磨工工艺学

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磨屑厚度及其对加工的影响
磨削加工时，磨削效果和砂轮的磨损受磨屑厚 度的影响最大。因为磨屑厚度大小，反映出砂 轮的磨粒锋刃切入被磨工件表面的深浅程度。 如果磨屑厚度越大、砂轮的磨粒锋刃切入工件 表面越深，磨粒所承受的负荷随之增加，磨粒 也就容易脱落，使砂轮的磨损加快：同时工件 表面的塑性变形也增大，由塑性变形所引起的 表面粗糙程度随之增加，影响工件表面质量。
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磨削速度
磨削速度也就是砂轮的速度。 砂轮的速度在35米/秒以下称为普通 磨削。 从提高生产率的观点来看，尽可能 选用最高的砂轮速度。
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工件速度与速比
工件速度对磨削效果有一定影响。 工件直径大，磨削时接触弧大，磨削时容易发热、 散热条件差，为降低磨削热，工件速度要选得低 一些。工件直径小可选用较高的工件速度，但不 能太高，否则容易产生振动。 粗磨时可选高一些以提高效率，精磨时工件速度 要低一些以提高精度。 工件材料愈硬，工件速度应愈低。
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结合剂
结合剂是粘合磨粒而制成的各种砂 轮的材料。结合剂种类及其性质， 决定着砂轮的强度硬度、耐热和耐 腐蚀性能等。此外，结合剂对磨削 的表面粗糙度和磨削温度也有一定 的影响。最常用的结合剂有以下几 种：
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陶瓷结合剂V
它是一种无机结合剂，应用最为广泛，能制 成各种粒度、硬度、组织、形状和尺寸的砂 轮。 优点：价格低廉、性能稳定，不受天气干湿、 气温变化以及贮存时间长短的影响：耐热性 和耐腐性好，既可干磨，又能适应使用各种 冷却液的磨削。 缺点：脆性大，弹性差，不能用于制造厚度 较薄的砂轮。当选择磨削用量当时，容易引 起工件烧伤和产生裂纹等。
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磨削热对加工的影响
但有时氧化膜可能在磨削时被磨去或轻微的烧， 肉眼不易发现此时要用酸洗法检查有无烧伤。 工件表面瞬时高温也很容易造成工件表面产生 应力而引起裂纹。如轴承钢，其磨削高温使工 件表层中残余奥氏体转化为马氏体，体积彭胀 而产生残余压应力，下层产生残余拉应力。另 一种情况是磨削瞬时高温使工件表面产生很大 的温差，引起不均匀的热彭胀，从而产生较大 应力，当其应力起过材料的强度极限时，就产 生裂纹。
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磨削深度
在各种磨削情况下，磨削深度增大，都会使 磨屑厚度增加，工件表面质量下降。所以粗 磨时采用大的磨削深度，可提高生产效率； 精磨时为了保证加工质量，必须减小磨削深 度，使磨屑厚度变薄，甚至采用无进给磨削。 进一步提高工件的尺寸精度和降低工件表面 的粗糙度。
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粒度
所谓粒度，是指磨料颗粒的几何尺寸大小， 也就是磨粒的粗细程度。砂轮的粒度对磨 削工件的表面粗糙度和磨削效率有很大影 响。 根据新国标对磨料磨具标准的规定，磨料 颗粒粗细不同，可分为41个号 关于粒度号，有两种不同表示方法，对于 磨粒来讲，粒度号越大则颗粒越小。对于 微粉来讲，号数越大，颗粒越大。
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2、白刚玉（WA）这种材料是白色的，用它 制造的陶瓷结合剂砂也是白色的。 白刚玉的硬度略高于棕刚玉，韧性则比 棕刚玉低。在磨削过程中，磨粒不易磨钝， 即使磨钝后的磨粒也容易破裂而形成新的锋 利刃口，因此，白刚玉的切削性能良好。而 且，磨削过程中发热量小，磨削力小，可减 少工件变形及烧伤、裂纹等现象，所以它适 用于精磨各种淬硬钢以及容易变形的工件等。 白刚玉不宜用于粗磨，因粗磨时的白刚玉磨 粒容易碎裂脱落，砂轮磨损较大，同时其价 格也比棕刚玉高。
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组织
砂轮组织是指磨粒在砂轮中占有的 体积百分数，也就是磨粒、结合剂、 气孔这三部分体积的比例关系。从 下表可看出它们之间的关系。
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组织号 磨粒占 砂轮体 积（%）
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14
62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34
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砂轮宽度和纵向进给量
增加砂轮宽度，会使磨屑变薄。加大纵向进给 量，则使磨屑变厚。因此粗磨时，可适当增大 纵向进给量，精磨时选用较小的纵向进给量和 较大宽度的砂轮。当增大砂轮宽度时，磨削力 增大。所以必须考虑到砂轮轴的刚性和磨地磨 削热的影响。
