磨削加工PPT课件

中 硬 3
硬 1
硬 2
超 硬
代 号
D
E
F
G
H
J
K
L
M
N
P
Q
R
S
T
Y
砂轮硬度的选用原则是: 工件材料越硬,应选用越软的砂轮。这是因为硬材料使磨粒磨损,需用较软的砂轮以
使磨钝的磨粒及时脱落。工件材料越软,砂轮的硬度应越硬,以使磨粒脱落慢些,发挥其 磨削作用。但在磨削有色金属、橡胶、树脂等软材料时,要用较软的砂轮,以便使堵塞处 的磨粒较易脱落,露出锋锐的新磨粒。
3．平面磨床 包括卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床、 立轴圆台平面磨床等。
4．工具磨床 包括工具曲线磨床、钻头沟槽磨床等。
5．刀具刃磨磨床 包括万能工具磨床、拉刀刃磨床、滚刀刃磨床等。
6．专门化磨床 包括花键轴磨床、曲轴磨床、齿轮磨床、螺纹磨床等。
7．其它磨床 包括珩磨机、研磨机、砂带磨床、超精加工机床、砂轮机等
机械产品 1959年，Richard P Feynman(1965年诺贝尔 物理奖 获得者) 就提出 了微型 机械的 设想。 1962年 第一个 硅微型 压力传 感器问 世，其
后开发出尺寸为50～500μm的 齿轮、 齿轮泵 、气动 涡轮及 联接件 等微机 械。1965年， 斯坦福 大学研 制出硅 脑电极 探针， 后来又 在
扫描隧道显微镜、微型传感器方面取 得成功 。1987年美国 加州大 学伯克 利分校 研制出 转子直 径为60～12μ m的利用 硅微型 静电机
，显示出利用硅微加工工艺制造小可 动结构 并与集 成电路 兼容以 制造微 小系统 的潜力 。
微型机械在国外已受到政府部门、
企业界、高等学校与研究机构的高度 重视。 美国MIT、Ber keley、 Stanfor d\AT&T的15名科学 家在上 世纪八 十年代 末提出" 小机器
材料名称
棕 钢 钢玉 玉 类白 刚 玉
黑 碳 化
碳化 硅
硅类 绿 碳 化
硅
代号
主要成分
Al2O395% A TiO22%~3%
WA Al2O3＞99%
C
SiC＞95%
GC
SiC＞99%
氮 化 CBN 硼 高硬 磨料 人 类造
金D 刚 石
立方氮化硼 碳结晶体
颜色 褐色 白色 黑色
绿色
黑色 乳白 色
力学性能
机械加工：广意的机械加工就是
指能用机械手段制造产品的过程；狭 意的是 用车床 （Lathe Machine）、铣床(Milling Machine)、钻床(Driling Machine)、磨
床(Grinding Machine)、冲压机、压铸机机等专用机 械设备 制作零 件的过 程。 编辑本段微型机械加工技术的国外发 展现状
、大机遇：关于新兴领域--微动力学 的报告" 的国家 建议书 ，声称" 由于微 动力学 (微系 统)在美 国的紧 迫性， 应在这 样一个 新的重
要技术领域与其他国家的竞争中走在 前面"， 建议中 央财政 预支费 用为五 年5000万美元 ，得到 美国领 导机构 重视， 连续大 力投资
，并把航空航天、信息和MEMS作为 科技发 展的三 大重点 。美国 宇航局 投资1亿 美元着 手研制 "发现 号微型 卫星"， 美国国 家科学 基
1．外圆磨床
包括万能外圆磨床、普通外圆磨床、无心外圆磨床等。
M1432A型万能外圆磨床是普通精度级经一次重大改进的万能外圆磨床。这种机床的工艺范围广, 但生产效率低,适用于单件、小批生产或工具车间和机修车间。图9-2所示为M1432A型万能外圆磨 床,它由下列主要部件组成。
2．内圆磨床 包括普通内圆磨床、行星内圆磨床、无心内圆磨床等。
常用结合剂的名称、代号、性能和适用范围见表9-3。
结合剂 代号
性能
适用范围
陶瓷
最常用，适用于各类
V
耐热、耐蚀，气孔率大，易保持廓 形，弹性差
磨削加工
树脂 橡胶 金属
适用于高速磨削、切
B
强度较V高，弹性好，耐热性差
断、开槽等
强度较B高，更富有弹性，气孔率
R
小，耐热性差
适用于切断、开槽
强度最高，导电性好，磨耗少，自
MEMS标准工艺线以促进新型元件/装 置的研 究与开 发。美 国工业 主要致 力于传 感器、 位移传 感器、 应变仪 和加速 度表等 传感器 有
