最新磨削机理
磨削机理
δ——单颗工作磨粒顶面积，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：
F 'n
1 1 v w P An vw Ce a p 2 d se 2 Fp a p vs 1 vs
1 2
l l q
1
Fn l F p Al N d l dl
0
整个接触弧长度上的法向磨削力大小：
Fn F p C e
,
vw v s
2 1
a d
p se
1
1 1 n 1 n 2
有效磨刃数， 为砂轮以工件的接触弧长度，b为磨削宽度。
Ls
砂轮接触面上的动态磨刃数的磨削力计算公式
关于磨削力计算公式的建立，目前国内外有不少 论述。在这里重点介绍G.Wener等建立的磨削力计算 公式，该公式考虑了磨削力与磨削过程的动态参数关 系。
建立磨削力计算公式时，需要两项参数：
(1)单位砂轮表面上参与工作的磨刃数； (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 v s
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 l s
vw A C n e v s
3第三章 磨削机理
α= β=
4td D 2 + dD 4tD d 2 + Dd
所以 sinα+sinβ=α β β=α+β α β=α
= 4 td D
2
+ dD
+
4 tD d
2
+ dD
= 2 t(
1 1 + ) D d
Vw 1 1 g = 2a t( + ) VS D d
磨粒的最大切入深度 的指导意义 ： 增大， 减少时， 将增大 单颗磨粒的切削力也增大， 将增大。 ⅰ 当VW增大，VS减少时，g将增大。单颗磨粒的切削力也增大， 对于软砂轮而言，会引起磨粒脱落加快，或对于硬砂轮来说， 对于软砂轮而言，会引起磨粒脱落加快，或对于硬砂轮来说，则会 加快磨粒的钝化速度，从而使磨具的寿命减少。 加快磨粒的钝化速度，从而使磨具的寿命减少。 最大切屑厚度与连续切刃间隔a成正比 成正比。 ⅱ 最大切屑厚度与连续切刃间隔 成正比。粒度粗而硬度低的 砂轮其a值较大 值较大， 也就较大 也就较大。 砂轮其 值较大，g也就较大。 砂轮和工件的尺寸也影响着g的大小 的大小， ⅲ 砂轮和工件的尺寸也影响着 的大小，当使用小直径的砂轮磨 削大直径的工件时, 将变大 削大直径的工件时 g将变大
NP ×
π
6
d o = V g × 1× d o
3
Vg是砂轮的组织，即磨粒 是砂轮的组织， 体积率。一般值0.4 0.4～ 体积率。一般值0.4～0.5
NP =
6V g
πd o 2
w =
'
1 NP
=
d o =（1.14～1.15）d 0 6V g
π
砂轮表面上平均 的切刃间隔大约 为平均粒径的 1.5～2倍 ～ 倍
磨削机理与磨削几何参数
磨削机理与磨削几何参数磨削是一种常用的金属加工方法，通过磨削可以使工件达到很高的精度和光洁度。
磨削机理和磨削几何参数是影响磨削效果的重要因素。
磨削机理主要包括切削、剥离和抛光三个阶段。
在切削阶段，砂轮的砂粒与工件表面发生摩擦，形成一定的切削力，将工件上的金属颗粒切削下来。
在剥离阶段，砂轮与工件表面发生较大的压力，工件表面的金属颗粒被砂轮剥离掉。
在抛光阶段，砂轮与工件表面摩擦产生热量，使工件表面金属软化并流动，从而得到光洁的表面。
磨削几何参数是指影响磨削过程的参数，包括砂轮直径、砂轮转速、进给速度和切削深度等。
砂轮直径决定了磨削时的切削区域范围，砂轮直径越大，切削区域越大。
砂轮转速决定了砂轮与工件之间的相对速度，速度越高，磨削效率越高。
进给速度决定了切削过程中工件的移动速度，进给速度越大，切削深度越大。
切削深度决定了工件被磨削的厚度，切削深度越大，磨削效果越明显。
在磨削过程中，磨削机理和磨削几何参数相互作用，相互影响。
通过合理选择磨削几何参数，可以使磨削机理更好地发挥作用，提高加工效率和加工质量。
