂轮。
三、磨削过程
磨削时砂轮表面上有许多磨粒参与磨削工作，每个磨粒都 可以看做是一把微小的刀具。磨粒的形状很不规则，其尖点的 顶锥角大多为90°~120°。磨粒上刃尖的钝圆半径大约在几微 米至几十微米之间，磨粒磨损后值还将增大。由于磨粒以较大 的负前角和钝圆半径对工件进行切削，磨粒接触工件的初期不 会切下切屑，只有在磨粒的切削厚度增大到某一临界值后才开 始切下切屑。磨削过程中磨粒对工件的作用包括滑擦、耕犁和 形成切屑三个阶段.
磨削加工过程及典型加工工序
磨削加工过程及典型加工工序磨削加工是一种常见的精密加工方法，通过磨削工具对工件表面进行切削和磨擦，以达到精度高、表面质量好的效果。
本文将从磨削加工的基本原理、主要设备和典型加工工序三个方面进行详细介绍。
一、磨削加工的基本原理磨削加工是一种高速旋转的切削运动，其基本原理是利用切削力和摩擦力对金属材料进行切削和抛光。
在磨削过程中，砂轮或其他磨具与被加工物体相互作用，使被加工物体表面受到切向力和径向力的作用，并产生高温、高压等现象。
当被加工物体与砂轮之间的接触面积减小时，单位面积上承受的压力就会增大，因此被加工物体表面会发生塑性变形或断裂。
同时，由于摩擦作用和高温效应，在接触区域形成了液态金属层，从而实现了对表面缺陷、毛刺等不良部位的去除。
二、磨削加工的主要设备磨削加工过程需要使用一系列专用设备，包括砂轮机、平面磨床、外圆磨床、内圆磨床等。
下面将对这些设备进行详细介绍。
1. 砂轮机砂轮机是最常用的磨削设备之一，其主要作用是利用高速旋转的砂轮对工件表面进行切削和抛光。
根据不同的加工要求，可选用不同材质和形状的砂轮，如金刚石砂轮、碳化硅砂轮等。
在使用时，需要根据具体情况调整转速和进给量，以达到最佳的加工效果。
2. 平面磨床平面磨床是一种专门用于平面加工的设备，其主要作用是通过旋转的平板和移动的刀架对工件表面进行切削和抛光。
与其他类型的磨削设备相比，平面磨床具有高精度、高效率等优点，在航空、汽车等行业广泛应用。
3. 外圆磨床外圆磨床是一种专门用于加工轴类零件的设备，其主要作用是通过旋转的工件和移动的砂轮对工件表面进行切削和抛光。
外圆磨床通常采用高精度直线导轨和液压系统，以保证加工精度和稳定性。
4. 内圆磨床内圆磨床是一种专门用于加工孔类零件的设备，其主要作用是通过旋转的工件和移动的砂轮对孔内表面进行切削和抛光。
内圆磨床通常采用高精度滚珠丝杠和液压系统，以保证加工精度和稳定性。
三、典型加工工序磨削加工过程中，需要根据不同的加工要求选择不同的切削方式、设备和材料。
磨削原理
表2－7 磨削时的Fp/Fc比值
工件材料 Fp/Fc
钢 1.6-1.8
淬火钢 1.9-2.6
铸铁 2.7-3.2
28
2.8.4磨削力
影响磨削力F的因素 影响磨削力 的因素
粗磨 细 粗
砂轮 硬度
软
硬
硬
软
软 硬
11
2.8.1砂轮的特性和选择
决定砂轮特性的要素：磨料、粒度、结合剂、硬度、 决定砂轮特性的要素：磨料、粒度、结合剂、硬度、 组织及尺寸形状 组织：砂轮组织表示磨粒、结合剂、 组织：砂轮组织表示磨粒、结合剂、气孔三者之间的比
例关系。磨粒在砂轮总体积中所占比例越大， 例关系。磨粒在砂轮总体积中所占比例越大，砂轮组织 越紧密，气孔越小。 越紧密，气孔越小。
耗的能量绝大部分转换为热量产生磨削热
磨削温度的概念： 磨削温度的概念：
工件平均温度：指磨削热传入工件引起的工件温升， 工件平均温度：指磨削热传入工件引起的工件温升，它影响工件的形
状和尺寸精度。在精磨时，为获得高尺寸精度， 状和尺寸精度。在精磨时，为获得高尺寸精度，要尽可能降低工件平均 温度并防止局部温度不均
23
2.8.3磨削过程
切屑的形成过程
单颗磨粒的切削过程
磨削的切削厚度很薄只有0.005-0.05mm 磨削的切削厚度很薄只有 滑擦阶段 刻划阶段 切削阶段 磨削塑性材料时，形成带状切屑； 磨削塑性材料时，形成带状切屑； 磨削脆性材料时，形成挤裂切屑。 磨削脆性材料时，形成挤裂切屑。 在磨削过程中产生的高温作用下， 在磨削过程中产生的高温作用下，切屑熔化可成为球状 或灰烬形态
磨削过程和磨削机理
1.4 磨削热和磨削温度
