第四节 磨削加工

第四节 磨削加工
【教学目的和要求】要求掌握磨削加工的特点及应用，了解磨床的主要 部件及功用；掌握砂轮的特性及选用；掌握各种磨削加工方法。能 够按照工件结构和加工要求，合理选用磨床、砂轮，确定合理磨削 工艺。
【教学内容摘要】磨削加工的特点及应用 磨床的种类、主要组成部件 砂轮的特性及选用 磨削加工方法：外圆磨削、平面磨削、内圆磨削
3．平面磨削
常见的平面磨削方式有四种，如图9-5所 示。
图9-5 a、b属于圆周磨削 图9-5 c、d属于端面磨削
常见的平面磨削方式有 四种，如图9-5所示。
半精磨、精磨、珩磨
40~28 28~20
珩磨、研磨
20~14 14~10 10~7 5~3.5
研磨、超精磨削
研磨、超精加工、镜 面磨削
3．结合剂
砂轮的结合剂将磨粒粘合起来，使砂轮具有一定的强度、硬度、气孔和抗腐蚀、抗潮湿 等性能。
常用结合剂的名称、代号、性能和适用范围见表9-3。
结合剂 代号
性能
适用范围
陶瓷
最常用，适用于各类
V
耐热、耐蚀，气孔率大，易保持廓 形，弹性差
磨削加工
树脂 橡胶 金属
适用于高速磨削、切
B
强度较V高，弹性好，耐热性差
断、开槽等
强度较B高，更富有弹性，气孔率
R
小，耐热性差
适用于切断、开槽
强度最高，导电性好，磨耗少，自
M
锐性差
适用于金刚石砂轮
4．硬度
砂轮的硬度是指磨粒在外力作用下从其表面脱落的难易程度。砂轮的硬度等级及 代号见表9-4。
四、磨削方法
1. 外圆磨削 外圆磨削是用砂轮外圆周面来磨削工件的
外回转表面。它不仅能加工圆柱面 端面（台阶部分），还能加工球面和特殊形 状的外表面等。 （1）工件的装夹 （2）外圆磨削方法 1）纵磨法 如图9-3a所示。 2）横磨法 如图9-3b所示。
1）纵磨法 如图9-3a所示。 2）横磨法 又称切入磨法，如图9-3b所示。
＞1500℃ 氧化
铸铁、黄铜、非金属材 料
硬质合金等
＜1300℃ 稳定
＞700℃石 墨化
硬质合金、 高速钢
硬质合金、宝石
2．粒度
粒度是指砂轮中磨粒尺寸的大小。 磨粒粒度选择的原则是： 粗磨时，应选用磨粒较粗大的砂轮，以提
高生产效率。 精磨时，应选用磨粒较细小的砂轮，以获
得较细的表面粗糙度。 磨料常用的粒度号、尺寸及应用范围见表
（二）磨削加工的工艺范围
磨削加工的应用范围非常广泛，可以 加工内外圆柱面、内外圆锥面、平面、 成形面和组合面等，如图9-1所示。目前 磨削主要用于对工件进行精加工，经过 淬火的工件及其它高硬度的特殊材料， 几乎只能用磨削来进行加工。另外，磨 削也可以用于粗加工。
二、砂 轮
（一） 砂轮的特性要素与选择 砂轮是用各种类型的结合剂把磨料粘合起来，经压
1．外圆磨床
包括万能外圆磨床、普通外圆磨床、无心外圆磨床等。
M1432A型万能外圆磨床是普通精度级经一次重大改进的万能外圆磨床。这种机床的工艺范围广, 但生产效率低,适用于单件、小批生产或工具车间和机修车间。图9-2所示为M1432A型万能外圆磨 床，它由下列主要部件组成。
2．内圆磨床 包括普通内圆磨床、行星内圆磨床、无心内圆磨床等。
3．平面磨床 包括卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床、 立轴圆台平面磨床等。
4．工具磨床 包括工具曲线磨床、钻头沟槽磨床等。
5．刀具刃磨磨床 包括万能工具磨床、拉刀刃磨床、滚刀刃磨床等。
6．专门化磨床 包括花键轴磨床、曲轴磨床、齿轮磨床、螺纹磨床等。
7．其它磨床 包括珩磨机、研磨机、砂带磨床、超精加工机床、砂轮机等
表9-4 砂轮的硬度等级及代号
大
级 名
超软
称
软
中软 中
中硬
硬
超 硬
小 级 名 称
超 软 1
超 软 2
超 软 3
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
M
N
P
Q
R
S
T
Y
