《金属切削原理》第12章[磨削]
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第十二章磨削
磨削用于加工坚硬材料及精加工、半精加工 内圆磨削 外圆磨削 平面磨削
普通平面磨削 圆台平面磨削
超精磨削加工
第一节砂轮的特性及选择
砂轮由磨料、结合剂、气孔组成 特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织决定 一、磨料
分为天然磨料和人造磨料 人造磨料 氧化物系
碳化物系 超硬材料系
二、粒度 表示磨粒颗粒尺寸的大小
> 63 号数为通过筛网的孔数/英寸（25.4mn ） 机械筛分 一般磨粒 V 63ym 号数为最大尺寸微米数（W 显微镜分析法 微细磨粒 精磨细粒降低粗糙度 粗磨粗粒提高生产率 高速时、接触面积大时 粗粒 防烧伤 软韧金属粗粒防糊塞
硬脆金属细粒提高生产率 国标用磨粒最大尺寸方向上的尺寸来表示 三、结合剂 作用：将磨料结合在一起，使砂轮具有必要的强度和形状
1、 陶瓷结合剂（A ）常用
由黏土等陶瓷材料配成
特点：粘结强度高、耐热、耐酸、耐水、气孔率大、成本低、生产率高、脆、不能承受侧向 弯扭力
2、 树脂结合剂（S ）切断、开槽
酚醛树脂、环氧树脂
特点：强度高、弹性好、耐热性差、易自砺、气孔率小、易糊塞、磨损快、易失廓形、与碱 性物质易反应、不易长期存放
3、 橡胶结合剂（X 薄砂轮、切断、开槽、无心磨导轮
人造橡胶
特点：弹性好、强度好、气孔小、耐热性差、生产率低
4、 金属结合剂（Q 磨硬质合金、玻璃、宝石、半导体材料
青铜结合剂（制作金刚石砂轮）
特点：强度高、自砺性差、形面成型性好、有一定韧性
刚玉系（AI2O3） 碳化硅系碳化硼系
人造金刚石系立方氮化硼系
四、硬度
在磨削力作用下，磨粒从砂轮表面脱落的难易程度 分为超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬
精度、成形磨削
硬砂轮 保持廓形
粒度号大 软砂轮 防糊塞
有色金属、橡胶、树脂
软砂轮 防糊塞
五、 组织
磨粒、气孔、结合剂体积的比例关系
分为：紧密（0?3）、中等（4?7）、疏松（8?14）（磨粒占砂轮体积％\） 气孔、孔穴 开式（与大气连通） 占大部分，影响较大
闭式（与大气不连通） 尺寸小、影响小
开式空洞型
蜂窝型 前两种构成砂轮内部主要的冷却通道 管道型5?50 ym
六、 砂轮的型号标注 形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、允许最高圆周线速度
P300x30x75WA60L6V35
外径300,厚30,内径75
第二节磨削运动
一、 磨削运动
1、 主运动
砂轮外圆线速度 m/s 2、 径向进给运动
进给量fr 工件相对砂轮径向移动的距离 间歇进给 mm/st 单行程
mm/dst 双行程
连续进给 mm/s 3、 轴向进给运动 进给量fa 工件相对砂轮轴向的进给运动 圆磨 mm/r 平磨 mm/行程
4、 工件速度vw 线速度 m/s 二、 磨削金属切除率
ZQ= Q/B = 1000 - vw - fr ? fa/B mm A 3/（s ? mm ） ZQ 单位砂轮宽度切除率 Q 每秒金属切除量 用以表示生产率
B ：砂轮宽度
三、 砂轮与工件加工表面接触弧长 1c = sqrt （fr ? dO ）
工件材料硬 工件材料软 接触面积大 砂轮软些
砂轮硬些
软砂轮 防烧伤 充分发挥磨粒作用
影响参加磨削磨粒数目及磨粒负荷，容屑，冷却条件
四、砂轮等效直径
将外圆（内圆）砂轮直径换算成接触弧长相等的假想平面磨削的砂轮直径结论：对砂轮耐用度影响内圆〉平面〉外圆
第三节磨削的过程
一、单个磨粒的磨削过程
磨粒的模型锐利120。圆锥
钝化半球
实际磨粒：大的负前角，大的切削刃钝圆半径
滑擦、耕犁、切削
滑擦：（不切削，不刻划）产生高温，引起烧伤裂纹
耕犁：（划出痕迹）磨粒钝或切削厚度小于临界厚度，工件材料挤向两侧隆起切削：切削厚度大于临界厚度，形成切屑
v T-隆起线性）塑性变形速度v磨削速度
二、磨削的特点
1、精度高、表面粗糙度小
高速、小切深、机床刚性
2、径向分力Fn较大
多磨粒切削
3、磨削温度高
磨粒角度差、挤压和摩擦、砂轮导热差
4、砂轮的自砺作用
三、磨削的阶段
1、初磨阶段
实际磨深小于径向进给量
2、稳定阶段
实际磨深等于径向进给量
3、清磨阶段
实际磨深趋向于0
提高生产率缩短1、2
提高质量保证3
第四节磨削力及磨削功率
一、磨削力的特征
分解成三个分力
Ft切向力Fn 法向力Fa 轴向力特征：
1、单位切削力k很大磨粒几何形状的随机性和参数的不合理性
7000?20000kgf/mm A2 其他切削方式k v 700kgf/mm A2
2、F n值最大
Fn/Ft 通常2.0 ?2.5
工件塑性J、硬度T- Fn/Ft T
切深小，砂轮严重磨损Fn/Ft 可达5?10
3、磨削力随磨削阶段变化
初磨、稳定、光磨
二、磨削力及磨削功率
摩擦耗能占相当大的比例(70?80%)
切向力(N): Ft = 9.81 ? (CF ? (vw ? fr ? B/v)+ ― Fn)
径向力(N): Fn= 9.81 ? CF- (vw ? fr ? B/v) ? tan( a) ?( n /2) vw:工件速度V：砂轮速度
fr :径向进给量
B：磨削宽度
CF：切除单位体积切屑所需的能kgf/mm A2
卩：工件—砂轮摩擦系数
a :假设粒度为圆锥时的锥顶半角
磨削功率
P= Ft ? v/1000 Kw
理论公式精度不高，常用实验测定(顶尖上安装应变片)
第五节磨削温度
耕犁、滑擦和形成切屑的能量全部转化成热，大部分传入工件
一、磨削温度
砂轮磨削区温度9 A:砂轮与工件接触区的平均温度
影响：烧伤、裂纹的产生
磨粒磨削点温度9 dot :磨粒切削刃与切屑接触部分的温度要来源
影响：表面质量、磨粒磨损、切屑熔着工件温升：
影响：工件尺寸、形状精度受影响
二、影响磨削温度的因素切削液为降温的主要途径
1、工件速度对磨粒磨削点温度的影响大于砂轮速度
vw T —acgmaxT—F T — 9 dot T 大
v T —acgmaxj— 9 dot T 小
—摩擦热T/ acgmax单个磨粒最大切削厚度mm
假设：磨粒前后对齐，均匀分不在砂轮表面
平面磨：acgmax=(2 - vw- fa/(v ? m- B))sqrt(fr/dt)
外圆磨：acgmax=(2 - vw - fa/(v ? m- B))sqrt((fr/dt)+(fr/dw)) dt:砂轮直径
m每毫米周长磨粒数用于定性分析
2、径向进给量Fr
fr T—acgmaxT— 9 dot T
fr T—接触区T—同时参加切削磨粒数T— 9 A T
3、其他因素
fa T— 9 dot T、9 A T 工件材料硬度T、强度、T韧性T— 9 dot T、9 A T
