第12章磨削及砂轮

2.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， 系统弹性变形， Fp/Fc＝2～3, 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）磨削速度高、磨削温度高
2.砂轮的组成
磨料+结合剂+气孔
（1）磨料 系列
1.氧化物系
（刚玉类，主要成份Al2O3）
名称（代号） 主要适用范围
棕刚玉（A） 白刚玉（WA） 铬刚玉（PA）
碳素钢、合金钢、铸铁 淬火钢、高速钢、高碳钢 高速钢、不锈钢 磨铸铁、黄铜等脆性磨 硬质合金、陶瓷、玻璃等
黑色碳化硅（C） （主要成份碳化硅、碳化硼） 绿色碳化硅(GC)
结合剂的破碎(图中A—A 部分) （3）磨屑堵塞 磨削下来的磨屑嵌入砂轮的气孔中，会影响容屑空间和 排屑，也能使砂轮失去磨削能力。
砂轮耐用度
指砂轮相邻两次修整间的加工时间，用秒来表示。精磨时， 耐用度也可用磨出的工件数目来表示
2.砂轮的修整
单颗和单排金刚石修整工具的修整深 度ad一般为0.005 mm～0.1mm，轴向进 给量 f a 为0.05 mm～0.4 mm。
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
残留的塑性变形和热影响(温度引起的不均匀的热胀冷缩)和 相变作用(金属组织相变引起的体积变化)。
磨削裂纹的形式
平行裂纹、网状裂纹
磨削裂纹的形式
平行裂纹、网状裂纹
五.砂轮的磨损与砂轮的修整
1.砂轮的磨损 （1）磨耗磨损(图中C—C部分) 特征：磨粒一层一层被磨掉。 （2）破碎磨损
磨粒的破碎(图中B—B 部分)
2.碳化物系 3.超硬磨料
陶瓷、玻璃、半导体 人造金刚石（D） 立方氮化硼（CBN） 高温合金、不锈钢
粒度
粒度表示磨料颗粒的大小。 分为一般磨粒和微细磨粒两大类。 一般磨粒用筛分法来确定粒度号，粒度号就是磨粒刚好可通过的筛网每英寸 (25.4mm)长度的孔眼数。单位为“目”。如40#的磨粒，表示粒度为40 目的磨粒。 所用的粒度号越大，磨粒的实际尺寸越小。有时还用45/50 表示，意思是所筛选的 磨粒能通过45 目的筛网，通不过50 目的筛网。 微细磨粒(又称微粉，供研磨用)的磨粒尺寸小于63 m，其粒度号的表示是在显 微镜下测得的该颗粒最大尺寸的微米数前加W，如W10，W7 等。数值越大，微粉 颗粒尺寸越大。磨料的粒度号、尺寸和应用见表5-1。
金属切削刀具
第12章 一、磨削加工类型
Baidu Nhomakorabea
磨削及砂轮
外圆磨削：纵磨、横磨、大切深缓进给磨削 内圆磨削： 平面磨削：周磨、端磨
成形磨削：螺纹磨削、齿轮磨削
砂带磨削： 无心磨削： 超精磨削加工：珩磨、抛光、研磨、液体抛光
第12章
外圆磨削：
磨削及砂轮
M1432
第12章
内圆磨削：
磨削及砂轮
M2120
第五章
差，适于金刚石、立方氮化硼砂轮。
（3）空隙
作用容屑
（4）砂轮的硬度
砂轮工作时在磨削力作用下磨粒脱落的难易程度。 取决于结合剂的结合能力及所占比例，与磨料硬度无关。
硬度高，磨料不易脱落；硬度低，自锐性好。
分7大级(超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬)，16小级 砂轮硬度选择原则： 1. 磨削硬材，选软砂轮；磨削软材，选硬砂轮；
平面磨削：
磨削及砂轮
M7132
第12章
无心磨削：
磨削及砂轮
二、砂轮
1.砂轮的型号 GB2484—84
砂轮标志方法示例如下：
PB 400×40×60 A 60 L 5 B 35
形状代号薄片 外经D＝400mm 厚度H＝40mm 内径d＝60mm 磨料（棕刚玉） 60号粒度 硬度中软2 5号组织 树脂结合剂 最高工作线速度（m / s）
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。
四.磨削温度对工件表面的影响
1. 工件表面烧伤 磨削时产生高温，使工件加工表面的金属组织发生相变， 使其硬度和塑性等也发生了相应地变化，这种表层变质的现 象叫表面烧伤。 烧伤的表面呈黄褐色或黑色，它是工件表面在高温下形 成的氧化膜，氧化膜的颜色随烧伤的程度不同而发生变化， 轻度的烧伤需经过酸洗才会呈现出来。
中等组织 （ 4～7级） 适于一般磨削工作，如淬火钢、刀具刃磨等。
疏松组织 （ 8～14级） 不易堵塞砂轮，适于粗磨、磨软材、磨平面、内圆 等 接触面积较大时，磨热敏性强的材料或薄件
（5）砂轮的形状、尺寸及用途
根据不同的用途，按照磨床类型、磨削方式以及工件的形状和 尺寸等，将砂轮制成不同的形状和尺寸，并已标准化
粒度对磨削生产率和加工表面粗糙度影响很大。 一般来说，粗磨用粗粒度，精磨用细粒度。 当工件材料软、塑性和磨削面积大时，为避免堵塞砂轮，采 用粗粒度。
（2）结合剂
1.陶瓷结合剂（V）化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉，用于大多
数砂 轮（ 占90%）。但性脆，不宜制成薄片，不宜 高速， 线速度一般为35m/s。
三. 磨削过程及磨削机理
1.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。
2.树脂结合剂（B）强度高弹性好，耐冲击，适于高速磨或切槽、切
断等工作，但耐腐蚀耐热性差(300℃)，自锐性好。
3.橡胶结合剂（R）比树脂有更好的弹性和硬度，可制造 0.1mm 的
薄砂轮，用于切断、开槽、无心磨的导轮。 但耐 腐蚀耐热性差 (200℃)，自锐性好。
4.金属结合剂（M）青铜、镍等，强度韧性高，成形性好，但自锐性
2. 磨导热性差的材料，不易散热，选软砂轮以免工件烧伤；
3.砂轮与工件接触面积大时，选较软的砂轮； 4.成形磨精磨时，选硬砂轮；粗磨时选较软的砂轮。
（5）组织
反映砂轮中磨料、结合剂和气孔三者体积的比例关系
分三类（细分为0～14级）
紧密组织 （ 0～3级） 成形性好，加工质量高，适于成形磨、精密磨和强力磨削。
回火烧伤 二次淬火烧伤 退火烧伤
减小和防止烧伤的主要措施： 减小热量产生和加速热量散发。 正确地选择砂轮，以及保持砂轮良好的切削性能； 选择合适的磨削方法； 选择合理的切削用量；
采用好的切削液及正确的润滑方法等。
2. 加工表面的残余应力 磨削后的表面往往有残余拉应力和压应力。 残余压应力可提高零件的疲劳强度和耐磨性，而残余拉应力却 使零件表面翘曲，强度降低。当它超过材料的强度极限时，就 会使零件产生裂纹。 产生残余应力的原因：