关领域的研究。很多机构参加了微型 机械系 统的研 究，如 康奈尔 大学、 斯坦福 大学、 加州大 学伯克 利分校 、密执 安大学 、威斯 康
星大学、老伦兹得莫尔国家研究等。 加州大 学伯克 利传感 器和执 行器中 心(BSAC)得到 国防部 和十几 家公司 资助1500万元 后，建 立
了1115m2研究开发MEMS的超 净实验 室。
日本通产省1991年开始启动一项为期10年、 耗资250亿日元 的微型 大型研 究计划 ，研
制两台样机，一台用于医疗、进入人 体进行 诊断和 微型手 术，另 一台用 于工业 ，对飞 机发动 机和原 子能设 备的微 小裂纹 实施维 修
。该计划有筑波大学、东京工业大学 、东北 大学、 早稻田 大学和 富士通 研究所 等几十 家单位 参加。
磨削加工的应用范围非常广泛,可以加工内外圆柱面、内外圆锥 面、平面、成形面和组合面等,如图9-1所示。目前磨削主要用于对工件 进行精加工,经过淬火的工件及其它高硬度的特殊材料,几乎只能用磨 削来进行加工。另外,磨削也可以用于粗加工。
二、磨床
(一)磨床的种类 1．外圆磨床 图9-2所示 (1)床身 (2)头架 (3)内圆磨装置 (4)砂轮架 (5)尾座 (6)滑鞍及横向进给机构 (7)工作台
欧洲工业发达国家也相
继对微型系统的研究开发进行了重点 投资， 德国自1988年 开始微 加工十 年计划 项目， 其科技 部于1990～1993年拨 款4万马 克支持 "
微系统计划"研究，并把微系统列为本 世纪初 科技发 展的重 点，德 国首创 的LIGA工艺， 为MEMS的发 展提供 了新的 技术手 段，并 已
M
锐性差
适用于金刚石砂轮
4．硬度
砂轮的硬度是指磨粒在外力作用下从其表面脱落的难易程度。砂轮的硬度等级及 代号见表9-4。
表9-4 砂轮的硬度等级及代号
大
级 名
超软
称
软
中软 中
中硬
硬
超 硬
小 级 名 称
超 软 1
超 软 2
超 软 3
软 1
软 2
软 3
中 软 1
中 软 2
中 1
中 2
中 硬 1
中 硬 2
荒磨、打毛刺
400~315 200~160
粗磨 半精磨、精磨
160~125 50~40
半精磨、精磨、珩磨
40~28 28~20
珩磨、研磨
20~14 14~10 10~7 5~3.5
研磨、超精磨削
研磨、超精加工、镜 面磨削
3．结合剂
砂轮的结合剂将磨粒粘合起来,使砂轮具有一定的强度、硬度、气孔和抗腐蚀、抗潮湿等 性能。
金会把MEMS作为一个新崛起的研究 领域制 定了资 助微型 电子机 械系统 的研究 的计划 ，从1998年开 始，资 助MIT ，加州 大学等8所大
学和贝尔实验室从事这一领域的研究 与开发 ，年资 助额从100万、 200万 加到1993年的500万美 元。1994年发 布的《 美国国 防部技
术计划》报告，把MEMS列为关键技 术项目 。美国 国防部 高级研 究计划 局积极 领导和 支持MEMS的 研究和 军事应 用，现 已建成 一条
半精磨与粗磨相比,需用较软的砂轮;但精磨和成形磨削时,为了较长时间保持砂轮 轮廓,需用较硬的砂轮。
5．组织
砂轮的组织系指磨粒、结合剂和气孔三者体积的比例关系,用来表示结构紧密和疏松程度。砂 轮的组织用组织号的大小来表示,砂轮的组织号及使用范围见表9-5。
表9-5 砂轮的组织号
组织号 0 1 2
34
三、砂 轮
(一) 砂轮的特性要素与选择 砂轮是用各种类型的结合剂把磨料粘合起来,经压坯、
干燥、焙烧及车整而成的磨削工具。因此,砂轮由磨料、 结合剂及气孔三要素组成。 1．磨料
普通砂轮所用的磨料主要有刚玉类和碳化硅类,表 9-1 列出了常用磨料的名称、代号、主要性能和用途。
表9-1 常用磨料的性能及适用范围
，然后再将其装配在一起。火车的车 轮外圈 也是用 加热的 方法将 其套在 基体上 ，冷却 时即可 保证其 结合的 牢固性 （此种 方法现 在
依旧应用于某些零部件的转配过程中 ）。
机械加工包括：灯丝电源绕组、激光切 割、重 型加工 、金属 粘结、 金属拉 拔、等
离子切割、精密焊接、辊轧成型、金 属板材 弯曲成 型、模 锻、水 喷射切 割、精 密焊接 等。