9 A T—工件温升T vw T—被磨削点与砂轮接触时间J—工件温升/
三、磨削温度的测量(热电偶)
第六节砂轮的磨损及表面形貌
磨粒磨损
磨粒或结合剂破碎(取决于磨削力与磨粒、结合剂强度) 破碎磨损消耗砂轮多
磨耗磨损通过磨削力影响破碎磨损
阶段初期磨损
二期磨损磨粒破碎磨损(个别磨粒受力大，磨粒内部应力与裂纹) 磨耗磨损
三期磨损结合剂破碎磨损
二、砂轮的耐用度T
砂轮相邻两次修整期间的加工时间s
各因素通过平均切削厚度来影响T
经验公式：T=6.67 ? (dw A0.6) ? km- k”(10000 ? (vw ? fa ? fr)A2) dw工件直径
kt ：砂轮直径修正系数温度最高处，是磨削热的主
一、砂轮的磨损
类型磨耗磨损
破碎磨损
km工件材料修正系数
粗磨时间常用单位时间内磨除金属体积与砂轮磨耗体积之比来选择砂轮
三、砂轮的修整
作用去除钝化磨粒或糊塞住的磨粒，使新磨粒露出来
增加有效切削刃，提高加工表面质量
工具单颗金刚石、单排金刚石、碳化硅修整轮、电镀人造金刚石滚轮、硬质合金挤压轮等使用单颗金刚石：
导程小于等于磨粒平均直径，每颗磨粒都能修整
深度小于等于磨粒平均直径，提高砂轮寿命
四、表面形貌
单位面积上磨粒数目越多—acgmaxj f磨粒受力磨粒寿命T—T T 磨粒高度分布越均匀-粗糙度J
磨粒间距均匀性越好—粗糙度J
第七节磨削表面质量与磨削精度
一、表面粗糙度
比普通切削小小于Ra2?4^m
vw j、v T、R工T、R砂T、细粒度—粗糙度J 细粒度—mT—粗糙度J
B T—acgmaxj—粗糙度J 磨粒等高性好—粗糙度J
二、机械性能
1、金相组织变化
烧伤：C T、合金元素T—导热性J—易烧伤
高温合金T—磨削功率T— 9 A T—易烧伤
影响：破坏工件表层组织，产生裂纹，影响耐磨性和寿命
2、残余应力
原因：相变引起金相组织体积变化
温度引起热胀冷缩和塑性变形的综合结果
光磨10次残余应力减少2?3倍光磨15次残余应力减少4?5倍fa J、fr J—拉应力J
3、磨削裂纹
磨削速度垂直方向上的裂纹(局部高温急冷造成热应力)
三、磨削精度
1、磨床与工件的弹性变形
2、磨床与工件的热变形
3、砂轮磨损导致形状尺寸变化
3、磨床与工件振动
研磨加工是应用较广的一种光整加工。加工后精度可达
IT5级，表面粗糙度可达
Ra0.1~0.006卩m 既可加工金属材料，也可以加工非金属材料。
研磨加工时，在研具和工件表面间存在分散的细粒度砂粒（磨料和研磨剂）在两者之间 施加一定的压力，并使其产生复杂的相对运动，这样经过砂粒的磨削和研磨剂的化学、物理
作用，在工件表面上去掉极薄的一层，获得很高的精度和较小的表面粗糙度。
研磨的方法按研磨剂的使用条件分以下三类:
1 ?干研磨
研磨时只需在研具表面涂以少量的润滑附加剂。如图 8-12a 所示。砂粒
在研磨过程中基本固定在研具上，它的磨削作用以滑动磨削为主。这种方法生产率不高，但 可达到很高
的加工精度和较小的表面粗糙度值 （Ra0.02?0.01卩m ）0
2 ?湿研磨 在研磨过程中将研磨剂涂在研具上，用分散的砂粒进行研磨。研磨剂中
除砂粒外还有煤油、机油、油酸、硬脂酸等物质。在研磨过程中，部分砂粒存在于研具与工 件之间，如图8-12b 所示。此时砂粒以滚动磨削为主，生产率高，表面粗糙度
Ra0.04?
0.02卩m 一般作粗加工用，但加工表面一般无光泽。
3 ?软磨粒研
磨料的研磨剂涂在研具的工作表面，由于磨料比研具和工件软，因此研磨过程中磨料悬浮于 工件与研具之间，主要利用研磨剂与工件表面的化学作用，产生很软的一层氧化膜，凸点处
的薄膜很容易被磨料磨去。此种方法能得到极细的表面粗糙度
（Ra0.02?0.01卩m ）
刮研平面用于未淬火的工件，它可使两个平面之间达到紧密接触，能获得较高的形状和位 置精度，加工精度可达IT7级以上，表面粗糙度值Ra0.8?0.1卩m 刮研后的平面能形成具 有润滑油膜的滑动面，因此能减少相对运动表面间的磨损和增强零件接合面间的接触刚度。 刮研表面质量是用单位面积上接触点的数目来评定的，粗刮为 1?2点/cm2,半精刮为2?3
点/cm2,精刮为3?4点/cm2o
圧力
丹:力
在研磨过程 中，
用氧化铬作
千式研腹 （b ）湿式研
膺
图千式研磨与锻式研磨
砂轮的种类与性能
一、砂轮的种类与性能 （一）、概况 砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。 （二）、砂轮的分类 砂轮种类繁多，按所用磨料可分为普通磨料（刚玉（Al2O3）和碳化硅等）砂轮和超硬磨料（金刚石和立方氮化硼）砂轮；按砂轮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。 （三）、砂轮的属性 砂轮是用磨料和结合剂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。 砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂、形状及尺寸等因素来决定，现分别介绍如下。 1、磨料及其选择 磨料是制造砂轮的主要原料，它担负着切削工作。因此，磨料必须锋利，并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的名称、代号、特性和用途见表1 。 表1 常用磨料
2、粒度及其选择 粒度指磨料颗粒的大小。粒度分磨粒与微粉两组。磨粒用筛选法分类，它的粒度号以筛网上一英寸长度内的孔眼数来表示。例如 60 # 粒度的的磨粒，说明能通过每英寸长有 60 个孔眼的筛网，而不能通过每英寸 70 个孔眼的筛网。120# 粒度说明能通过每英寸长有120 个孔眼的筛网。 对于颗粒尺寸小于40μm（微米，1毫米=1000微米）的磨料，称为微粉。微粉用显微测量法分类，它的粒度号以磨料的实际尺寸来表示（ W ）。各种粒度号的磨粒尺寸见表2 。 磨料粒度的选择，主要与加工表面粗糙度和生产率有关。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。因为磨粒粗、气孔大，磨削深度较大，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。一般来说，磨粒越细，磨削表面粗糙度越好。不同粒度砂轮的应用见表3 。 表3 不同粒度砂轮的使用范围 3、结合剂及其选择 结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。 （1）、陶瓷结合剂（V）：化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉，占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜高速，线速度一般为35m/s。
切削原理与刀具习题与答案
