第七章_磨削与砂轮
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• 重型磨床：磨削余量6mm以上 • 每小时金属切除量：250～360kg
磨面 磨孔
一、砂轮的特性及其选择
• 常用磨削工具：砂轮、砂布、砂带、油石等
• 砂轮磨料和结合剂烧结而成的多孔体
• 砂轮的五因素：磨料，粒度，结合剂，组织(表示砂轮 中磨料、结合剂和气孔间的体积比例)，硬度
1. 磨料
磨料具备的条件
第14章
磨削与砂轮
主要内容
一、砂轮的特性及其选择 二、磨削加工类型和磨削运动 三、磨削过程 四、磨削表面质量 五、先进磨削方法
磨削是常用的精加工方法
• 精度：IT4～IT6，甚至±1微米 • 表面粗糙度：Ra0.8-Ra0.1,甚至
Ra0.01 • 硬材料的有效加工手段
近年来，还用于粗加工和毛坯去硬皮加工
０－１２００。 • 数字表示每英寸上的筛眼数，数字越大，
表示粒度越细。
磨料粒度号和颗粒尺寸
3. 结合剂
• 结合剂：将磨料粘结成各种形状和尺寸的砂轮， 直接影响砂轮的强度、耐热性和耐用度。
• 砂轮强度：砂轮在离心力作用下不被破坏的能 力，用安全速度表示，一般取30m/s 。
结合剂的选择
种 类 主要成分
5. 组织
• 磨料、结合剂、气孔三者比例关系。磨料的 比例越大，则砂轮越紧密
气孔 结合剂 磨粒
• 砂轮组织选择
组织
组织号
选用
紧密类
0、1、2、3
重压力磨削、成形磨削、 精密磨削
中等类 4、5、6、7 一般情Βιβλιοθήκη Baidu下的磨削
疏松类 8、9、1120、11、接材软料触质的面材磨较料削大磨、的削薄磨壁削件、磨热削敏、
2. 磨粒的特点
• 刀尖角为90～120°，负前 角；
• 切削刃为空间曲线，前刀面 为空间曲面，且形状不规则；
• 磨粒的切削刃有几个到几十 个微米的圆角；
• 经过修整，磨粒上会出现微 刃。
3. 磨削运动
磨削方法： – 外圆磨 – 内圆磨 – 平面磨 – 无心磨
磨削运动：
1) 砂轮的旋转运动Vc • 即磨削速度，主运动
碳化物系磨料，由于其硬度高，但强度低、韧性较差， 故不宜磨削钢类零件。而主要适用于磨削铸铁、硬质合金、宝 石等硬而脆的材料。
但脆性也较大。它的刃口很锋利，易破碎形成新刃口。 其导热性能较好，砂轮也不易堵塞，适于磨削硬而脆的材料。 其中黑碳化硅主要用于磨削铸铁、黄铜、软青铜及非金属材料 等，绿碳化硅主要用于磨削硬质合金。
碳化硅不适合磨削钢及耐热台金，因为这时会产生强烈 的化学磨损。
1．碳化硅磨粒比氧化铝磨粒坚硬，但抗弯强度比氧化铝磨粒差得多；
故一般当磨削加工硬表层合金、铸铁和硬质合金等强度较高时的材 料，碳化硅磨粒比氧化铝磨粒的磨削效率高。磨削加工钢、包括不锈钢 及高强度合金钢，退了火的可锻铸铁等选用氧化铝磨粒砂轮。
弹性好，但化学稳定性 差，不耐酸碱，温度不 能超过200℃
磨狭窄的沟槽、切割 磨片、热敏材料的磨 具
磨狭窄的沟槽、切割 磨片、热敏材料的磨 具、导轮、抛光轮。
4. 硬度
• 硬度：结合剂对磨料的粘结力。粘结力越大，磨 料越不易脱落，砂轮的硬度越高。