及平面磨削等
有色金属 及塑料、 橡胶等非 金属以及 热敏合金
四、磨削方法
1. 外圆磨削 外圆磨削是用砂轮外圆周面来磨削工件的
外回转表面。它不仅能加工圆柱面 端面(台阶部分),还能加工球面和特殊形状的外 表面等。 (1)工件的装夹 (2)外圆磨削方法 1)纵磨法 如图9-3a所示。 2)横磨法 如图9-3b所示。
2．内圆磨削
用砂轮磨削工件内孔的磨削方式称为内圆磨 削。
(1)磨削方法 1)纵向磨削法如图9-4所示。 2)切入磨削法
(2)裝夹方法 在实际生产中,常采用减少横向进给量,增加光
磨次数等措施来提高内孔的加工质量。
用砂轮磨削工件内孔的磨削方式称为内圆磨削。
(1)磨削方法 1)纵向磨削法 这种磨削方法与外圆纵向磨削方法相同,如图9-4所示。
一般在常温下加工，并且不引起工件 的化学 或物相 变化﹐ 称冷加 工。一 般在高 于或低 于常温 状态的 加工﹐ 会引起 工件的 化学或 物
相变化﹐称热加工。冷加工按加工方 式的差 别可分 为切削 加工和 压力加 工。热 加工常 见有热 处理﹐ 煅造﹐ 铸造和 焊接。
机械加工 另外装配时常常要用到冷热处理。例 如：轴 承在装 配时往 往将内 圈放入 液氮里 冷却使 其尺寸 收缩， 将外圈 适当加 热使其 尺寸放 大
生产效率。 精磨时,应选用磨粒较细小的砂轮,以获得
较细的表面粗糙度。 磨料常用的粒度号、尺寸及应用范围见表
9-2 。
表9-2 常用磨粒的粒度、尺寸及应用范围
类别 磨
粒
微粉
粒度号
12~36 46~80 100~280 W40~W28 W20~W14 W10~W5
颗粒尺寸（μm） 应用范围
2000~1600 500~400
5
6
7 8 9 10 11 12 13 14
磨粒率 /(%)
56
48
62 60 58
54 52 50
46 44 42 40 38 36 34
疏密程度
紧密
中等
疏松
大气孔
适用 范围
重负载、成形、精密 磨削，加工脆硬材料
外圆、内圆、无心磨及 工具磨，淬硬工件及刀
具刃磨等
粗磨及磨削韧性大、硬度低的 工件，适合磨削薄壁、细长工 件，或砂轮与工件接触面大以
磨削加工
以磨料、磨具作为工具对工件进行切削加工的机 床统称为磨床。
一、磨削加工的特点与工艺范围 (一)磨削加工的特点 1．切削刃不规则 2．背吃刀量小、加工质量高 3．磨削速度快、温度高 4．磨削加工的适应性强 5．砂轮具有自锐性 6．径向磨削分力大
(二)磨削加工的工艺范围
磨削加工的应用范围非常广泛,可以加工内外圆柱面、内外圆 锥面、平面、成形面和组合面等,如图9-1所示。目前磨削主要用于 对工件进行精加工,经过淬火的工件及其它高硬度的特殊材料,几 乎只能用磨削来进行加工。另外,磨削也可以用于粗加工。
3．平面磨削
常见的平面磨削方式有四种,如图9-5所示。 图9-5 a、b属于圆周磨削 图9-5 c、d属于端面磨削
常见的平面磨削方式有 四种,如图9-5所示。
机械加工是一种用加工机械对工件的 外形尺 寸或性 能进行 改变的 过程。 按被加 工的工 件处于 的温度 状态﹐ 分为冷 加工和 热加工 。
1)纵磨法 如图9-3a所示。 2)横磨法 又称切入磨法,如图9-3b所示。
3)复合磨削法
是纵磨法和横磨法的综合运用,如图9-3c即先用横磨法将工件 分段粗磨,各段留精磨余量,相邻两段有一定量的重叠,最后,再用纵 磨法进行精磨。复合磨削法兼有横磨法效率高、纵磨法质量好的 优点。
4) 深磨法
是在一次纵向进给中磨去全部磨削余量。磨削时,砂轮修整成 一端有锥面或阶梯状(见图9-3d),工件的圆周进给速度与纵向进给 速度都很慢。此方法生产率较高,但砂轮修整复杂,并且要求工件的 结构必须保证砂轮有足够的切入和切出长度。
韧性好 硬度大
高硬度 高强度
热稳定性
适用磨削范围
2100℃ 熔融
碳钢、合金钢、铸铁 淬火钢、高速钢
＞1500℃ 氧化
铸铁、黄铜、非金属材 料
硬质合金等
＜1300℃ 稳定
＞700℃石 墨化
硬质合金、源自文库高速钢
硬质合金、宝石
2．粒度
粒度是指砂轮中磨粒尺寸的大小。 磨粒粒度选择的原则是: 粗磨时,应选用磨粒较粗大的砂轮,以提高