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砂轮粒度的影响
粒度细，参加磨削的磨粒数增多， 磨屑厚度变薄，保证了加工质量， 因此细粒度砂轮适用于精磨。粗磨 时，采用粗粒度的砂轮，以提高磨 削效率。
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横向进给Fra Baidu bibliotek
粗磨时，为了提高生产效率，横向进给量 可大一些，精磨时为了提高精度横向进给 量可小一些。
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纵向进给速度
纵向进给速度主要作用是提高生产 效率，、保证加工质量和表面粗糙 度。 因为提高了纵向进给速度，使砂轮 相对于工件每分钟往复次数增加， 也就是被磨工件的磨削表面在单位 时间内通过的磨粒次数增多，同时 充分利用了砂轮每一个磨粒的切削 作用，使砂轮工作面磨耗均匀。
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砂轮速度对切屑厚度的影响
提高砂轮速度，在各种磨削情况下都可以使 磨屑厚度减小，因而降低了工件表面粗糙度。 同时，由于磨屑厚度减少，每颗磨粒所承受 负荷也相应减小，提高了砂轮的耐用度。
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工件速度的影响
工件速度对磨屑厚度的影响和砂轮速度的影响相 反。当工件速度增加后，切屑厚度也就相应增加， 这时工件表面粗糙度上升。切屑 厚度增加，生 产效率提高，当超过一定程度时，砂轮将急剧磨 损，并引起工件振动，影响工件的加工精度。一 般取V工＝（1/80~1/160)V砂×60。工件速度太低 也会引起工件表面烧伤。
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磨削过程
由于磨粒在砂轮表面的分布不规则，有高低， 因而磨粒切削金属的过程是参差不齐的。根据 磨粒的形状和它在砂轮中所处的位置不同，比 较突出的棱角比较锋利的磨粒，从工件表面切 下切屑，一些棱角较钝，其位置又不利于切削 的磨粒，只能在工件表面上刻划出凹痕，那些 更钝的、隐附在其他磨粒下面的磨粒只能稍微 擦着工件表面起抛光作用。所以磨粒对工件的 作用包括切削、刻划和摩擦抛光三个方面。
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工件速度与速比
提高了工件速度以后会使砂轮耐用度下降。 当工件速度提高后，砂轮磨损加快，其磨损的程度 超过了正常的磨损，所以在定程磨削过程中，磨损 与定程产生不协调的现象，工件的尺寸精度受到了 影响。 对工件的加工精度得到了改善。因为弹性变形没充 分，磨屑就形成了，但不能太高，否则产生相反效 果。 可改善工件表面的烧伤现象。因减少了热量的积聚 又及时地受到冷却液的冲洗。
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纵向进给速度
此外，提高纵向往复速度会使沿砂轮宽度 方向的磨粒快速的出入磨削区，较多的接 受冷却液的冷却和冲洗，对减少磨削热， 降低工件温度，避免表面烧伤，也有较好 的影响。
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磨削热
磨削过程中由于磨削作用而产生的热量，叫磨 削热。 磨削时，在磨削区域的瞬时温度很高，一般可 达8000C 10000C 800 C￣1000 C。如果热的传散措施不好， 工件表面瞬时高温很容易造成工件表面烧伤。 所谓烧，是指工件表层发生不均匀的退火，表 面产生变软现象；从而大大降低了工件的使用 寿命。严重烧伤的工件表面可以看出，如表面 出现焦黄或黑色氧化膜。
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缺点
抗腐性差，性能不够稳定，容易受 碱的侵蚀。所以湿磨时必须使冷却 液中的含碱量小于1.5%。此外，过 于潮湿的环境也会影响树脂砂轮的 强度，因此要注意树脂砂轮的保管， 存放时间不能太长（以一年为限）
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橡胶结合剂R
它的弹性比树脂结合剂更大些，强度也高， 可以制造很薄的砂轮。 橡胶结合剂砂轮在磨削区域的高温作用下 砂轮表面的结合剂逐渐老化变脆，磨钝的 磨粒容易脱落，使砂轮工件表面上经常保 持有新的锋利的磨粒，因而可以减少工件 烧伤的要可能性。这种砂轮具有很强的抛 光性能，所以可获得较低的粗糙度。
磨工工艺学
修制车间
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介绍
磨床编号方法
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砂轮的选择
砂轮选择 砂轮的特性：磨料、粒度、结合剂、组织、 强度、形状和尺寸等 一、磨料 砂轮中磨粒的材料称为磨料 磨料是砂轮主要组成部分，它直接 担负着切削作用，在磨削过程中，要经受 剧烈的挤压、摩擦以及高温的作用，所以 磨料必须具备很高的硬度，耐热性和相当 的韧性，以承受切削力，同时还要求磨料 本身具有锋利的切削刃口，以便切入工件.