• 砂轮自砺性：砂轮上磨粒钝化后，磨削力增大， 表层的磨粒自行脱落，里层有锋利边刃的磨料露 出，代替磨钝的磨粒参加磨削。
• vc↑, Ra↓，但受砂轮 的强度限制，常用30 －35m/s
vc
π =
ds ns 1000
(m / s)
2) 工件旋转运动Vw • 又称圆周进给运动，即工件速度
• vw↑，生产率↑，工件磨削烧伤↓；但vw过大，
振动↑，工件Ra↑。
vw
dw nw 1000
m /
s
3) 轴向进给运动fa • 工件转动一圈，工件和砂轮
• 砂轮自砺性与砂轮硬度有关:硬度高，磨粒不易 脱落，自砺性差；硬度低，磨粒易脱落，自砺性 好。
砂轮的硬度等级名称和代号
砂轮硬度的选择
磨 削
工件 硬度
工件种类
条 件
高
低
有色金属、 橡胶、树脂
淬火 钢
加工接 触面
大小
磨削种类
精磨、 粗 成形磨 磨
砂轮 粒度
细粗
砂
轮 硬
软硬
软
度
硬 软 硬 硬 软 软硬
2．一般说来，氧化铝、碳化硅磨料的硬度增加时，易碎性表现得增加；
3．碳化硅类磨粒较锋锐，其尖端圆半径比刚玉类小30%左右，它比刚玉 类有较大的忍受热冲击的能力，在磨削温度作用下比较不易产生裂纹。 磨削时也比刚玉类磨粒较少产生粘结磨损；
4．人造金刚石比天然金刚石略脆一些，颗粒较细，表面较粗糙，宜于作 砂轮；
在砂轮轴线方向的相对移动。 • 根据砂轮宽度B选择。
– 粗磨fa＝(0.3~0.85)B – 精磨fa＝(0.2~0.3)B
4) 径向进给运动fr • 工作台两个行程之间砂轮在半径
–硬度高、红硬性好；砂轮 –有一定的强度和韧性；工件 –有锋利的边刃
结合剂
磨粒
磨屑
气孔
常用的磨料
系列 氧化物系 碳化物系
超硬磨料
成分
Al2O3 SiC BC
CBN 金刚石
显微硬度(HV) 2000～2300 2800～4500 8000～9000 8000～10000
性能特点：
氧化物系磨料，由于其强度高、韧性大、与钢铁不发生 反应，主要用于磨削钢类零件。
6. 形状、尺寸与标注
常用砂轮的形状、代号及主要用途
标注顺序：
形状代号—尺寸—磨料粒度号硬度组织号结合剂—最高工作速度
二、磨削运动和磨削过程（1）
1. 砂轮的形貌
• 磨粒在砂轮的圆周 方向、半径方向均 随机分布；
• 实际参与磨削的有 效切削刃数量随磨 削工艺变化而变化
• 磨粒形状不规则， 以八面菱形为最多
5．立方氮化硼是以六方氮化硼为原料，使用金属触媒剂（如镁粉），在 高温高压下合成的磨料，硬度仅次于金刚石，抗弯强度约为正规氧化铝 的两倍，热稳定性好。立方氮化硼易和水蒸汽反应而生成氨和硼酸，所 以不宜用水作磨削液，可用5％～10％以上的重油或100％的纯油。
2. 粒度
• 粒度：磨料颗粒的大小， • 分粗磨料Ｆ４－Ｆ２２０，微粉Ｆ２３
特点
应用场合
无 机
陶瓷 V(A)
黏土、生长石、 滑石、硼玻璃、 硅石等
化学稳定性好、耐酸碱、 磨削厚度大、轴向力 耐高温，但脆性大、易 小、速度小于35m/s 碎裂
类 金属 青铜
M(J)
强度高、韧性好，但自 金刚石砂轮 砺性差
酚醛、环氧 树脂