例如，在磨削硬度较高的工件时，可以选择较小的切削深度，以减小工件表面的热影响区域，防止表面裂纹的生成。
在磨削精度要求较高的工件时，可以选择较小的砂轮直径和较高的砂轮转速，以提高磨削精度和表面光洁度。
综上所述，磨削机理和磨削几何参数是磨削过程中需要考虑的重要因素。
通过合理选择磨削几何参数，可以使磨削机理更好地发挥作用，提高加工效率和加工质量。
磨削是一种常用的金属加工方法，通过磨削可以使工件达到很高的精度和光洁度。
磨削机理和磨削几何参数是影响磨削效果的重要因素。
磨削机理主要包括切削、剥离和抛光三个阶段。
在切削阶段，砂轮的砂粒与工件表面发生摩擦，形成一定的切削力，将工件上的金属颗粒切削下来。
切削过程中，砂轮表面的砂粒承受着很大的压力，与工件表面的金属发生高速切削，产生较大的切削力和切削温度。
随着砂轮的旋转和进给运动，切削液润滑剂浸润在砂轮与工件之间，冷却砂轮和工件，减小切削温度。
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。
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。
3.7 磨削过程及磨削机理
大级名称 超软
软1
中软
中
中硬
硬
超硬
小级名称 超软 软 1 软 2 软 3 中软 1 中软 2 中 1 中 2 中硬 1 中硬 2 中硬 3 硬 1 硬 2 超硬
代号 D E F G H J K
L MN P
Q
R ST Y
组织
砂轮组织表示磨料、结合剂、气孔三者之间的 比例关系。磨料在砂轮总体积中所占比例越大，则 气孔越小（少），砂轮组织越紧密；反之亦然。
无色透明或淡黄色、黄绿 色、黑色。硬度高，比天 然金刚石脆
磨削硬质合金、宝石、光学 玻璃、半导体等材料
黑色或淡白色。立方晶 磨削各种高温合金、高钼、
体，硬度仅次于金刚石， 高钒、高钴钢、不锈钢等材
耐磨性高
料
粒度
粒度表示磨料尺寸的大小。粒度选择的要求是： 粗磨使用颗粒较粗的磨料制作的砂轮，以提高生产率； 精磨使用颗粒较细的磨料制作的砂轮，以减小加工表 面粗糙度。当工件材料较软、塑性大或磨削接触面积 大时，为避免砂轮堵塞或发热过大而引起工件表面烧 伤，也常采用颗粒较粗的磨料制作的砂轮。
2．强力磨削
图 3-5 强力磨削与普通磨削对比
（1）材料去除率高 由于砂轮与工件接触弧长比普通磨 削大几倍到几十倍，故材料去除率高，工件往复次数少， 节省了工作台换向和空程时间。
（2）砂轮磨损小 由于进给速度低，砂轮与工件接 触弧长较大，单个磨料承受的切削力小，磨料脱落破碎减少； 同时缓进给减轻了磨料与工件边缘的冲击，也使砂轮的使用 寿命提高。
3.7 磨削过程及磨削机理
一、砂轮特性
砂轮
砂轮是由磨料加结合剂用制 造陶瓷的工艺方法制成的， 它由磨料、结合剂、气孔三 要素组成。决定砂轮特性的 五个要素分别是：磨料、粒 度、结合剂、硬度和组织。
简述精密磨削机理
简述精密磨削机理精密磨削是一种高度精确的加工方法，它利用磨削工具对工作物高速旋转的方法，将磨料与工作表面摩擦磨损，从而实现对工件表面附加层的去除，以达到高精度、高光洁度的磨削效果。
下面将从三个方面来简述精密磨削机理。
一、精密磨削参数精密磨削参数包括磨削压力、速度、进给和磨削深度等，它们对于精密磨削效果的影响是至关重要的。
1. 磨削压力：磨削时，磨削压力是对工作物表面施加的力，它对磨料间作用力和摩擦力的影响是非常重要的。
磨削压力过大会引起工件热膨胀等现象，影响加工精度；而过小则会导致磨削效果不佳。
2. 速度：速度是精密磨削中的另一个重要参数，主要影响磨削表面质量和加工效率。
过低的速度会导致磨削表面光洁度不佳，而过高的速度则会使切削力和磨擦力增大，磨削表面的损伤严重。
3. 进给：进给是指磨削工件进给到磨削区内的速度，它对磨削表面的形状和精度有着直接的影响。
过小的进给速度会导致表面粗糙度增大，而过大的进给速度则会降低磨削表面的精度。