磨削时由于速度很高，同时切除单位体积切屑所需的能量约为普通 切削加工的10～20倍，所以磨削温度很高。这样高的磨削温度会导致工 件尺寸精度下降及加工表面质量的降低。因此，研究磨削温度并加以控 制是提高表面质量和保证加工精度的重要方面。 1.磨削温度的含义
平时所说的磨削温度是指砂轮与工件接触面的平均温度。但深一步 考虑就会发现，磨粒和工件接触面的温度才是真正的磨削点的温度。因 此，把磨削温度区分为磨粒磨削点温度θdot和砂轮磨削区温度θA。此 外，还有由于磨削热传入工件而引起的工件温升。
2.磨粒磨削点温度和砂轮磨削区温度的影响因素
1Байду номын сангаас
影响因素
工件速度对磨粒磨削点温 度的影响比砂轮速度影响 大。
增大，如果其他条件不变，则单个磨粒切削厚度增大，磨削力也随之 增大。
当径向进给量fr增大时，不仅单个磨粒切削厚度增大，而且使砂 轮与工件的磨削接触长度增大，同时参加磨削的磨粒数增多，使磨削 力增大。
由于砂轮的磨损会使磨削力增大，因而磨削力的大小在一定程度上 可以反映砂轮上磨粒的磨损程度。如果磨粒的磨损用磨削时工作台的行 程次数（反映了砂轮工作时间的长短）间接地表示，则从实验得出砂轮 行程次数与磨削力的关系如图所示。
磨粒上的微刃
1.2 磨削切屑的形成
磨粒要从工件上切下切屑，要经历滑擦阶段、刻划阶段和切削阶段， 如图所示。
磨粒切削过程的三个阶段
1.3 磨削力
1.磨削力的持征 与其他切削过程相似，磨削力也是起源于两个方面： 一是砂轮上各个磨粒的切刃挤压切入工件后，工件材料发生弹性和
磨削原理
磨削原理3.7 磨削原理磨削是用砂轮作刀具磨削工件的主要方法之一。
它不仅能加工一可以加工一般刀具难以加工的材料磨削加工的精度可以达到IT60.02~1.25μm。
磨削加工不适合软的材料。
削工件的加工过程，是零件精加工加工一般材料(如钢、铸铁等)，还的材料(如淬火钢、硬质合金等)。
~IT4，表面粗糙度Ra值可达适合磨削铝、铜等有色金属及较1.磨料：即砂轮中的硬质颗粒。
2.粒度粒度是指磨料颗粒的大小。
粒度号小的磨粒称为微粉，其号数越小，表示微粉从粗到细依次为W63、W50、W W7、W5、W3.5、W2.5、W1.5、W 度，粒度号W表示微粉，阿拉伯数字表示表示颗粒的大小为40~28μm。
砂轮的粒度对工件表面的粗糙度和磨削深度可以增加，磨削效率高，但表工作标表面上单位面积内的磨粒多，好的表面质量，但磨削效率比较低。
摩擦大，发热量大，易引起工件烧伤。
度号越大，表示磨料颗粒越小。
颗粒更表示磨料的颗粒也越小，亦即粒度越细W40、W28、W20、W14、W10、W1.0、W0.5。
微粉用显微镜测量其粒字表示磨粒的实际宽度尺寸。
例如W40度和磨削效率有较大的影响。
磨粒大，但表面质量差。
反之，磨粒小，在砂轮，磨粒切削刃的等高性好，可以获得较。
另外，粒度细砂轮与工件表面之间的。
3.结合剂结合剂用来将磨料粘合起来，使之影响砂轮的硬度、强度。
结合剂的名称及由于砂轮在高速旋转中进行磨削加击载荷以及强腐蚀性切削液的条件下工合剂本身的耐热、耐蚀性能，就成为结合使之成为砂轮。
结合剂的种类及其性质名称及其代号见表3-13。
削加工，而且又是在高温、高压、强冲下工作，所以磨料粘接的牢固程度，结为结合剂的重要要求。
4.硬度硬度是指砂轮表面上的磨粒在外力易脱落，表明砂轮的硬度低，反之，轮的硬度与磨料的硬度是两个不同的概成不同硬度的砂轮，它主要取决于结合艺。
根据GB/T2484—94标准，砂轮的硬、D、E、F、G、H、J、K、L、M、外力作用下脱落的难易程度。
3.6 磨削过程及磨削机理
3.6 磨削过程及磨削机理
一、磨削过程及切屑形成机理
磨粒微小切削刃不规则，磨削过程复杂磨粒形状、大小各异，一般
都有钝圆半径，磨粒以较大
的负前角进行切削。
切削刃排列不规则，随机
分布状态。
磨削过程大致分为三个阶段：1.滑擦阶段
工件表层产生弹
性变形和热应力
2.刻划阶段
产生塑性变形沟痕
隆起现象和热应力
3.切削阶段
切削厚度、切应力
和温度达一定值，
材料明显滑移形成切屑。
二、磨削加工的特点
1.磨削过程复杂，单位磨削力很大