第一部分基本定乂 一.单选题 1. 磨削时的主运动是（） A.砂轮旋转运动B工件旋转运动C砂轮直线运动D工件直线运动 2. 如果外圆车削前后的工件直径分别是100CM和99CM平均分成两次进刀切完加工余量，那么背吃刀量（切削深度）应为（）A.10mm B.5mm C.2.5mm D.2mm 3. 随着进给量增大，切削宽度会（） A.随之增大 B.随之减小C与其无关D无规则变化 4. 与工件已加工表面相对的刀具表面是（） A.前面B后面C基面D 副后面 5. 基面通过切削刃上选定点并垂直于（） A.刀杆轴线B工件轴线C主运动方向D进给运动方向 6. 切削平面通过切削刃上选定点，与基面垂直，并且（） A.与切削刃相切B与切削刃垂直C与后面相切D与前面垂直 7能够反映前刀面倾斜程度的刀具标注角度为（） A主偏角B副偏角C前角D刃倾角 8能够反映切削刃相对于基面倾斜程度的刀具标注角度为（） A主偏角B副偏角C前角D刃倾角 9外圆车削时，如果刀具安装得使刀尖高于工件旋转中心，则刀具的工作前角与标注前角相比会（）A增大B减小C不变D不定 10切断刀在从工件外表向工件旋转中心逐渐切断时，其工作后角（） A逐渐增大B逐渐减小C基本不变D变化不定 二填空题： 1工件上由切削刃形成的那部分表面,称为 __________________ . 2外圆磨削时,工件的旋转运动为 _________________ 动 3在普通车削时,切削用量有 _______________________ 要素 4沿 _____________________ 向测量的切削层横截面尺寸,称为切削宽度. 6正交平面参考系包含三个相互垂直的参考平面,它们是__________ , ___________ 口正交平面 7主偏角是指在基面投影上主刀刃与 _______________ ■勺夹角 8刃倾角是指主切削刃与基面之间的夹角,在 _____________ 内测量 9在外圆车削时如果刀尖低于工件旋转中心,那么其工作前角会 ________________________ 10刀具的标注角度是在假定安装条件和 ________________ 件下确定的. 三判断题：判断下面的句子正确与否,正确的在题后括号内画” √",错误的画” X” 1在外圆车削加工时，背吃刀量等于待加工表面与已知加工表面间的距离.（） 2主运动即主要由工件旋转产生的运动.（） 3齿轮加工时的进给运动为齿轮坯的啮合转动.（） 4主运动.进给运动和切削深度合称为切削量的三要素.（） 5进给量越大，则切削厚度越大.（） 6工件转速越高，则进给量越大（） 7刀具切削部分最前面的端面称为前刀面（） 8主偏角即主刀刃偏离刀具中心线的角度.（） 9前角即前面与基面间的夹角，在切削平面内测量.（）
磨削砂轮的选择
砂轮的种类很多，并有各种形状和尺寸，由于砂轮的磨料、结合剂材料以及砂轮的制造工艺不同，各种砂轮就具有不同的工作性能。每一种砂轮根据其本身的特性，都有一定的适用范围。因此，磨削加工时，必须根据具体情况（如所磨工件的材料性质、热处理方法、工件形状、尺寸及加工形式和技术要求等），选用合适的砂轮。否则会因砂轮选择不当而直接影响加工精度、表面粗糙度及生产效率。下面列出砂轮选择的基本原则以供参考。 一、普通砂轮的选择 1. 磨料的选择磨料选择主要取决于工件材料及热处理方法。 a. 磨抗张强度高的材料时，选用韧性大的磨料。 b. 磨硬度低，延伸率大的材料时，选用较脆的磨料。 c. 磨硬度高的材料时，选用硬度更高的磨料。 d. 选用不易被加工材料发生化学反应的磨料。
最常用的磨料是棕刚玉（A）和白刚玉（WA），其次是黑碳化硅（C）和绿碳化硅（GC），其余常用的还有铬刚玉（PA）、单晶刚玉（SA）、微晶刚玉（MA）、锆刚玉（ZA）。 棕刚玉砂轮：棕刚玉的硬度高，韧性大，适宜磨削抗拉强度较高的金属，如碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等，这种磨料的磨削性能好，适应性广，常用于切除较大余量的粗磨，价格便宜，可以广泛使用。 白刚玉砂轮：白刚玉的硬度略高于棕刚玉，韧性则比棕刚玉低，在磨削时，磨粒容易碎裂，因此，磨削热量小，适宜制造精磨淬火钢、高碳钢、高速钢以及磨削薄壁零件用的砂轮，成本比棕刚玉高。 黑碳化硅砂轮：黑碳化硅性脆而锋利，硬度比白刚玉高，适于磨削机械强度较低的材料，如铸铁、黄铜、铝和耐火材料等。 绿碳化硅砂轮：绿碳化硅硬度脆性较黑碳化硅高，磨粒锋利，导热性好，适合于磨削硬质合金、光学玻璃、陶瓷等硬脆材料。 铬刚玉砂轮：适于磨削刀具，量具、仪表，螺纹等表面加工质量要求高的工件。
磨削不锈钢时怎样选择砂轮
1.磨料：白刚玉具有较好的切削性能和字锐性，适于磨削马氏体及马氏体+铁素体不锈钢；单晶刚玉磨料适用于奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢；微晶钢玉磨料是由许多微小的晶体组成的，强度高、韧性和自锐性好，其自锐的特点是沿微晶的缝隙碎列，从而获得微韧性和微刃高等性，可以减少烧伤、拉毛等现象，并可以降低磨削表面粗糙度，适于磨削各种不锈钢；立方氮化硼磨料的硬度很高，热稳定性好，化学惰性高，在1300℃～1500℃不氧化，磨粒的刃尖不易变钝，产生磨削热也少，适用于磨削各种不锈钢，为了减少粘附现象，也可采用碳化硅和人造金刚石为磨料的砂轮。 2.粒度：磨削不锈钢时，一般采用36号、46号、60号中等粒度的砂轮为宜，其中粗磨时，采用36号、46号粒度，精磨用60号粒度。为了同时适用于粗磨和精磨，则采用46号和60号粒度。 3.结合剂：磨削不锈钢要求砂轮具有较高的强度，以便承受较大的冲击载荷。陶瓷结合剂耐热、抗腐蚀，用它制作的砂轮能很好的保持切削性能，不怕潮湿，具有多孔性，适合于制作磨削不锈钢砂轮的结合剂。磨削耐浓硝酸不锈钢等材料内孔时，可采用树脂结合剂制造砂轮。 4.硬度；应选用硬度较低的砂轮，以提高自锐性，一般选用G～N硬度的砂轮，其中以K～L使用最为普遍，使用微晶刚玉作磨料的内圆磨砂轮，则以J为宜。 5.组织：为了避免磨削过程中砂轮堵塞，砂轮组织应选用较疏松的，一般选用5～8号较为合适。 十四、磨削不锈钢时怎样选择磨削用量 陶瓷结合剂砂轮的速度为30～35m/s；树脂结合剂的砂轮速度为35～50m/s。当发现表面烧伤时，应将砂轮速度降至16～20m/s。 工件速度：当工件直径小于50mm时，ｎ=120～150r/min;大于50mm时，ｎ=40～80r/min.用砂轮外圆进行平面精磨时，工作台远动速度一般为15～20m/min，粗磨时为5～50 m/min。磨削深度和横向进给量大时取最小值。粗磨深度为～，精磨深度为。修整砂轮后应减小磨削深度。 外圆磨削时纵向进给量，粗磨时为（～）Bmm/r,精磨时为（～）Bmm/r ；内圆磨削时纵向进给量，粗磨时为（～）Bmm/r,精磨时为（～）Bmm/r ；砂轮
第九章 磨削