4. 磨削深度：磨削深度是指每个磨削轮一次切削能切除的工件材料的厚度，是磨削精度的重要因素之一。
适当的磨削深度不仅能够提高磨削效率，还能保证磨削表面的质量和精度。
二、磨削力在精密磨削中，磨削力起着关键的作用。
磨削力包括切削力和法向力两个方向的力。
切削力是沿着工件表面的力，是磨削过程中摩擦力和切削力的总和。
法向力是垂直于工件表面的力，作用于磨削轮和工件之间的接触面。
法向力的大小和方向对于精密磨削过程中的磨削力影响极大。
三、磨削热在高速磨削过程中，由于磨削面与切削刃瞬间之间的摩擦和接触，会引起加工界面的热变形和变色。
因此，控制磨削热的积累是保证精密磨削效果的关键。
合适的工作液和降低磨削温度的措施（如降低表面温度、改善切削液的散热、提高磨削速度等）都可以在一定程度上减少磨削热对加工质量的影响。
总之，了解各种精密磨削参数与机理的相互关系，才能够更好地运用磨削工艺，提高精密磨削的效率和质量。
硬脆材料的elid精密镜面磨削机理和技术的研究
硬脆材料的elid精密镜面磨削机理和技术的研究硬脆材料的ELID精密镜面磨削机理和技术的研究一、引言硬脆材料的磨削一直以来都是制约高精度加工的瓶颈之一。
传统的研磨技术在处理硬脆材料时容易产生较大的划痕和组织损伤，严重影响了工件的表面质量和性能。
近年来，电解抛光镜面磨削（ELID）技术在硬脆材料加工领域得到了广泛应用，具有磨削精度高、表面质量良好以及工件材料损伤小的优点。
本文将从机理和技术两个方面探讨硬脆材料的ELID精密镜面磨削。
二、ELID精密镜面磨削机理1. 基本原理ELID精密镜面磨削是在研磨过程中通过在磨粒、砂轮和工件间施加低电压直流电进行电化学反应，从而实现对硬脆材料表面的精密磨削。
磨削过程中，磨粒、砂轮和工件形成一个电解质层，该电解质层能够加速磨削产物的去除、减小热量的输送并改善磨削表面的质量。
2. 电化学反应机理ELID精密镜面磨削的关键在于砂轮表面形成了一层硬脆材料的致密抛光层。
这是通过电化学反应实现的，其中砂轮表面的氧化层在电解质中发生电离，生成OH-离子和氧化铁或氧化铁的混合物，进而与硬脆材料的表面发生反应形成致密抛光层。
3. ELID电解质的选择ELID磨削中的电解质是影响磨削效果的一个重要因素。
常用的电解质有硫酸、硝酸及其混合物等。
不同的电解质对于磨削表面的质量、磨削速度和电解质的消耗等方面都有影响。
三、ELID精密镜面磨削技术1. 砂轮制备技术ELID磨削中的砂轮具有较高的表面质量，其制备技术对于磨削效果和表面质量具有重要影响。
常见的砂轮制备技术包括经典ELID制备技术和局部ELID制备技术。
2. 加工参数优化不同硬脆材料的ELID精密镜面磨削过程中，加工参数的优化是关键。
加工参数包括电流密度、砂轮粒度、进给速度等，这些参数会直接影响砂轮磨削效率、磨粒尺寸和表面质量。
3. 先进监测技术ELID精密镜面磨削过程中的质量控制是确保加工效果的关键。
随着先进监测技术的发展，通过磨削力、磨削声音、表面温度等多参数监测，可以及时调整磨削参数，提高加工效率和表面质量。
磨削机理与磨削几何参数(PPT 35页)
3）弹性滑移长度随接触宽度增加呈直线增加；随干涉角 增加而直线地减小；随弹簧常数的增加而减小；随切削 速度的变化无明显影响。弹性滑移长度是摩擦系数的复 杂函数；且随磨削液性能的变化而变化。
三、塑性变形
•21
从弹性临界点E到塑性临界点P之间的区域为塑性变形区
a) 磨粒在整个接触期间只进行弹性滑移； b) 磨粒在整个接触期间由弹性滑移到塑性耕犁再转 变为弹性滑移离开磨削区；
c) 磨粒在整个接触期间要经过弹性滑移、塑性耕犁和切 削三个过程。
切削刃即将离开工件时由于磨粒与工件材料的干涉深 度迅速减小，工件又将产生塑性和弹性变形，但这一 阶段非常短暂，实际研究中常常不作考虑。
Honing
Bores and holes in workpiece; low production rate; low labor skill.