有 B(S)
机
人造橡胶
类 橡胶
R(X)
弹性好，但化学稳定性 差，不耐酸碱，温度不 能超过200℃
磨面 磨孔
一、砂轮的特性及其选择
• 常用磨削工具：砂轮、砂布、砂带、油石等
• 砂轮磨料和结合剂烧结而成的多孔体
• 砂轮的五因素：磨料，粒度，结合剂，组织(表示砂轮 中磨料、结合剂和气孔间的体积比例)，硬度
1. 磨料
磨料具备的条件
第14章
磨削与砂轮
主要内容
一、砂轮的特性及其选择 二、磨削加工类型和磨削运动 三、磨削过程 四、磨削表面质量 五、先进磨削方法
磨削是常用的精加工方法
• 精度：IT4～IT6，甚至±1微米 • 表面粗糙度：Ra0.8-Ra0.1,甚至
Ra0.01 • 硬材料的有效加工手段
近年来，还用于粗加工和毛坯去硬皮加工
０－１２００。 • 数字表示每英寸上的筛眼数，数字越大，
表示粒度越细。
磨料粒度号和颗粒尺寸
3. 结合剂
• 结合剂：将磨料粘结成各种形状和尺寸的砂轮， 直接影响砂轮的强度、耐热性和耐用度。
• 砂轮强度：砂轮在离心力作用下不被破坏的能 力，用安全速度表示，一般取30m/s 。
结合剂的选择
种 类 主要成分
5. 组织
• 磨料、结合剂、气孔三者比例关系。磨料的 比例越大，则砂轮越紧密
气孔 结合剂 磨粒
• 砂轮组织选择
组织
组织号
选用
紧密类
0、1、2、3
重压力磨削、成形磨削、 精密磨削
中等类 4、5、6、7 一般情Βιβλιοθήκη Baidu下的磨削
疏松类 8、9、1120、11、接材软料触质的面材磨较料削大磨、的削薄磨壁削件、磨热削敏、
2. 磨粒的特点
• 刀尖角为90～120°，负前 角；
• 切削刃为空间曲线，前刀面 为空间曲面，且形状不规则；
• 磨粒的切削刃有几个到几十 个微米的圆角；
• 经过修整，磨粒上会出现微 刃。
3. 磨削运动
磨削方法： – 外圆磨 – 内圆磨 – 平面磨 – 无心磨
磨削运动：
1) 砂轮的旋转运动Vc • 即磨削速度，主运动
碳化物系磨料，由于其硬度高，但强度低、韧性较差， 故不宜磨削钢类零件。而主要适用于磨削铸铁、硬质合金、宝 石等硬而脆的材料。
但脆性也较大。它的刃口很锋利，易破碎形成新刃口。 其导热性能较好，砂轮也不易堵塞，适于磨削硬而脆的材料。 其中黑碳化硅主要用于磨削铸铁、黄铜、软青铜及非金属材料 等，绿碳化硅主要用于磨削硬质合金。
碳化硅不适合磨削钢及耐热台金，因为这时会产生强烈 的化学磨损。
1．碳化硅磨粒比氧化铝磨粒坚硬，但抗弯强度比氧化铝磨粒差得多；
故一般当磨削加工硬表层合金、铸铁和硬质合金等强度较高时的材 料，碳化硅磨粒比氧化铝磨粒的磨削效率高。磨削加工钢、包括不锈钢 及高强度合金钢，退了火的可锻铸铁等选用氧化铝磨粒砂轮。
弹性好，但化学稳定性 差，不耐酸碱，温度不 能超过200℃
磨狭窄的沟槽、切割 磨片、热敏材料的磨 具
磨狭窄的沟槽、切割 磨片、热敏材料的磨 具、导轮、抛光轮。
4. 硬度
• 硬度：结合剂对磨料的粘结力。粘结力越大，磨 料越不易脱落，砂轮的硬度越高。
• 砂轮自砺性：砂轮上磨粒钝化后，磨削力增大， 表层的磨粒自行脱落，里层有锋利边刃的磨料露 出，代替磨钝的磨粒参加磨削。