第九章磨削 【内容提要】 本章主要介绍砂轮的类型、结构和作用，以及磨削运动的组成及磨削特性。 【目的要求】 1．掌握砂轮组成要素以及砂轮的类型，根据具体的加工工艺和材料会选用砂轮的类型； 2．掌握磨削运动的组成及磨削特性 3．了解先进磨削技术。 【本章内容】 第一次课 引言：在机械制造业中，磨削是最常用的加工方法之一。磨削可加工外圆、内孔、平面、螺纹、齿轮、花键、导轨和成形面等各种表面。其加工精度可达IT5～IT6级，表面粗糙度一般可达Rа0．08μm。磨削尤其适合于加工难以切削的超硬材料(如淬火钢)。磨削的用途非常广泛。 §9-1 砂轮与磨削 一、砂轮 砂轮是磨削加工中最常用的工具。它是由结合剂将磨料颗粒黏结而成的多孑L体。掌握砂轮的特性，合理选择砂轮，是提高磨削质量和磨削效率、控制磨削加工成本的重要措施。 1．砂轮的组成要素 (1)磨料磨料即砂轮中的硬质颗粒。常用的磨料主要是人造磨料，其性能及适用范围如下表： (2)粒度粒度表示磨料颗粒的尺寸大小。磨料的粒度可分为两大类，基本颗粒尺寸大于40μm的磨料，用机械筛选法来决定粒度号，其粒度号数就是该种颗粒正好能通过筛子的网号。网号就是每英寸(25．4mm)长度上筛孔的数目。因此粒度号数越大，颗粒尺寸越小；反之，颗粒尺寸越大。当颗粒尺寸小于40μm的磨料用 显微镜分析法来测量，其粒度号数是基本颗粒最大尺寸的微米数，以其最大尺寸前加w来表
示。 (3)结合剂结合剂的作用是将磨粒黏合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。结合剂的性能对砂轮的强度、耐冲击性、耐腐蚀性及耐热性有突出的影响，并对磨削表面质量有一定影响。 (4)硬度砂轮的硬度是指磨粒在磨削力的作用下，从砂轮表面脱落的难易程度。砂轮硬即表示磨粒难以脱落；砂轮软，表示磨粒容易脱落。所以，砂轮的硬度主要由结合剂的黏结强度决定，而与磨粒本身的硬度无关。 选用砂轮时，应注意硬度选得适当。若砂轮选得太硬，会使磨钝了的磨粒不能及时脱落，因而产生大量磨削热，造成工件烧伤；若选得太软，会使磨料脱落得太快而不能充分发挥其切削作用。 (5)组织砂轮的组织是指磨粒在砂轮中占有体积的百分数(即磨粒率)。它反映了磨粒、结合剂、气孔三者之间的比例关系。磨粒在砂轮总体积中所占的比例大，气孔小，即组织号小，则砂轮的组织紧密；反之，磨粒的比例小，气孔大，即组织号大，则组织疏松。砂轮上未标出组织号时，即为中等组织。 2．砂轮的形状、代号和标志 常用形状有平形(P)、碗形(BW)、碟形(D)等，砂轮的端面上一般都有标志。从管理和选用方便的角度出发，砂轮参数的表示顺序是形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、线速度。如： PSA 400 100 127 V(A) 60 L 5 B 25 形状外径厚度孔径磨料粒度硬度组织结合剂最高工作线速度(m／s) 二、磨削运动 生产中常用的外圆、内圆和平面磨削，一般具有四个运动。 1．主运动 砂轮旋转运动为主运动。砂轮旋转的线速度为磨削速度υc。 2．进给运动 磨削的进给运动一般有圆周进给、径向进给及轴向进给三种。 (1)圆周(直线)进给运动工件的旋转运动或工作台的往复直线运动。
砂轮选择
砂轮的特性与选择 砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、力度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。 （1）磨料 磨料是砂轮的主要组成部分，它具有很高的硬度、耐磨性、耐热性和一定的韧性，以承受磨削时的切削热和切削力，同时还应具备锋利的尖角，以利磨削金属。常用磨料代号、特点及应用范围简表6.6 表6.6 常用磨料代号、特性及适用范围 （2）粒度 粒度是指磨料颗粒尺寸的大小。粒度分为磨粒和微粉两类。对于颗粒尺寸大于40 μ m 的磨料，称为磨粒。用筛选法分级，粒度号以磨粒通过的筛网上每英寸长度内的孔眼数来表示。如60 # 的磨粒表示其大小刚好能通过每英寸长度上有60孔眼的筛网。对于颗粒尺寸
小于40 μ m的磨料，称为微粉。用显微测量法分级，用W和后面的数字表示粒度号，其W后的数值代表微粉的实际尺寸。如W20表示微粉的实际尺寸为20 μ m。 砂轮的力度对磨削表面的粗糙度和磨削效率影响很大。磨粒粗，磨削深度大，生产率高，但表面粗糙度值大。反之，则磨削深度均匀，表面粗糙度值小。所以粗磨时，一般选粗粒度，精磨时选细粒度。磨软金属时，多选用粗磨粒，磨削脆而硬材料时，则选用较细的磨粒。粒度的选用见表6.7。 表6.7 磨料粒度的选用 （3）结合剂 结合剂是把磨粒粘结在一起组成磨具的材料。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性极耐腐蚀性，主要取决于结合剂的种类和性质。常用结合剂的种类、性能及适用范围见表6.8。 表6.8常用结合剂的种类、性能及适用范围 （4）硬度 砂轮硬度是指砂轮工作时，磨粒在外力作用下脱落的难易程度。砂轮硬，表示磨粒难以脱落；砂轮软，表示砂轮容易脱落。砂轮的硬度等级见表6.9。 表6.9 砂轮的硬度等级及代号
高速切削与磨削PPT
机械制造技术 高速切削与磨削
概 述 ?1931年德国切削物理学家C .J .S a l o m o m 在“高速切削原理”一文中给出了著名的“S a l o m o m 曲线”——对应于一定的工件材料存在一个临界切削速度，此点切削温度最高，超过该临界值，切削速度增加，切削温度反而下降。?S a l o m o m 的理论与实验结果，引发了人们极大的兴趣，并由此产生了“高速切削（H S C ）”的概念。 ?尚无统一定义，一般认为高速加工是指采用超硬材料的刀具，通过极大地提高切削速度和进给速度，来提高材料切除率、加工精度和加工表面质量的现代加工技术。 ?以切削速度和进给速度界定：高速加工的切削速度和进给速度为普通切削的5～10倍。 ?以主轴转速界定：高速加工的主轴转速≥10000r /m i n 。 3.8.1高速加工概述 q 高速加工定义
3 3.8.1高速加工概述 图3-31Salomon 切削温度与切削速度曲线 切削适应区 软铝 切削速度v /(m/min) 切削不适应区 600 12001800 2400 3000 青铜 铸铁 钢 硬质合金980℃高速钢650℃碳素工具钢450℃ Stelite 合金850℃ 1600 1200 800 400 切削温度/℃ 切削适应区 非铁金属
图3-32高速与超高速切削速度范围 10 100100010000 切削速度V （m/min ） 塑料 铝合金铜铸铁钢钛合金镍合金 q 高速加工的切削速度范围 ?高速加工切削速度范围因不同的工件材料而异，见图3-32◎车削： 700-7000m/min ◎铣削： 300-6000m/min ◎钻削： 200-1100m/min ◎磨削：50-300m/s ?高速加工切削速度范围随加工方法不同也有所不同