Lapping
Flat surfaces; high production rate; low labor skill.
Ultrasonic Holes and cavities of various shapes, particularly in hard and brittle
自由磨削 杯形砂轮端面磨
磨削加工- 按砂轮与工件的相对运动关系分类
往复式和切入式
磨削加工-按砂轮与工件干涉处的运动线速度方向
VW
逆磨
VS
顺磨
V WV
S
磨削加工方法分类
•8
磨削加工
The types of workpieces and operations typical of grinding:
elid磨削的基本原理
elid磨削的基本原理一、引言ELID磨削是一种新型的超精密磨削技术，具有高效、高精度、低成本等优点，在制造业中得到了广泛的应用。
本文将详细介绍ELID磨削的基本原理。
二、ELID磨削的概述ELID磨削是Electrolytic In-process Dressing（电解内置修整）的缩写，是一种结合电化学反应和机械磨削的技术。
其基本原理是在砂轮和工件之间加入电解液，通过电解反应在砂轮表面形成极薄氧化膜，并利用氧化膜作为新的切削层进行磨削，同时不断修整砂轮表面，保持其形状和尺寸稳定。
三、ELID磨削的工艺流程1. 研磨液准备：将适量的电解液加入到配制好比例的水中，并充分搅拌均匀。
2. 砂轮安装：选择合适规格和形态的金刚石或CBN（立方氮化硼）制成的超硬质材料作为砂轮，并将其安装在机床上。
3. 工件安装：将待加工的工件安装在机床上，并调整加工参数，如磨削速度、进给量等。
4. 电解液喷洒：通过喷嘴将研磨液均匀地喷洒到砂轮和工件之间，形成一个电解液膜。
5. 电解反应：在电解液的作用下，砂轮表面形成一层极薄的氧化膜，并产生一定的氢气和氧气。
6. 磨削过程：利用氧化膜作为新的切削层进行磨削，同时不断修整砂轮表面，保持其形状和尺寸稳定。
7. 磨削结束：当达到所需精度时，停止加工并关闭机床。
将残余的电解液排出，并对机床进行清洗和维护。
四、ELID磨削的原理分析1. 电化学反应ELID磨削利用了电化学反应的原理。
在电解液中施加直流电压时，会发生一系列复杂的化学反应。
以金刚石为例，在碳酸钾水溶液中施加直流电压时，会发生以下反应：2K+ + 2e- → 2K（金属钾）2H2O + 2e- → H2↑ + 2OH-（水电解）CO3^2- + H+ → HCO3^-（碳酸氢根离子）4OH^- → O2↑ + 2H2O + 4e-（氧化反应）由上述反应可知，电解液中的钾离子和水分子会在砂轮表面形成一层极薄的氧化膜，并产生一定的氢气和氧气。
PCD刀具磨削机理及刃磨工艺研究论文
PCD刀具磨削机理及刃磨工艺研究论文引言近年来，随着科技的不断发展，超硬材料在制造业中的应用越来越广泛。
其中，多晶立方氮化硼（Polycrystalline Cubic Boron Nitride，简称PCD）材料因其具有超高硬度和良好的磨削性能，成为刀具材料中的翘楚。
然而，由于其特殊的性质，PCD刀具的磨削机理和刃磨工艺也与传统刀具有所不同。
本文旨在研究PCD刀具的磨削机理，并提出相应的刃磨工艺。
PCD刀具的磨削机理1. PCD材料的特性PCD材料是由金刚石颗粒通过高温高压烧结而成，具有优异的硬度和耐磨性。
其主要特性包括：•超硬度：PCD的硬度远超一般刀具材料，具有优异的切削性能；•低摩擦系数：PCD材料的摩擦系数较低，有利于减少切削力和热损伤；•高导热性：PCD具有较高的导热性能，有利于迅速散热，减少切削温度。
2. PCD刀具磨削机制PCD刀具的磨削机制受到多种因素的影响，包括切削力、切削温度和切削速度等。
磨削过程主要涉及以下几个方面：•切削力的作用：切削力对PCD刀具的磨削过程具有重要影响。
较大的切削力会导致PCD材料的磨损加剧，同时也可能引起刀尖的断裂。
•切削温度的影响：切削过程中会产生较高的切削温度，特别是在高速切削时。
过高的切削温度会导致PCD材料的退化和破损，因此需要采取措施来降低切削温度。
•切削速度的选择：切削速度的选择要根据材料的硬度和切削工况来确定。
过高的切削速度会导致PCD刀具的加热和磨损加剧，而过低的切削速度则会影响加工效率。