砂轮硬度的选用原则是： 工件材料越硬，应选用越软的砂轮。这是因为硬材料使磨粒磨损，需用较软的砂轮以
疏密程度
紧密
中等
疏松
大气孔
适用 范围
重负载、成形、精密 磨削，加工脆硬材料
外圆、内圆、无心磨及 工具磨，淬硬工件及刀
具刃磨等
粗磨及磨削韧性大、硬度低的 工件，适合磨削薄壁、细长工 件，或砂轮与工件接触面大以
及平面磨削等
有色金属 及塑料、 橡胶等非 金属以及 热敏合金
三、磨床
（一）磨床的种类 1．外圆磨床 图9-2所示 （1）床身 （2）头架 （3）内圆磨装置 （4）砂轮架 （5）尾座 （6）滑鞍及横向进给机构 （7）工作台
使磨钝的磨粒及时脱落。工件材料越软，砂轮的硬度应越硬，以使磨粒脱落慢些，发挥其 磨削作用。但在磨削有色金属、橡胶、树脂等软材料时，要用较软的砂轮，以便使堵塞处 的磨粒较易脱落，露出锋锐的新磨粒。
半精磨与粗磨相比，需用较软的砂轮；但精磨和成形磨削时，为了较长时间保持砂轮 轮廓，需用较硬的砂轮。
5．组织
3）复合磨削法
是纵磨法和横磨法的综合运用，如图9-3c即先用横磨法将工 件分段粗磨，各段留精磨余量，相源自文库两段有一定量的重叠，最后， 再用纵磨法进行精磨。复合磨削法兼有横磨法效率高、纵磨法质 量好的优点。
4) 深磨法
是在一次纵向进给中磨去全部磨削余量。磨削时，砂轮修整 成一端有锥面或阶梯状（见图9-3d），工件的圆周进给速度与纵 向进给速度都很慢。此方法生产率较高，但砂轮修整复杂，并且 要求工件的结构必须保证砂轮有足够的切入和切出长度。
坯、干燥、焙烧及车整而成的磨削工具。因此，砂轮 由磨料、结合剂及气孔三要素组成。 1．磨料
普通砂轮所用的磨料主要有刚玉类和碳化硅类，表 9-1 列出了常用磨料的名称、代号、主要性能和用途。
表9-1 常用磨料的性能及适用范围
材料名称
棕 钢 钢玉 玉 类白 刚 玉
黑 碳 化
碳化 硅
硅类 绿 碳 化
硅
代号
9-2 。
表9-2 常用磨粒的粒度、尺寸及应用范围
类别 磨
粒
微粉
粒度号
12~36 46~80 100~280 W40~W28 W20~W14 W10~W5
颗粒尺寸（μm） 应用范围
2000~1600 500~400
荒磨、打毛刺
400~315 200~160
粗磨 半精磨、精磨
160~125 50~40
主要成分
Al2O395% A TiO22%~3%
WA Al2O3＞99%
C
SiC＞95%
GC
SiC＞99%
氮 化 CBN 硼 高硬 磨料 人 类造
金D 刚 石
立方氮化硼 碳结晶体
颜色 褐色 白色 黑色
绿色
黑色 乳白 色
力学性能
韧性好 硬度大
高硬度 高强度
热稳定性
适用磨削范围
2100℃ 熔融
碳钢、合金钢、铸铁 淬火钢、高速钢
砂轮的组织系指磨粒、结合剂和气孔三者体积的比例关系，用来表示结构紧密和疏松程度。砂 轮的组织用组织号的大小来表示，砂轮的组织号及使用范围见表9-5。
表9-5 砂轮的组织号
组织号 0 1 2
34
5
6
7 8 9 10 11 12 13 14
磨粒率 /(%)
56
48
62 60 58
54 52 50
46 44 42 40 38 36 34
2．内圆磨削
用砂轮磨削工件内孔的磨削方式称为内圆磨 削。
（1）磨削方法 1）纵向磨削法如图9-4所示。 2）切入磨削法
（2）裝夹方法 在实际生产中，常采用减少横向进给量，增
加光磨次数等措施来提高内孔的加工质量。
用砂轮磨削工件内孔的磨削方式称为内圆磨削。
（1）磨削方法 1）纵向磨削法 这种磨削方法与外圆纵向磨削方法相同，如图9-4所示。
【教学重点、难点】 磨削加工的特点及应用、砂轮的特性、选 用、磨削加工方法
【教学方法和使用教具】 讲授、现场教学、课件 【教学时数】 4学时
一、磨削加工概述
（一）磨削加工的特点 1．切削刃不规则 2．背吃刀量小、加工质量高 3．磨削速度快、温度高 4．磨削加工的适应性强 5．砂轮具有自锐性 6．径向磨削分力大