《金属切削原理》第12章[磨削]
第十二章磨削 磨削用丁加工坚硬材料及精加工、半精加工 内圆磨削 外圆磨削 平面磨削普通平■面磨削 圆台平■面磨削 超精磨削加工 第一节砂轮的特性及选择 砂轮由磨料、结合剂、气孔组成 特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织决定 一、磨料 分为天然磨料和人造磨料 人造磨料氧化物系冈床系（A12O3） 碳化物系碳化硅系碳化硼系 超硬材料系人造金刚石系立方氮化硼系 二、粒度 表示磨粒颗粒尺寸的大小 >63pm号数为通过筛网的孔数/英寸（25.4mm 机械筛分一般磨粒 <63 pm号数为最大尺寸微米数（W显微镜分析法微细磨粒 精磨细粒降低粗糙度 粗磨粗粒提高生产率 高速时、接触面积大时粗粒防烧伤 软韧金届粗粒防糊塞 硬脆金届细粒提高生产率 国标用磨粒最大尺寸方向上的尺寸来表示 三、结合剂 作用：将磨料结合在一起，使砂轮具有必要的强度和形状 1、陶瓷结合剂（A常用 由黏土等陶瓷材料配成 特点：粘结强度高、耐热、耐酸、耐水、气孔率大、成本低、生产率高、脆、不能承受侧向弯扭力 2、树脂结合剂（S）切断、开槽 酚醛树脂、环氧树脂 特点：强度高、弹性好、耐热性差、易自砺、气孔率小、易糊塞、磨损快、易失廓形、与碱性物质易反应、不易长期存放 3、橡胶结合剂（X）薄砂轮、切断、开槽、无心磨导轮 人造橡胶 特点：弹性好、强度好、气孔小、耐热性差、生产率低
4、金届结合剂（Q）磨硬质合金、玻璃、宝石、半导体材料宵铜结合剂（制作金刚石砂轮） 特点：强度高、自砺性差、形面成型性好、有一定韧性
四、硬度 粒度号大 软砂轮 防糊塞 有色金届、橡胶、树脂 软砂轮 防糊塞 五、 组织 磨粒、气孔、结合剂体积的比例关系 分为：紧密（0?3）、中等（4?7）、疏松（8?14）（磨粒占砂轮体积％\） 气孔、孔穴 开式（与大气连通） 占大部分，影响较大 闭式（与大气不连通） 尺寸小、影响小 开式空洞型 蜂窝型 前两种构成砂轮内部主要的冷却通道 管道型5?50m 六、 砂轮的型号标注 形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、允许最高圆周线速度 P300x30x75WA60L6V35 外径300,厚30,内径75 第二节磨削运动 一、 磨削运动 1、 主运动 砂轮外圆线速度 m/s 2、 径向进给运动 进给量fr 工件相对砂轮径向移动的距离 间歇进给 mm/st 单行程 mm/dst 双行程 连续进给 mm/s 3、 轴向进给运动 进给量fa 工件相对砂轮轴向的进给运动 圆磨 mm/r 平磨 mm/行程 4、 工件速度vw 线速度 m/s 二、 磨削金届切除率 Z8 Q/B= 1000 ? vw/ - fr - fa/B mm A 3/（s - mm ） ZQ 单位砂轮宽度切除率 Q 每秒金届切除量 用以表示生产率 B:砂轮宽度 三、 砂轮与工件加工表面接触弧长 lc = sqrt （fr - d0） 在磨削力作用下，磨粒从砂轮表面脱落的难易程度 分为超软、软、 工件材料硬 工件材料软 接触面积大 精度、成形磨削 中软、中、中硬、硬、超硬 砂轮软些 砂轮硬些 软砂轮 硬砂轮 防烧伤 充分发挥磨粒作用 保持廓形
砂轮使用的选择
砂轮的选择 砂轮对磨削加工过程影响是多方面的，其中包括生产效率、表面质量以及加工精度等。 选择砂轮必须考虑的因素如下： 1、工件材料的物理机械性能（强度、硬度、韧性、导热性等） 2、工件的热处理方法（调质、淬火、氮化等） 3、对磨削光洁度和精度的要求 4、工件的形状和尺寸（成型面、曲面、长度、厚度等） 5、工件的形状和尺寸（成型面、曲面、长度、厚度等） 6磨削方式（外圆、内圆或平面磨削、开槽、切断等） 此外，磨削用量、冷却状况、磨床状况、修整砂轮方法、生产力、类型以及操作者的熟练程度等，都对选择砂轮的特性有一定影响 由于影响选择砂轮的因素非常复杂，要提出各种加工条件都可适用的具体方法，显然是不可能的，所以下面只提出一些选择砂轮的基本原则，供参考。为了方便起见，下面仍按砂轮的各个特性介绍其选用原则。 一、磨料的选择 磨料的选择与被磨工件的材料及其热处理方法有关磨料的特点及其适用范围
硬度的选择 砂轮硬度的选择，决定于许多因素，其中主要的有被磨工件材料、磨削方式和性质等。选择的主要原则如下：1、工件材料硬度高，磨料容易磨钝，为了使磨钝的磨粒能及时脱落，应选择较软的砂轮；反之，，工件材料软，磨粒不易磨钝，为了从分利用磨粒的切削能力，砂轮应较硬些。但是磨削很软很韧的材料时，如铜、铝、韧性黄铜、软钢等，为了避免砂轮堵塞，砂轮的硬度也应软一些。磨削硬度很 高的材料（硬质合金除外），砂轮的硬度也不能太低，否则磨粒过分容易脱落，切削能力降低，且光洁度也不易保证。 通常磨削淬过火的碳素钢、合金钢、高速钢可选用硬度R2~ZR1磨未淬火钢可用硬度ZR1~ZR2 2、磨削容易烧伤、变形的弓箭，如导热性差的工件、薄壁薄片工件等，应选用较软的砂轮。 3、砂轮与工件接触面积较大时，因发热量多，冷却条件差，为了避免工件烧伤或变形，应当用较软的砂轮。例如内圆磨削、平面磨削比外圆磨削的接触面积大，用砂轮端面磨平面比用砂轮圆周面磨平面的接触面积大，所以选用砂轮硬度时应有所区别。 4、精磨时的硬度应比粗磨时的硬度适当高一些。成型磨削以及磨削具有圆角的轴颈（如发动机曲轴等），为了较好地保持砂轮外形轮廓，应该用较硬的砂轮。 5、磨削断续表面，如花键轴、有键槽的外圆等，由于有撞击作用而使磨粒较易脱落，所以硬度应高一些。 6砂轮线速度低，工件线速度高或纵向进给量大时，磨粒受力较大，应当用较硬的砂轮，以避免过早脱落。 7、干磨应比湿磨的砂轮选得稍软些，以减少发热量。 三、粒度的选择 粒度的选择主要与加工精度、光洁度要求有关，选择原则如下： 1、精磨时工件表面光洁度和精度要求高，应选择粒度较细的砂轮。反之，粗磨时磨削余量大，对 表面质量要求公不高，而磨削效率应尽量提高，所以应选用粒度较粗的砂轮。对于外圆磨削，在通 常情况下，30#~36#勺磨粒可达^ 5?V6的光洁度，46#?6 0#可达▽??▽ 9，80#?120#可达^ 9 以上的光洁度。 2、砂轮和工件的接触面积大，粒度应粗一些，以减少发热量。举如用端面磨削平面的砂轮粒度应比用圆周磨削平面的砂轮粒度较粗些。 3、磨削导热性差的材料或容易发热变形和烧伤的工件时，粒度应较粗些。 4、磨韧性金属和软金属（如黄铜、紫铜、软青铜等）时，砂轮易被堵塞，应选用粒度较粗的砂轮；相反，磨硬度高的工件材料（硬质合金除外）应当用粒度较细的砂轮。 结合剂的选择主要与磨削方式。加工表面质量要求有关，选择的基本原则如下： 1、在绝大多数磨削工序中，如内圆、外圆、平面、齿轮、螺纹磨削以及刃磨刀具等，一般都采用陶瓷结合剂砂
磨削加工原理