•冷却润滑剂的使用：合适的冷却润滑剂可以有效降低切削温度，并提高切削质量和刀具寿命。
PCD刀具的刃磨工艺研究1. PCD刀具的刃磨方法刃磨是PCD刀具加工过程中的重要环节。
常见的PCD刃磨方法包括：•电火花刃磨：利用电火花放电原理将切削刃磨成所需形状。
•摩擦刃磨：通过材料之间的摩擦磨去刃口，得到所需的切削刃。
•光束刃磨：利用高能光束将刃口融化并形成所需形状。
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
磨削机理ppt课件
CF——切除单位体积的切屑所需的能(kgf／mm2)。 2、磨削功率Pm为
Pm = Fz·v/1000 kW 式中，Fz——切向磨削力(N)；
v——砂轮线速度(m／s)。
3、影响磨削力的因素 1）砂轮速度v：v增大，单位时间内参加切削的磨粒数增 大，每个磨粒的切削厚度减小，磨削力随之减小。
2）工件速度vw和轴向进给力fa增大时，单位时间内磨去的 金属质量增大，如果其他条件不变，则每个磨粒的切削厚 度增大，磨削力增大。
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)； Fy——切深力(径向磨削力)； Fx——进给力(轴向磨削ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ)。 几种不同类型磨削加工的三向分力如图10—8所示。
1、磨削力的主要特征如下：
(1)单位磨削力很大。
由于磨粒几何形状的随机性和参数不合理，磨削时的单 位磨削力p值很大，根据不同的磨削用量，p值约在 7000～20000kgf／mm2之间，而其他切削加工的单 位切削力p值均在700kgf／mm2以下。
(2)三向分力中切深力Fy值最大，原因同上。 在正常磨削条件下，Fy／Fz约为2.0～2.5，在磨削深度 很小和砂轮严重磨损时， Fy／Fz可能加大到5～10。 由于Fy对砂轮轴、工件的变形与振动有关，直接影响加 工精度和表面质量，故该力是十分重要的。
对于导热性差的材料在磨削高温的作用下，容易在 工件内部与表层之间产生很大的温度差，致使工件表层 产生磨削应力和应变。有时能使工件表面产生很细的裂 纹，降低表面质量。
磨料磨削机理与工艺参数优化
磨料磨削机理与工艺参数优化磨料磨削是一种常见的金属加工方法，具有广泛的应用范围。
磨削可以提高工件的表面质量和尺寸精度，同时还可以实现对工件形状和位置公差的控制。
磨削机理以及工艺参数的优化对于提高磨削加工效率和降低成本具有重要意义。
磨料磨削的机理主要包括切割机理、磨粒周期、磨粒形状和尺寸、磨削力学和热力学等方面。
切割机理是指磨粒与工件之间的相互作用，通过磨粒对工件表面的切削作用实现磨削加工。
磨粒周期是指磨削加工过程中，磨粒从切削区域进入切削区域所需的时间和距离。
磨粒的形状和尺寸直接影响磨削加工的效果，一般来说，磨粒越尖锐，切削效果越好。
磨削力学主要包括磨粒和工件之间的力学关系。
在磨削过程中，磨粒对工件的切削力和切削速度是决定切削效果的重要因素。
磨削力的大小与切削速度、磨粒尺寸和形状以及切削深度等参数有关。
磨削力的大小直接影响加工效率和工件表面质量。
磨削热力学主要包括金属材料在切削区域的塑性变形和热变形。
在磨削过程中，磨粒和工件表面之间的摩擦产生摩擦热，导致工件表面温度升高。
温度升高会导致金属材料的塑性变形，进而影响磨削加工的质量。
除了磨料磨削的机理，工艺参数的优化也是提高加工效率和降低成本的重要手段。
工艺参数包括切削速度、磨削深度、磨削力、磨石间隙和卸荷角等。
切削速度的选择应根据工件材料和磨料特性来确定。
磨削深度的选择应考虑工件材料的硬度和加工精度要求。
磨削力的大小直接影响磨削加工的效率和精度，应根据工件材料的硬度和切削速度来进行选择。
磨石间隙是指磨石与工件之间的间隙大小。
磨石间隙的大小决定刀具和工件之间的接触情况和切削力的大小。
过小的磨石间隙会导致磨石与工件之间的剧烈摩擦，影响加工效果。
过大的磨石间隙会导致磨削力过大，对切削刀具和工件造成不必要的损伤。
卸荷角是指切削工具离开工件表面时的角度。
卸荷角的选择应根据工件表面形状和加工要求来确定，以保证工件表面的平整度和粗糙度符合要求。
总之，磨料磨削的机理和工艺参数的优化对于提高磨削加工效果具有重要意义。
磨削及磨削机理.
