模具加工之砂轮与单颗磨粒加工

1.1 磨削分类
1.2 磨削运动
磨削加工类型不同，运动形式和运动数目也就不同。外圆与平 面磨削时，磨削运动包括主运动、径向进给运动、轴向进给 运动和工件旋转或直线运动四种形式。
外圆磨削
平面磨削
1.2 磨削运动
• 1、主运动
砂轮回转运动称为主运动。主运动速度（即砂轮外圆 的线速度），称磨削速度，用vs表示：
•
2.4 磨粒尺寸（粒度）
• 磨料粒度的选择，主要与加工表面粗糙度和生产率有关。 粒度选择原则： 1）粗磨时，磨削余量大，要求的表面粗糙度值较大，应选用
较粗的磨粒（粒度号小）。因为磨粒粗、气孔大，磨削深 度可较大，砂轮不易堵塞和发热。精磨时，余量较小，要 求粗糙度值较低，可选取较细磨粒（粒度号大）。一般来 说，磨粒愈细，磨削表面粗糙度愈好。 2）磨塑性金属时，易选用粒度号小的砂轮，防止砂轮糊塞； 磨脆性金属时，易选用粒度号大的砂轮，提高磨削生产率； 3）砂轮与工件接触弧大时，选择粒度号小的砂轮，以减少同 时工作磨粒数，避免发热过多引起工件烧伤。
2.3 磨料种类
2.3 磨料种类
2.4 磨粒尺寸（粒度）
• 粒度指磨料颗粒尺寸的大小。 • 颗粒最大尺寸大于40m的磨料：用机械筛分法确定粒度号，
其粒度号数值是该颗粒刚能通过的筛子每英寸（25.4mm） 长度上的孔眼数。粒度号数越大，则颗粒尺寸越小。如： 60＃，表示该磨料颗粒刚能通过的筛子每英寸长度上有60 个孔眼。 • 颗粒尺寸小于40m的磨粒：用显微镜分析法来测量，粒度 号数是该颗粒最大尺寸的微米数。如：W20，表示磨料颗 粒最大尺寸为20m。
2.2、砂轮概述
砂轮
2.2 砂轮概述
1、砂轮是一种用结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、干燥、焙烧及车 整，具有一定形状的多孔体。
2、砂轮是磨具中用量最大、使用面最广的一种，使用时高速旋转， 可对金属或非金属工件的外圆、内圆、平面和各种型面等进行粗 磨、半精磨和精磨以及开槽和切断等。
3、砂轮种类繁多。按所用磨料可分为普通磨料（刚玉和碳化硅等） 砂轮和超硬磨料（金刚石和立方氮化硼等）砂轮；按形状可分为 平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等；按结 合剂可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。
磨削)。 • 5.按磨削中使用的磨削工具的类型分为：固结磨粒磨具的磨削加工方法和
游离磨粒的磨削加工方法.固结磨粒磨具的磨削加工方法主要包括砂轮磨 削,珩磨,砂带磨削,电解磨削等;游离磨粒磨削的加工方法主要包括研磨, 抛光,喷射加工,磨料流动加工,振动加工等。 • 6.按砂轮线速度Vs的高低分为：普通磨削Vs<45m/s,45m/s<=Vs<150m/s和 超高速磨削>=150m/s。 • 7.按采用的新技术情况分为：磁性研磨,电化学抛光等。
• 通常使用的“普通”砂轮由氧化铝或碳化硅磨料与陶瓷的 或树脂结合剂组成。
• 而“超硬磨料”砂轮由金刚石或立方氮化硼磨料与陶瓷化、 树脂或金属结合剂组成。
• 尽管一般砂轮通常是整个由结合剂粘接的磨料结构构成， 但超硬磨料砂轮为减少昂贵的金刚石或CBN的用量，则只是 在塑料或金属轮芯表面由结合剂粘接一薄圈或仅一层磨料。