7.3.2珩磨 珩磨是磨削加工的 1 种特殊形式，属于光整加工。需要在磨削或精镗的基础上进行。珩磨加工范围比较广，特别是大批大量生产中采用专用珩磨机珩磨更为经济合理，对于某些零件，珩磨已成为典型的光整加工方法，如发动机的气缸套，连杆孔和液压缸筒等。 （1）珩磨原理 在一定压力下，珩磨头上的砂条（油石）与工件加工表面之间产生复杂的的相对运动，珩磨头上的磨粒起切削、刮擦和挤压作用，从加工表面上切下极薄的金属层。 （2）珩磨方法 珩磨所用的工具是由若干砂条 ( 油石 ) 组成的珩磨头，四周砂条能作径向张缩，并以一定的压力与孔表面接触，珩磨头上的砂条有 3 种运动 ( 如图 7.3 a ) ；即旋转运动、往复运动和加压力的径向运动。珩磨头与工件之间的旋转和往复运动，使砂条的磨粒在孔表面上的切削轨迹形成交叉而又不相重复的网纹。珩磨时磨条便从工件上切去极薄的一层材料，并在孔表面形成交叉而不重复的网纹切痕 ( 如图 7.3 b ), 这种交叉而不重复的网纹切痕有利于贮存润滑油，使零件表面之间易形成—层油膜，从而减少零件间的表面磨损。 （3）珩磨的特点 1）珩磨时砂条与工件孔壁的接触面积很大，磨粒的垂直负荷仅为磨削的 1/50~1/100 。此外，珩磨的切削速度较低，一般在 100m/min 以下，仅为普通磨削的 1/30~1/100 。在珩磨时，注入的大量切削液，可使脱落的磨粒及时冲走，还可使加工表面得到充分冷却，所以工件发热少，不易烧伤，而且变形层很薄，从而可获得较高的表面质量。 2）珩磨可达较高的尺寸精度、形状精度和较低的粗糙度，珩磨能获得的孔的精度为 IT6~IT7 级，表面粗糙度 Ra 为 0.2~0.025 。由于在珩模时，表面的突出部分总是先与沙条接触而先被磨去，直至砂条与工件表面完全接触，因而珩磨能对前道工序遗留的几何形状误差进行一定程度的修正，孔的形状误差一般小于 0.005mm 。 3）珩磨头与机床主轴采用浮动联接，珩磨头工作时，由工件孔壁作导向，沿预加工孔的中心线作往复运动，故珩磨加工不能修正孔的相对位置误差，因此，珩磨前在孔精加工工序中必须安排预加工以保证其位置精度。一般镗孔后的珩磨余量为 0.05~0.08mm ，铰孔后的珩磨余量为 0.02~0.04mm ，磨孔后珩磨余量为0.01~0.02mm 。余量较大时可分粗、精两次珩磨。 4）珩磨孔的生产率高，机动时间短，珩磨 1 个孔仅需要 2~3min ，加工质量高，加工范围大，可加工铸铁件、淬火和不淬火的钢件以及青铜件等，但不宜
砂轮的种类与性能特点【秒懂】
砂轮的种类与性能特点 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 更多数控刀具、磨具、砂轮、磨床展示，就在深圳机械展。 砂轮是磨削的主要工具，它是由磨料和结合剂构成的多孔物体。其中磨料、结合剂和孔隙是砂轮的三个基本组成要素。随着磨料、结合剂及砂轮制造工艺等的不同，砂轮特性可能差别很大，对磨削加工的精度、粗糙度和生产效率有着重要的影响。因此，必须根据具体条件选用合适的砂轮。 砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂、形状及尺寸等因素来决定，现分别介绍如下。（1 ）磨料及其选择磨料是制造砂轮的主要原料，它担负着切削工作。因此，磨料必须锋利，并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的名称、代号、特性和用途见表1 。 表1 常用磨料
注：括号内的代号是旧标准代号。 （2 ）粒度及其选择 粒度指磨料颗料的大小。粒度分磨粒与微粉两组。磨粒用筛选法分类，它的粒度号以筛网上一英寸长度内的孔眼数来表示。例如60 # 粒度的的磨粒，说明能通过每英寸长有60 个孔眼的筛网，而不能通过每英寸70 个孔眼的筛网。微粉用显微测量法分类，它的粒度号以磨料的实际尺寸来表示（W ）。
各种粒度号的磨粒尺寸见表2 。 注：比14 # 粗的磨粒及比W3.5 细的微粉很少使用，表中未列出。 磨料粒度的选择，主要与加工表面粗糙度和生产率有关。 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。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。一般来说，磨粒愈细，磨削表面粗糙度愈好。 表3 不同粒度砂轮的使用范围
（3 ）结合剂及其选择砂轮中用以粘结磨料的物质称结合剂。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力主要决定于结合剂的性能。常用的结合剂种类、性能及用途见表4 。
砂轮使用的选择
砂轮使用的选择
砂轮的选择 砂轮对磨削加工过程影响是多方面的，其中包括生产效率、表面质量以及加工精度等。 选择砂轮必须考虑的因素如下： 1、工件材料的物理机械性能（强度、硬度、韧性、导热性等） 2、工件的热处理方法（调质、淬火、氮化等） 3、对磨削光洁度和精度的要求 4、工件的形状和尺寸（成型面、曲面、长度、厚度等） 5、工件的形状和尺寸（成型面、曲面、长度、厚度等） 6、磨削方式（外圆、内圆或平面磨削、开槽、切断等） 此外，磨削用量、冷却状况、磨床状况、修整砂轮方法、生产力、类型以及操作者的熟练程度等，都对选择砂轮的特性有一定影响 由于影响选择砂轮的因素非常复杂，要提出各种加工条件都可适用的具体方法，显然是不可能的，所以下面只提出一些选择砂轮的基本原则，供参考。为了方便起见，下面仍按砂轮的各个特性介绍其选用原则。 一、磨料的选择 磨料的选择与被磨工件的材料及其热处理方法有关 磨料的特点及其适用范围
二、硬度的选择 砂轮硬度的选择，决定于许多因素，其中主要的有被磨工件材料、磨削方式和性质等。选择的主要原则如下： 1、工件材料硬度高，磨料容易磨钝，为了使磨钝的磨粒能及时脱落，应选择较软的砂轮；反之，，工件材料软，磨粒不易磨钝，为了从分利用磨粒的切削能力，砂轮应较硬些。但是磨削很软很韧的材料时，如铜、铝、韧性黄铜、软钢等，为了避免砂轮堵塞，砂轮的硬度也应软一些。磨削硬度很高的材料（硬质合金除外），砂轮的硬度也不能太低，否则磨粒过分容易脱落，切削能力降低，且光洁度也不易保证。 通常磨削淬过火的碳素钢、合金钢、高速钢可选用硬度R2~ZR1，磨未淬火钢可用硬度ZR1~ZR2。 2、磨削容易烧伤、变形的弓箭，如导热性差的工件、薄壁薄片工件等，应选用较软的砂轮。 3、砂轮与工件接触面积较大时，因发热量多，冷却条件差，为了避免工件烧伤或变形，应当用较软的砂轮。 例如内圆磨削、平面磨削比外圆磨削的接触面积大，用砂轮端面磨平面比用砂轮圆周面磨平面的接触面积大，所以选用砂轮硬度时应有所区别。 4、精磨时的硬度应比粗磨时的硬度适当高一些。成型磨削以及磨削具有圆角的轴颈（如发动机曲轴等），为了较好地保持砂轮外形轮廓，应该用较硬的砂轮。
平面磨床磨削砂轮的选择