500———砂轮直径，mm（正规的还须标上环端直径）
10/16——砂轮厚度，mm。其中10mm为砂轮厚度，16mm为中孔加厚区厚度。 203———砂轮孔径，mm
返回目录
第15页
100——磨料粒度号。微粉级（240粒度以下）用〝W〞标识，现国标规定 固结磨具统用〝F〞粒度号标识 L———磨具硬度号（旧称中软2） 5———磨具组织号
金属切削时绝大部分能量转化为热能，这些热能传散在切屑、刀具、工 件上。其中车削、铣削等普通切削方式，热量都是被切屑带走，而对与 磨削来说由于切削的金属层非常薄所以大约60%~90%的热量都传入工件， 这些热量来不及导入工件更深处所以在局部形成高温，并在表层形成极 大的温度梯度。当这些局部温度达到一定临界值时，就会在工件表面形 成热损伤（如表面氧化、烧伤、残余应力、裂纹等），也影响工件尺寸 精度。所以控制磨削热非常关紧。 返回目录 第 8页
1.磨削热产生与传散
磨削热来源于磨削功率的消耗。磨削热量Q分配如下： Q=QW+QS+QC+QO+QU （QW、QS、QC、QO、QU分别表示：传入工件热量、 传入砂轮热量、传入切屑热量、传入切削液热量、、辐射热量）。热量 的分配还跟工件、砂轮的导热性有关，如超硬磨具导热性好，所以磨削 热大部分被砂轮带走。 2.磨削温度的分类和意义：
静止型修整器和运动型修整器。普通的修整方法有三种：车削法、滚压 法和磨削法 我公司主要用金刚石笔的车削法修整和修整滚轮的磨削法。而对超硬磨 具的修整可分为整形和修锐：整形是对砂轮进行微量切削，使表面达到 所要求的几何形状；修锐是去除磨粒间的结合剂，使磨粒间有一定的溶 屑空间，并行成切削刃。对于陶瓷结合剂的疏松型的超硬砂轮（如金刚 石、CBN砂轮），整形和修锐可在同一工序进行。
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.
磨削原理新版
砂轮磨削区温度和磨粒磨削点温度图
31
2.8.5磨削热与磨削温度
影响磨削温度旳原因：
➢ 砂轮速度 ➢ 工件速度 ➢ 径向进给量 ➢工件材料 ➢砂轮硬度与粒度
32
2.8.6磨削表面质量
磨削表面质量 磨削表面旳微观不平度(表面粗糙度)
37
2.8.7砂轮旳磨损与修整
砂轮旳修整
目旳：用修整工具把砂轮工作表面修整成 所要求旳型廓和锐度
修整方式
➢ 修整工具本身不作旋转运动 ➢ 修整工具本身作回转运动或直线运动 砂轮工作表面修整后旳砂粒微刃 ➢ 修整工具是钢旳或硬质合金旳挤压轮
38
2.8.8磨削液
磨削液旳作用：润滑及冷却、洗涤和防锈
K-L
60-70#
80
M-N
80-100#
表2－12高速磨削砂轮旳选择
磨料
A、MA(GW) MA(GW)、A、PA、WA
42
2.8.9几种高效旳磨削技术
强力磨削
特点： ➢材料清除率高 ➢砂轮磨损小 ➢磨削质量好 ➢磨削力和磨削热大
进给深度：2～20mm 进给速度：10～30mm/min
43
2.8.9几种高效旳磨削技术
40
2.8.9几种高效旳磨削技术
高速磨削 强力磨削（缓进给大切深磨削）
高速磨削
一般磨削：vc = 30～35m/s 高速磨削：vc > 45或50 m/s
与一般磨削相比，生产效率可比一般磨削高30～40%。
砂轮速度(m/s) 砂轮硬度 砂轮粒度
50-60
800℃，它与磨削烧伤和磨削裂纹旳产生有亲密关系
磨削加工工件表面层旳温度分布，是指沿工件表面层深度方向温度旳变化， 它与加工表面变质层旳生成机理、磨削裂纹和工件旳使用性能有关。
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
精密和超精密磨削机理
精密和超精密磨削机理摘要阐述了精密磨削与超精密磨削的机制，介绍了近年来精密与精密磨床的发展概况以及精密与超精密磨削技术的研究现状。