磨粒形状及分布不合理，切削厚度小，挤压摩擦严重，单位能耗大。
2.切深抗力大
磨粒负前角，
F p /F
c
＝2～3,
系统弹性变形，最后进行几次光磨。
3.磨削速度高、磨削温度高
35～50 m/s, 挤压摩擦严重，单位能耗大，砂轮导热性差,瞬时高温可达800～1000℃，要用切削液。
4.砂轮有自锐性
部分地恢复砂轮的切削能力，仍需对砂轮进行修整。
5.可加工高硬度材料
除加工一般材料外，可加工淬硬钢、耐热钢、硬质合金等，但不宜精加工韧性较大的有色金属。
6.加工工艺范围广泛
可加工外圆面、内孔、平面、螺纹、齿形等成形面，不仅用于精加工，也可用于粗加工、毛坯去皮加工。
磨床 工作原理
磨床工作原理
磨床是一种用来加工刚性材料的机床，可以实现对物体表面进行磨削、研磨和抛光等加工操作。
它的工作原理主要包括以下几个方面。
1. 磨料和工件之间的磨削过程：磨床通过磨石或磨轮与工件表面之间的相对运动来实现磨削作业。
当电机带动磨石或磨轮进行旋转时，磨粒会与工件表面接触，并形成磨削力矩。
通过调节磨石或磨轮与工件之间的距离、转速和进给速度等参数，可以控制磨削的深度、精度和表面质量。
2. 惯性磨削过程：在旋转磨石或磨轮的作用下，工件也会产生旋转。
由于工件的惯性，使得工件在磨削过程中具有相对的稳定性，避免了过大的震动和共振。
3. 调整装置：磨床通常配备有调整装置，用于调节磨石或磨轮的位置和角度。
通过调整磨石或磨轮的位置，可以实现对工件不同部位的磨削。
通过调整磨石或磨轮的角度，可以改变磨削时的切削力矩和磨削效果。
4. 冷却润滑系统：磨床在磨削过程中会产生大量的热量，为了避免工件和磨石或磨轮因过热而受损，磨床通常配备有冷却润滑系统。
冷却润滑系统可以将冷却液或油润滑剂喷洒在磨削区域，冷却和润滑磨削过程，同时还能清洗磨屑和磨粒，保持加工的精度和表面质量。
综上所述，磨床通过磨石或磨轮与工件之间的相对运动，利用
磨削力矩对工件表面进行磨削、研磨和抛光等加工操作。
通过调整磨石或磨轮的位置和角度，以及配备冷却润滑系统，可以实现对不同形状和材料的工件进行定制化的加工。
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六、砂轮的磨损与耐用度
形态：磨耗磨损(A)、磨粒破碎(B-B) 和脱落磨损(C-C)。 砂轮耐用度：砂轮钝化、变形后加工 质量和效率降低。~用砂轮在两次修 整之间的实际磨削时间度时，工件将发 生颤振，表面粗糙度突然增大，或出 现表面烧伤现象。
由图可知，缩 短初磨阶段和稳定 阶段可提高生产效 率，而保持适当清 磨进给次数和清磨 时间可提高表面质 量。
五 磨削热和磨削温度
1. 磨削温度的基本概念 2. 影响磨削温度的主要因素
砂轮速度V： V ↑→θ↑ 工件速度Vw ： Vw ↑→θ↓ 径向进给量fr： fr↑→θ↑ 工件材料: 导热性↓→θ↑ 砂轮硬度与粒度：硬度↓→θ↓ 磨粒大小↑→θ↓
二 磨屑的形成过程
滑擦阶段：磨粒切削厚度非常小，在 工件表面上滑擦而过，工件仅产生弹 性变形。
刻划阶段：工件材料开始产生塑性变 形，磨粒切入金属表面，磨粒的前方 及两侧出现表面隆起现象，在工件表 面刻划成沟纹。磨粒与工件间挤压摩 擦加剧，磨削热显著增加。
切削阶段：随着切削厚度的增加，在 达到临界值时，被磨粒推挤的金属明 显的滑移而形成切屑。
磨削过程及磨削原理
1 磨料特征 2 磨屑的形成过程 3 磨削力 4 磨削阶段 5 磨削热和磨削温度 6 砂轮磨损与耐用度
一 磨料特征
很不规则，大多数呈菱形八面体； 顶尖角大多数为90度～120度，以很大的负前角进行切 削； 磨粒切削刃几乎都存在切削刃钝圆半径； 在砂轮表面分布不均匀，高低也不同。
磨粒常见形状
三 磨削力
➢磨削力的的来源：工件材料产生变形时的抗力和 磨粒与工件间的摩擦力。
➢磨削力的特征： (1) 单位磨削力很大 (2) 径向分力很大---径向力虽不做工，但会使
工件产生水平方向的弯曲，直接影响加工精度。
(3) 磨削力随不同磨削阶段而变化
四 磨削阶段
磨削过程可以分为三个阶段： 1.初磨阶段 2.稳定阶段 3.清磨阶段