平面磨床磨削砂轮的选择 砂轮磨具是磨削加工不可缺少的一种工具，砂轮选择合适与否，是影响磨削质量，磨削成本的重要条件。本公司生产一系列的平面磨床，需配置不同的砂轮来适应各种工件的平面加工。为方便用户及本公司设计、工艺人员选择，本文针对平面磨床磨削砂轮的选择，常用不同工件材料的砂轮选择进行汇总，以供大家使用参考（见附表）。 砂轮的种类很多，并有各种形状和尺寸，由于砂轮的磨料、结合剂材料以及砂轮的制造工艺不同，各种砂轮就具有不同的工作性能。每一种砂轮根据其本身的特性，都有一定的适用范围。因此，磨削加工时，必须根据具体情况（如所磨工件的材料性质、热处理方法、工件形状、尺寸及加工形式和技术要求等），选用合适的砂轮。否则会因砂轮选择不当而直接影响加工精度、表面粗糙度及生产效率。下面列出砂轮选择的基本原则以供参考。 一、普通砂轮的选择 1. 磨料的选择磨料选择主要取决于工件材料及热处理方法。 a. 磨抗张强度高的材料时，选用韧性大的磨料。 b. 磨硬度低，延伸率大的材料时，选用较脆的磨料。 c. 磨硬度高的材料时，选用硬度更高的磨料。 d. 选用不易被加工材料发生化学反应的磨料。 最常用的磨料是棕刚玉（A）和白刚玉（WA），其次是黑碳化硅（C）和绿碳化硅（GC），其余常用的还有铬刚玉（PA）、单晶刚玉（SA）、微晶刚玉（MA）、锆刚玉（ZA）。 棕刚玉砂轮：棕刚玉的硬度高，韧性大，适宜磨削抗拉强度较高的金属，如碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等，这种磨料的磨削性能好，适应性广，常用于切除较大余量的粗磨，价格便宜，可以广泛使用。 白刚玉砂轮：白刚玉的硬度略高于棕刚玉，韧性则比棕刚玉低，在磨削时，磨粒容易碎裂，因此，磨削热量小，适宜制造精磨淬火钢、高碳钢、高速钢以及磨削薄壁零件用的砂轮，成本比棕刚玉高。 黑碳化硅砂轮：黑碳化硅性脆而锋利，硬度比白刚玉高，适于磨削机械强度较低的材料，如铸铁、黄铜、铝和耐火材料等。 绿碳化硅砂轮：绿碳化硅硬度脆性较黑碳化硅高，磨粒锋利，导热性好，适合于磨削硬质合金、光学玻璃、陶瓷等硬脆材料。 铬刚玉砂轮：适于磨削刀具，量具、仪表，螺纹等表面加工质量要求高的工件。 单晶刚玉砂轮：适于磨削不锈钢、高钒高速钢等韧性大、硬度高的材料及易变形烧伤的工件。 微晶刚玉砂轮：适于磨削不锈钢、轴承钢和特种球墨铸铁等，用于成型磨，切入磨，镜面磨削。 锆刚玉砂轮：适于磨削奥氐体不锈钢、钛合金、耐热合金，特别适于重负荷磨削。 2. 粒度的选择主要取决于被磨削工件的表面粗糙度和磨削效率。 粒度是指磨料的颗粒尺寸，其大小则用粒度号表示（见表1）。 用粗粒度砂轮磨削时，生产效率高，但磨出的工件表面较粗糙；用细粒度砂轮磨削时，磨出的工件表面粗糙度较好，而生产率较低。在满足粗糙度要求的前提下，应尽量选用粗粒度的砂轮，以保证较高的磨削效率。一般粗磨时选用粗粒度砂轮，精磨时选用细粒度砂轮。 当砂轮和工件接触面积较大时，要选用粒度粗一些的砂轮。例如，磨削相同的平面，用砂轮的端面磨削比用砂轮的周边磨削选的粒度要粗些。 不同粒度的砂轮其适用范围（见表2）。 3. 硬度的选择主要取决于被磨削的工件材料、磨削效率和加工表面质量。 硬度是指砂轮在外力作用下磨粒脱落的难易程度,为了适应不同工件材料磨加工的要求,制造砂轮时分成不同硬度的等级（见表3）。 砂轮选得过硬，磨钝的磨粒不易脱落，砂轮易堵塞，磨削热增加，工件易烧伤，磨削效率低，影响工件表面质量；砂轮选得过软，磨粒还在锋利时就脱落，增加了砂轮损耗，易失去正确的几何形状，影响工件精
第四章：磨削
第4章磨削 磨削是以砂轮或其它磨具对工件进行精加工和超精加工的切削加工方法。在磨床上采用各种类型的磨具为工具，可以完成内外圆柱面、平面、螺旋面、花键、齿轮、导轨和成形面等各种表面的精加工。它除能磨削普通材料外，尤其适用于一般刀具难以切削的高硬度材料的加工，如淬硬钢、硬质合金和各种宝石等。磨削加工精度可达IT6～IT4，表面粗糙度Ra 可达1.25—0.01μm，甚至可达0.008μm。磨削主要用于零件的精加工，目前也可以用于零件的粗加工甚至毛坯的去皮加工，可获得很高生产率。 除了用各种类型的砂轮进行磨削加工外，还可采用做成条状、块状(刚性的)、带状(柔性的)磨具或用松散的磨料进行磨削。加工方法主要有珩磨、砂带磨、研磨和抛光等。 砂轮的磨削过程实际上是磨粒对工件表面的切削、刻划和滑擦三种作用的综合效应。磨削中，磨粒本身也由尖锐逐渐磨钝，使切削作用变差，切削力变大。当切削力超过粘合剂强度时，圆钝的磨粒脱落，露出一层新的磨粒，形成砂轮的“自锐性”。但切屑和碎磨粒仍会将砂轮阻塞。因而，磨削一定时间后，需对砂轮进行修整。 4.1 砂轮 4.1.1 砂轮的特性与选择 砂轮是用各种类型的结合剂把磨料粘合起来，经压坯、干燥、焙烧及修整而成的，具有很多气孔，用磨粒进行切削的磨削工具。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。 1.磨料 普通砂轮所用的磨料主要有刚玉、碳化硅和超硬磨料三类，按照其纯度和添加的元素不同，每一类又可分为不同的品种。表4-1列出了常用磨料的名称、代号、主要性能和用途。 表4-1 常用的磨料的性能及适用范围 2.粒度 粒度是指砂轮中磨粒尺寸的大小。粒度有两种表示方法： （1）用筛选法区分的较大磨粒，主要用来制造砂轮，粒度号以筛网上每英寸长度的筛孔数来表示。例如，60号粒度表示磨粒能通过每英寸（25.4mm）长度上有60个孔眼的筛网。粒度号为4～240，粒度号越大，颗粒尺寸越小。 (2)用显微镜测量尺寸区分的磨粒称微粉，主要用于研磨，以其最大尺寸前加W表示。微粉的粒度以该颗粒最大尺寸的微米数表示。如尺寸为20μm的微粉，其粒度号为W20。粒度号越小，则微粉的颗粒越细。 粗磨使用颗粒较粗的磨粒，精磨使用颗粒较细的磨粒。当工件材料软，塑性大或磨削接触面积大时，为避免砂轮堵塞或发热过多而引起工件表面烧伤，也常采用较粗的磨粒。常用
《金属切削基础原理》第12章[磨削]
第十二章磨削 磨削用于加工坚硬材料及精加工、半精加工 内圆磨削 外圆磨削 平面磨削普通平面磨削 圆台平面磨削 超精磨削加工 第一节砂轮的特性及选择 砂轮由磨料、结合剂、气孔组成 特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织决定 一、磨料 分为天然磨料和人造磨料 人造磨料氧化物系刚玉系（Al2O3） 碳化物系碳化硅系碳化硼系 超硬材料系人造金刚石系立方氮化硼系 二、粒度 表示磨粒颗粒尺寸的大小 ＞63μm号数为通过筛网的孔数／英寸（25.4mm）机械筛分一般磨粒 ＜63μm号数为最大尺寸微米数（W）显微镜分析法微细磨粒 精磨细粒降低粗糙度 粗磨粗粒提高生产率 高速时、接触面积大时粗粒防烧伤 软韧金属粗粒防糊塞 硬脆金属细粒提高生产率 国标用磨粒最大尺寸方向上的尺寸来表示 三、结合剂 作用：将磨料结合在一起，使砂轮具有必要的强度和形状 1、陶瓷结合剂（A）常用 由黏土等陶瓷材料配成 特点：粘结强度高、耐热、耐酸、耐水、气孔率大、成本低、生产率高、脆、不能承受侧向弯扭力 2、树脂结合剂（S）切断、开槽 酚醛树脂、环氧树脂 特点：强度高、弹性好、耐热性差、易自砺、气孔率小、易糊塞、磨损快、易失廓形、与碱性物质易反应、不易长期存放 3、橡胶结合剂（X）薄砂轮、切断、开槽、无心磨导轮 人造橡胶 特点：弹性好、强度好、气孔小、耐热性差、生产率低 4、金属结合剂（Q）磨硬质合金、玻璃、宝石、半导体材料 青铜结合剂（制作金刚石砂轮） 特点：强度高、自砺性差、形面成型性好、有一定韧性