在分析了精密磨削与超精密磨削的发展趋势基础上提出了研究应关注的几个热点问题，如超精密磨削的基本理论和工艺研究、研制高精度的驱动导向机构、ELID 镜面磨削技术的攻关以及适用于超精密加工的新型材料。
关键词超精密磨削原理发展精密加工是指在一定发展时期中，加工精度和表面质量相对于一般加工能够达到较高程度的加工工艺，当前是指被加工零件的加工尺寸精度为1~0.1μm、Ra为0.2~0.01μm的加工技术；超精密加工是指加工精度和表面质量达到最高程度的精密加工工艺，当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm、Ra≤0.025μm的加工技术。
因此，一般加工、精密加工和超精密加工会随着科技的不断发展像更精密的方向发展。
随着电子技术、计算机技术以及航天技术的飞速发展，对加工质量的要求越来越高，故而使精密和超精密加工占有十分重要的地位。
一超精密磨削技术的内涵精密磨削主要靠对砂轮的精细修整，使用金刚石修整工具以极小而又均匀的微进给(10~15μm/ min）获得众多的等高微刃，加工表面磨削痕迹微细，最后采用无火花光磨。
由于微切削、滑移和摩擦等综合作用，达到低表面粗糙度值和高精度要求。
高精密磨削的切屑很薄，砂轮磨粒承受很高的应力，磨粒表面受高温、高压作用，一般使用金刚石和立方氮化硼等高硬度磨料砂轮磨削。
高精密磨削除有微切削作用外，还可能有塑性流动和弹性破坏等作用。
光磨时的微切削、滑移和摩擦等综合作用更强。
超精密磨削是当代能达到最低磨削表面粗糙度值和最高加工精度的磨削方法。
超精密磨削去除量最薄，采用较小修整导程和吃刀量来修整砂轮，是靠超微细磨粒等高微刃磨削作用，并采用较小的磨削用量磨削。
超精密磨削要求严格消除振动，并保证恒温及超净的工作环境。
超精密磨削的光磨微细摩擦作用带有一定的研抛作用性质。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
磨削力分析
为便于分析问题，磨削力可为相互垂直的三个分力，即沿砂轮切 向的切向磨削力Ft，沿砂轮径向的法向磨削力Fn以及沿砂轮轴向的轴 向磨削力Fa。一般在磨削中，轴向力Fa较小，可忽略不计。
Fn称为法向磨削力 Ft称为切向磨削力 Fa称为轴向磨削力
F=Fn十Ft十Fa
磨削力
磨削力关系影响因素
一般情况，Fn>Ft>Fa，而法向磨削力与切向磨削力的比值Fn/Ft，称为磨削力比， 是加工中一个重要数据，它可间接地说明砂轮工作表面磨粒的锋利程度。因 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 。
若n=0, α=0,则0.5＜γ＜1，取ε=0.5， γ=0.5时，磨削力完全来源于摩擦，与磨削 变形无关。
在实际磨削中，不可能会出现单纯的摩擦和完全切削这两种情况。磨
削力由摩擦及切削变形两部分组成。那一部分占有主导地位，则取决于砂 轮、工件和磨削条件的综合情况。根据相关文献指导，概括多次试验结果， 指数的实际值出于下列范围： 0.1≤γ≤0.8；0.5 ≤ε ≤0.95。
NdFtg4NdFpap2sin
Fn NdFngNdFpap2si t na n
F 则可以得到单位磨削力的计算式： p
2Ndap1 2sin4Ft
tFann
其中 N d 为动态的有效磨刃数 ，Nd NtLsb， 为砂轮表面上的单位长度静态
L
有效磨刃数，削宽度。
砂轮接触面上的动态磨刃数的磨削力计算公式
ls
Fn, l Fp Aln Nd ldl
0
整个接触弧长度上的法向磨削力大小：
2 1
Fn ,
Fp Ce
vw vs
a p d se 1
1 1 n 1 n
2
1- n
根据理论分析得出：0≤γ≤1；0.5 ≤ε ≤1.磨削力主要由切削变形力和摩擦力两部分 组成。