• vc↑, Ra↓，但受砂轮 的强度限制，常用30 －35m/s
vc
π =
ds ns 1000
(m / s)
2) 工件旋转运动Vw • 又称圆周进给运动，即工件速度
• vw↑，生产率↑，工件磨削烧伤↓；但vw过大，
振动↑，工件Ra↑。
vw
dw nw 1000
m /
s
3) 轴向进给运动fa • 工件转动一圈，工件和砂轮
• 砂轮自砺性与砂轮硬度有关:硬度高，磨粒不易 脱落，自砺性差；硬度低，磨粒易脱落，自砺性 好。
砂轮的硬度等级名称和代号
砂轮硬度的选择
磨 削
工件 硬度
工件种类
条 件
高
低
有色金属、 橡胶、树脂
淬火 钢
加工接 触面
大小
磨削种类
精磨、 粗 成形磨 磨
砂轮 粒度
细粗
砂
轮 硬
软硬
软
度
硬 软 硬 硬 软 软硬
2．一般说来，氧化铝、碳化硅磨料的硬度增加时，易碎性表现得增加；
3．碳化硅类磨粒较锋锐，其尖端圆半径比刚玉类小30%左右，它比刚玉 类有较大的忍受热冲击的能力，在磨削温度作用下比较不易产生裂纹。 磨削时也比刚玉类磨粒较少产生粘结磨损；
4．人造金刚石比天然金刚石略脆一些，颗粒较细，表面较粗糙，宜于作 砂轮；
在砂轮轴线方向的相对移动。 • 根据砂轮宽度B选择。
– 粗磨fa＝(0.3~0.85)B – 精磨fa＝(0.2~0.3)B
4) 径向进给运动fr • 工作台两个行程之间砂轮在半径
–硬度高、红硬性好；砂轮 –有一定的强度和韧性；工件 –有锋利的边刃
结合剂
磨粒
磨屑
气孔
常用的磨料
系列 氧化物系 碳化物系
超硬磨料
成分
Al2O3 SiC BC
CBN 金刚石
显微硬度(HV) 2000～2300 2800～4500 8000～9000 8000～10000
性能特点：
氧化物系磨料，由于其强度高、韧性大、与钢铁不发生 反应，主要用于磨削钢类零件。
6. 形状、尺寸与标注
常用砂轮的形状、代号及主要用途
标注顺序：
形状代号—尺寸—磨料粒度号硬度组织号结合剂—最高工作速度
二、磨削运动和磨削过程（1）
1. 砂轮的形貌
• 磨粒在砂轮的圆周 方向、半径方向均 随机分布；
• 实际参与磨削的有 效切削刃数量随磨 削工艺变化而变化
• 磨粒形状不规则， 以八面菱形为最多
5．立方氮化硼是以六方氮化硼为原料，使用金属触媒剂（如镁粉），在 高温高压下合成的磨料，硬度仅次于金刚石，抗弯强度约为正规氧化铝 的两倍，热稳定性好。立方氮化硼易和水蒸汽反应而生成氨和硼酸，所 以不宜用水作磨削液，可用5％～10％以上的重油或100％的纯油。
2. 粒度
• 粒度：磨料颗粒的大小， • 分粗磨料Ｆ４－Ｆ２２０，微粉Ｆ２３
特点
应用场合
无 机
陶瓷 V(A)
黏土、生长石、 滑石、硼玻璃、 硅石等
化学稳定性好、耐酸碱、 磨削厚度大、轴向力 耐高温，但脆性大、易 小、速度小于35m/s 碎裂
类 金属 青铜
M(J)
强度高、韧性好，但自 金刚石砂轮 砺性差
酚醛、环氧 树脂
有 B(S)
机
人造橡胶
类 橡胶
R(X)
弹性好，但化学稳定性 差，不耐酸碱，温度不 能超过200℃