四、硬度 在磨削力作用下，磨粒从砂轮表面脱落的难易程度 分为超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬 工件材料硬砂轮软些防烧伤 工件材料软砂轮硬些充分发挥磨粒作用 接触面积大软砂轮 精度、成形磨削硬砂轮保持廓形 粒度号大软砂轮防糊塞 有色金属、橡胶、树脂软砂轮防糊塞 五、组织 磨粒、气孔、结合剂体积的比例关系 分为：紧密（0～3）、中等（4～7）、疏松（8～14）（磨粒占砂轮体积％↘）气孔、孔穴开式（与大气连通）占大部分，影响较大 闭式（与大气不连通）尺寸小、影响小 开式空洞型 蜂窝型前两种构成砂轮内部主要的冷却通道 管道型5～50μm 六、砂轮的型号标注 形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、允许最高圆周线速度 P300x30x75WA60L6V35 外径300，厚30，内径75 第二节磨削运动 一、磨削运动 1、主运动 砂轮外圆线速度 m/s 2、径向进给运动 进给量fr 工件相对砂轮径向移动的距离 间歇进给 mm/st 单行程 mm/dst 双行程 连续进给 mm/s 3、轴向进给运动 进给量fa 工件相对砂轮轴向的进给运动 圆磨 mm/r 平磨 mm/行程 4、工件速度vw 线速度 m/s 二、磨削金属切除率 ZQ＝Q/B＝1000·vw·fr·fa/B mm^3/(s·mm) ZQ：单位砂轮宽度切除率 Q：每秒金属切除量用以表示生产率 B：砂轮宽度 三、砂轮与工件加工表面接触弧长
磨削加工教案 (2)
磨削加工教案 一、教学目的及要求 1．了解磨床的类型、运动和磨削方法。 2．能独立操作平面磨床磨削平面。 3．在指导人员的指导下操作外圆磨床磨削外圆、外圆锥面。 4．遵守磨削加工安全操作规程。 二、教学进程（总时间0.5天） 三、教具 1．磨床液压传动示教系统。 2．零件图纸。 3．轴类工件，长方体、正方体、六方体等工件，千分尺，表面粗糙度比较块。 4．磨削加工工艺方法挂图。 磨削加工讲授内容 一、磨削的工艺特点及应用 磨削加工是零件精加工的主要方法。磨削时可采用砂轮、油石、磨头、砂带等作磨具，而最常用的磨具是用磨料和粘结剂做成的砂轮。通常磨削能达到的精度为IT7~IT5，表面粗糙度Ra值一般为0.8~0.2μm。 磨削的加工范围很广，不仅可以加工内外圆柱面、内外圆锥面和平面，还可加工螺纹、花键轴、曲轴、
齿轮、叶片等特殊的成形表面。 从本质上来说，磨削加工是一种切削加工，但和通常的车削、铣削、刨削等相比却有以下的特点：1．磨削属多刃、微刃切削 砂轮上每一磨粒相当于一个切削刃，而且切削刃的形状及分布处于随机状态，每个磨粒的切削角度、切削条件均不相同。 2．加工精度高 磨削属于微刃切削，切削厚度极薄，每一磨粒切削厚度可小到数微米，故可获得很高的加工精度和低的表面粗糙度值。 3．磨削速度大 一般砂轮的圆周速度达2000~3000m/min，目前的高速磨削砂轮线速度已达到60~250m/s。故磨削时温度很高，磨削区的瞬时高温可达800~1000℃，因此磨削时必须使用切削液。 4．加工范围广 磨粒硬度很高，因此磨削不但可以加工碳钢、铸铁等常用金属材料，还能加工一般刀具难以加工的高硬度、高脆性材料，如淬火钢、硬质合金等。但磨削不适宜加工硬度低而塑性大的有色金属材料。 磨削加工是机械制造中重要的加工工艺，已广泛用于各种表面的精密加工。许多精密铸造成形的铸件、精密锻造成形的锻件和重要配合面也要经过磨削才能达到精度要求。因此，磨削在机械制造业中的应用日益广泛。 二、砂轮 1．砂轮的组成 砂轮是由磨料和结合剂经压坯、干燥、烧结而成的疏松体，由磨粒、结合剂和气孔三部分组成。砂轮磨粒暴露在表面部分的尖角即为切削刃。结合剂的作用是将众多磨粒粘结在一起，并使砂轮具有一定的形状和强度，气孔在磨削中主要起容纳切屑和磨削液以及散发磨削液的作用。 2．砂轮特性 1）磨料 磨料是砂轮的主要成分，它直接担负切削工作，应具有很高的硬度和锋利的棱角，并要有良好的耐热性。常用的磨料有氧化物系、碳化物系和高硬磨料系三种，其代号、性能及应用详见下表。 常用磨料的代号、性能及应用 2）粒度
砂轮的特性要素及选择标准
砂轮的特性要素及选择标准 由和结合剂经压坯、干燥、烧结而成的多孔体。磨料、结合剂和气孔构成了砂轮的组成三要素。砂轮的性能取决于磨料、粒度、结合剂、硬度和组织5个参数。 1.磨料 承担切削任务，具有很高的硬度、耐磨性、耐热性和韧性，并有较锋利的棱角。 常用的磨料有氧化物系、碳化物系、高硬磨科系三类。 氧化物系磨料的主要成分是A1203，由于它的纯度不同和加入金属元素不同，而分为不同的品种。 碳化物系磨料主要以、等为基体，也是因材料的纯度不同而分为不同品种。超硬磨料系中主要有人造金刚石和立方氮化硼。立方氮化硼是一种很有前途的磨料。耐热性(1400℃)比金刚石(800℃)高出许多，而且对铁元素的化学惰性高，所以特别适合于磨削既硬又韧的钢材。 2.粒度 粒度表示磨粒的大小程度。以磨粒刚能通过的筛网的网号来表示磨粒的粒度。以每英寸长度上筛孔的数目表示粒度号，粒度号越大，颗粒越小；尺寸小于40μm的微粉，用其实际尺寸前加W 表示粒度号。我国新标准中采用米制单位，磨粒的大小统一以磨粒最大尺寸方向上的尺寸来表示。 选择原则： （1）精磨用颗粒较细的磨粒；
（2）粗磨用颗粒较粗的磨粒； （3）高速磨削用颗粒较粗的磨粒； （4）当工件材料软、塑性大和磨削面积大时，为避免堵塞砂轮，也可采用较粗的磨粒，精磨或磨硬脆性材料选用细磨粒。3.结合剂 结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。常用的砂轮结合剂有： 1）陶瓷结合剂(代号V) 是由粘土、长石、滑石、硼玻璃和硅石等陶瓷材料配制而成。特点是化学性质稳定，耐水、耐酸、耐热和成本低，但较脆。除切断砂轮外，大多数砂轮都是采用陶瓷结合剂。它所制成的砂轮线速度一般为35m／s。 2）树脂结合剂(代号B) 其成分主要为酚醛树脂，但也有采用环氧树脂的。树脂结合剂的强度高，弹性好，故多用于高速磨削、切断和开槽等工序。但是树脂结合剂的耐热性差，当磨削温度达200—300℃时，它的结合能力便大大降低。利用它强度降低时磨粒易于脱落而露出锋利的新磨粒(自砺)的特点，在一些对磨削烧伤和磨削裂纹特别敏感的工序(如磨薄壁件、超精磨或刃磨硬质合金等)都可采用树脂结合剂。 3）橡胶结合剂(代号R)