当单颗磨粒切削力与磨屑横断面积近似于正比时，可认为n=1，ε→1， γ →0，则 说明磨削力与工件材料厚度（切屑变形）有关，与摩擦力无关。
单位磨削力计算公式
单位磨削力是磨削工件时作用在单位切削面积上 的主切削力(即切向切削力)，以FP表示，单位为 N/mm2。 当金刚砂磨粒开始接触工件时，受到工件的抗力 作用。图3-22所示为磨粒以磨削深度ap切入工件 表面时的受力情况。在不考虑摩擦作用的情况下， 切削力dFx垂直作用于磨粒锥面上，其分布范围如 图3-22(c)中虚线范围所示。由图3-22(a)可以看出， dFx作用力分解为法向推力dFnx和侧向推力dFtx。 两侧的推力dFtx相互抵消，而法向推力 则叠加起来使整个磨粒所受的法向力明显增大， 所以无论是滑擦、耕犁或切削状态下磨粒所受法 向力都大于切向磨削力。这种情况也说明了磨削 与切削的特征区别，一般切削加工则是切向力比 法向力大得多。
单位磨削力计算公式
根据上图，在x-x截面内作用在磨粒上的切削力dFx可按下式求得：
dFx Fp d A cos cos
根据上图，dFx的分布如图c中虚线范围，设图中磨粒为具有一定的
锥角圆锥，中心线指向砂轮半径，且圆锥母线长度为ρ，则接触面
积为：
dA 1 2 sind
2
则可以得到磨削力的计算式：Ft
在上述的磨削力数学模型包括了切削变形与摩擦力，但没有从物理意
磨粒工件干涉过程中弹性退让，使得理论干涉曲线较实际干涉曲线更深、 实际干涉曲线较表面生成曲线更深。表面生成曲线浅于理论干涉曲线这是 导致 磨削残留余量、降低磨削精度的原因。
磨削力研究意义
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。
根据分析，磨削力公式可以写成：
F 'n
C
e
Fp
a p d se
Fp
vw vs
a p
1
Fp
Ce
vw vs
1
ap
1 2
d se
2
在此公式中，当ρ=1时，可以看成是纯摩擦情况； 当ρ=0时，则可以视作纯切削情况； 具体的实际加工中参数的取值则根据综合情况而定。
磨削机理
磨削过程：过渡的切削过程；磨粒和工件材料干涉的结果。
磨削力成因： 磨削过程中的切削、摩擦、粘附 滑擦阶段，磨粒受到的摩擦力作用 耕犁阶段，磨粒受到材料变形力和摩擦力 切削阶段，磨屑变形对磨粒产生变形抗力，
表面工件之间摩擦 接触区的结合剂与工件之间摩擦
磨削机理
磨削过程中存在弹塑性变形，使得磨粒在切削过程中与工件表面 生成曲线、理论干涉曲线、实际干涉曲线不能完全重合。 如图所示：
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：
Nd (l)
N
d
l ls
An
C
e
vw vs
ap d se
2
l ls
砂轮与工件相对接触长度内的平均切削截面积A：
A(l) 2
An
Ce
vw vs
1
ap d se
1
2
l lq
1
整个接触弧长度上的法向磨削力大小：
磨削普通钢 料
1.6-1.8
磨削淬硬钢 1.9-2.6
磨削铸铁 硬脆
2.7-3.2
磨削陶瓷 3.5-22
磨削力的理论公式
磨削力与砂轮耐用度、磨削表面粗糙度、磨削比能有直接关系，并且机 床设计工艺改进都需要知道磨削力。一般用磨削力计算公式来估算或 者用试验方法来测定（工作量大成本高）。
现有磨削力计算公式： 根据因次解析法建立的磨削力计算公式 根据实验数据建立的磨削力计算公式 根据因次解析和实验研究相结合的方法建立的磨削力计算公式
关于磨削力计算公式的建立，目前国内外有不少 论述。在这里重点介绍G.Wener等建立的磨削力计算 公式，该公式考虑了磨削力与磨削过程的动态参数关 系。
建立磨削力计算公式时，需要两项参数：
(1)单位砂轮表面上参与工作的磨刃数；
(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