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树脂结合剂B
这是一种有机结合剂。其特点：用它制造的 砂轮强度高，有一定的弹性，耐冲击，可制 造很薄的砂轮。由于该结合剂和磨粒的结合 性差，磨粒容易脱落，砂轮自锐性好，故磨 削效率高，但砂轮磨损快，不易保持外形轮 廓。由于树脂结合剂具有一定的弹性，所以 它还具有抛光作用，磨削表面可获得较低的 粗糙度。
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缺点
橡胶结合剂砂轮组织紧密，气孔小， 不能磨去很多的加工余量，因此一 般一宜用于粗加工。 橡胶结合剂的砂轮耐油性差，所以 磨削时不能用油类作冷却液。
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硬度
砂轮的硬度是指砂轮工件表面上的磨粒受 外力作用时脱落的难易程度。 砂轮的硬度对加工表面质量和磨削效率有 显著的影响。 砂轮的硬度高，磨粒不易脱落，磨粒切削 刃口的等高性容易保持，所加工的工件粗 糙度低，精度高。但太硬，磨钝的磨粒留 在砂轮表面上掉不下来，将降低效率还易 产生烧伤、裂纹等缺陷。
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磨削原理
磨削用的砂轮，其表面杂乱无章地布满着 许多极硬的磨粒，每一颗磨粒的锋利棱角，可 视为一个刀齿，因而整个砂轮可视为具有无数 刀齿的多刃刀具。在磨削过程中，砂轮经过修 整后，磨粒的棱角被修成了几个微小刀齿，这 种微小的刀齿称为磨粒的微刃。所以磨粒具有 微刃的性质，称为磨粒的微刃性。磨粒的微刃 分布在砂轮圆周面上具有等高的性质，称为微 刃的等高性。
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工件光滑表面的形成
磨削时，砂轮高速旋转，并切向工件，金属表面 受到磨粒锋刃的挤压，内部产生应力，使之金属 材料发生弹性变形，随着切削的进行，磨粒继续 挤压工件，并进入工件表面层，此时，磨料与工 件表面间的摩擦和挤压作用加剧，同时热应力也 急剧增加。同时，磨粒进入工件表面层使少量的 金属材料沿着滑移线产生滑移，即开始塑性变形。 随着砂轮与工件继续相对运动，当挤压力超过了 金属内部分子结合力时便出现挤裂现象。金属材 料沿着磨粒锋利刃前面经过剧烈摩擦而被切离工 件，成为磨屑。
从上表可看出：砂轮组织号越大，单位体积内 磨粒的含量越少，磨粒之间的容屑空间大，排 屑方便，砂轮不易堵塞，磨削效率高。此外砂 轮中的气孔还可以将冷却液或空气带入磨削区 域，可降低磨削区域的温度，减少工件发热和 烧伤。
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砂轮的强度
所谓砂轮的强度是指砂轮高速旋转 时受到离心力作用而破裂的难易程 度。砂轮所受的离心力随砂轮速度 的平方成正比地增加。
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横向进给
横向进给量的大小对磨削效率有显著的影 响它直接影响磨削效率和工件加工表面质 量。增大横向进给量，磨削厚度增大，也 就增加了磨粒切去的金属量，因而可提高 磨削效率。 但是加大了切屑厚度将使磨粒切削工件后 留下的切痕加深，工件表面粗糙度上升。 同时也将增大磨削力和磨削热造成烧伤等 现象。
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接触弧对磨削加工的影响
砂轮磨削工件时，其接触方式为圆弧接触， 接触的圆弧叫接触弧。 接触弧较大时，磨粒所受的阻力增大，砂轮 磨损加快；同时，磨粒与工件表面的摩擦加 剧，磨削热增加，容易烧工件，使工件质量 下降。此时应减小磨削深度或使用较软的砂 轮。同时使用充足的冷却液，以改善散热条 件。
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磨料有天然磨料和人造磨料两类。 制造砂轮的主要是各种人造磨料。 常用的磨料有以下几种：刚玉类磨 料（主要化学成份为AL2O3）、碳 化硅磨料（主要成份为SiC)、金钢 石、立方氮化硼等。
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各种人造磨料的性质： 1、棕刚玉（A） 它的颜色呈棕褐色，用它制造的陶瓷结 合剂砂轮通常为蓝色或浅蓝色。棕刚玉的硬 度高、韧性大、抗弯强度高，能承受很大压 力，在磨削过程中抵搞破碎的能力强，故适 合于磨各种抗拉强度高的金属材料。