• 目前生产中常用的磨料有氧化物（刚玉类）系、碳化物系 和高硬磨料系三类。
• 氧化物系（刚玉类）磨料：比碳化物系磨料强度、韧性好， 但硬度差。因此，用于磨削各种钢类工件。
• 碳化物系磨料：用于磨削铸铁类、黄铜、软青铜、铝及硬 质合金等硬脆工件。
2.3 磨料种类
金刚石是最硬的磨料，导热系数大、摩擦系数小，适 于加工硬质合金、光学玻璃、陶瓷等硬质材料。但不 宜加工铁族金属，因为它与Fe在高温下化学稳定性差， 易磨损。 立方氮化硼（CBN）硬度仅次于金刚石，但抗热冲击 性、抗弯强度比金刚石好得多，可用于磨削高硬度高 强度钢等材料。立方氮化硼易与水反应，生成氨和硼 酸，故在磨削时不易用含水的磨削液。
2.1、固结磨具
• 这类磨具由起磨削作用的硬质磨粒和较软的结 合剂组成（砂轮属于固结磨具）。
• 根据结合剂的不同，磨粒之间的间隙可能只是 被部分地充满（留有间隙或气孔），或是被全 部充满。
• 除了磨粒和结合剂之外，有时还要填加填料和 助磨材料。
• 它的性质和性能取决于磨粒材料的性质、磨粒 大小、结合剂材料、磨料和结合剂的比例，以 及气孔率。
2.2 砂轮概述
左图为砂轮的结构 1－磨粒；2－结合剂；
3－气孔
2.3 磨料种类
• 磨料是制造砂轮的主要原料，磨料直接担负着切削工作， 因此应具有很高的硬度、耐热性和一定的韧性，破碎时应 能形成尖锐的棱角。
• 分类：天然磨料、人造磨料。天然磨料由于价格昂贵、含 杂质多、性质不均匀，因此，主要用人造磨料做砂轮。
2、砂轮的组成及特性
Байду номын сангаас
砂轮磨
固结
削
磨
固结 磨具 油石研
料
磨料
加
加工
磨
精密珩 磨
工
涂覆 砂带磨
磨具
削
砂带研
抛
2、砂轮的组成及特性
• 2.1 固结磨具 • 2.2 砂轮概述 • 2.3 磨粒种类 • 2.4 磨粒尺寸 • 2.5 砂轮硬度 • 2.6 砂轮组织 • 2.7 砂轮形状 • 2.8 结合剂种类 • 2.9 砂轮标记 • 2.10 超硬磨料砂轮
4、砂轮的特性参数主要有磨料、粘度、硬度、结合剂、形状、尺寸 等。
5、由于砂轮通常在高速下工作，因而使用前应进行回转试验（保证 砂轮在最高工作转速下，不会破裂）和静平衡试验（防止工作时 引起机床振动）。砂轮在工作一段时间后，应进行修整以恢复磨 削性能和正确的几何形状。
2.2 砂轮概述
• 砂轮可由很宽尺寸范围的多种磨粒和多种结合剂材料及成 分组成。
1.1 磨削分类
• 1.按磨削精度分：粗磨,半精磨,精磨,镜面磨削,超精加工。 • 2.按进给形式分：切入磨削,纵向磨削,缓进给磨削,无进给磨削,定压研磨,
定量研磨。 • 3.按磨削形式分：砂带磨削,无心磨削,,,宽砂轮磨削,,仿形磨削,振荡磨
削,,,恒压力磨削,手动磨削,,湿磨削,研磨,珩磨等。 • 4.按加工表面分：外圆磨削,内圆磨削,平面磨削和刃磨(齿轮磨削和螺纹
式中，ds为砂轮直径mm；ns为砂轮转速r/min。
• 2、径向进给运动
砂轮切入工件的运动称为径向进给运动。
1.2 磨削运动
3、轴向进给运动 工件相对于砂轮沿轴向的运动称轴向进给运动。 4、工件圆周（或直线）进给运动 外圆磨削时：
平面磨削时：
L式为中工，作n台w为行工程件mm转。速r/min；nt为工作台往复运动频率s-1；