毕业设计——典型零件的磨削工艺

新乡学院2010级毕业生毕业设计（论文）典型零件磨削工艺分析

学校：新乡学院

姓名：位少北

学号：***********

班级：2010级机械制造及其自动化3班

院系：机电工程学院

指导老师：***

目录

一、磨削概论

1、磨削的特点

2、磨具——砂轮

3、切削液

二、不同材料磨削特点

1、不锈钢

2、硬质合金

3、灰铸铁

4、氮化钢——38CrMoAl

三、典型零件磨削工艺

1、调节杆

2、轴

3、料斗鼓轮

4、轮体

一、磨削概论

一、磨削的特点

磨削加工是一种比较精密的金属加工方法，在零件加工工艺路线中往往安排在后面部分，作为最终加工工序。该工序可以有效保证工程图纸上所要求的形位公差。例如：⊥（靠磨台阶轴端面及台阶孔内端面），∥（平磨两端面，两台阶轴肩面），◎（台阶孔），↑（长轴类）。经过磨削加工的零件有很高的精度和很好的表面粗糙度，其在现代机械加工技术中占有重要地位。

1、磨削过程

磨粒的微刃在磨削过程中与工件发生切削、划刻、摩擦抛光三个作用。粗磨时磨粒以切削为主，精磨时则以抛光为主。其磨削过程主要经历以下四个阶段：

1）、挤压阶段：当磨粒与工件刚接触时，工件表层的金属受到力的作用，发生弹性变形。

2）、滑移阶段：工件金属层受到更大的压力，金属晶格沿某方向滑移，即发生塑性变形。

3）、挤裂阶段：当磨粒对金属层的压力超过金属的强度极限时，金属沿某方向挤裂。

4）、切离阶段：磨粒走完切削的全部，磨屑被切离工件表面。

由于切下的磨屑非常微细，而且磨削温度又很高，所以当磨屑飞出时，就在空气中急速氧化、燃烧，形成磨削火花。

2、磨削加工和其他加工方法比较具有以下特点

1）、工件表面能获得极高的加工精度和较小的粗糙度值，磨削公差等级通常可达到IT6-IT7级，表面粗糙度可达Ra1.25-Ra0.16。这是因为经过精细修整的砂轮磨粒具有微刃等高性，磨削厚度很小，除了切削作用外，还有挤压和抛光作用。磨床砂轮回转精度很高，工作台纵向液压传动，运动平稳，精度高，横向能微量进给。

2）、可以磨削高硬度材料。不但可以加工软材料，如未淬火钢、铜、树脂等，而且还可以磨削硬度很高的材料，如氮化钢件、渗碳淬火钢件、高硬度工具钢、硬质合金、陶瓷等。

3）、磨削时，一般砂轮的线速度可达35m/s左右，砂轮在磨削时除对工件表面有切削作用外，还有强烈的摩擦作用，在磨削区域温度可以达到400-1000°C。

但是，磨削与其他切削加工方法相比，切除单位体积的切削功率消耗大，磨削表面变形、烧伤、应力都比较大。

3、影响工件表面质量的几种因素

1）、砂轮圆周速度

提高砂轮圆周速度，使砂轮表面在单位时间内参加磨削的磨粒数增多，每粒磨粒的负荷也相应减小，因此有利于提高工件表面质量和砂轮寿命。一般磨削时，生产中砂轮直径越磨越小，砂轮圆周速度会随着砂轮直径的减小而降低使工件表面质量下降，应注意及时更换砂轮。

2）、工件圆周速度

工件圆周速度增加，在各种磨削情形下都使切削厚度增加。由于切削厚度增加，每颗磨粒承受的负荷也相应增加，超过一定程度时砂轮的磨耗就会急剧增加，并引起工件振动，工件表面质量明显下降。所以选择工件圆周速度时应与砂轮圆周速度保持一定的比例关系。

3）、背吃刀量

背吃刀量增加，是每颗磨粒的负荷增加，工件表面质量下降。粗磨时，采用较大的背吃刀量，提高生产效率。精磨时，采用较小的背吃刀量，特别是粗糙度要求极小时，采用

薄屑或无火花磨削，使磨粒对工件仅仅起细微的切削和摩擦抛光作用。

4）、砂轮粒度

细粒度的砂轮，在砂轮表面参加磨削的磨粒数多，磨削厚度减小有利于减小工件表面粗糙度值。粗磨粒砂轮则相反，但其有利于提高磨削效率。

5）、砂轮宽度和纵向进给量

纵向进给量对磨削生产率和工件表面粗糙度有很大影响。加大纵向进给量，会使磨屑变厚；增大砂轮宽度则使磨屑变薄。因此，精磨时，应选用较小的纵向进给量和宽度较大的砂轮。粗磨时，为提高生产效率，可适当增大纵向进给量。

4、磨削热及减小措施

磨削时，砂轮对工件表面的剧烈摩擦，使磨削局部区域的瞬时温度高达1000°C。磨削火花就是磨屑在空气中氧化、燃烧的现象。其危害主要有：使工件表面烧伤，降低工件表面硬度，缩短零件使用寿命；使工件产生热膨胀变形，影响工件的形状精度和尺寸精度；使金属表层产生金相组织变化，并产生应力，当局部应力超过工件材料的强度极限时，会产生裂纹。减小其影响的措施主要有：

1)、合理选用砂轮，使磨削性能达到最大化。如磨削薄壁零件，应选用单晶刚玉砂轮，

热变形小。在磨削材料导热性差、磨削量大的情况下，可选用大气孔砂轮，这种砂轮不易阻塞，切削能力强，且散热快。树脂结合剂砂轮弹性好，与陶瓷结合剂砂轮相比，不易使工件表面烧伤。用砂轮端面磨平面时，可将砂轮端面倾斜地修整一个很小的角度（约2°~3°）或将砂轮端面修凹，以减小与工件的接触面积，避免烧伤。

2）、采用良好的冷却措施，如选用合适的切削液或高压冷却均可使冷却条件得到改善，或采用喷雾冷却，切削液透过砂轮体内的内冷却方法，可以有效地避免表面烧伤。

二、磨具——砂轮

对大多数磨具来说，它是由磨粒、结合剂和气孔三部分组成的。磨粒是构成磨具的主要原料，具有高的硬度和适当脆性，在磨削过程中对工件起切削作用。结合剂的作用是将磨粒固结起来，使之成为有一定形状和强度的磨具。气孔是磨具中存在的空隙，磨削时，起容纳磨屑和散逸磨削热量作用。此外，磨具中的气孔还可浸渍某些填充剂或添加剂，如硫、蜡、树脂和金属银等，以改善磨具性能，满足某些特殊加工需要。

1、磨料

为适应各种工件材料加工需要，磨料应具备以下基本性能有：很高的硬度；有一定的韧性；一定的强度；很好的热稳定性（红硬性）；很好的化学稳定性。

常用磨料品种及应用范围

棕刚玉：代号：A ，棕褐色。化学成分：Al2O3>95.0%;SiO2<2.0%;Fe2O3<1.0%;显微硬度（HV）20000~22000，硬度较低，韧性较好。适于磨削碳素钢、合金钢、可锻铸铁与青铜。

白刚玉：代号：W A，白色。化学成分：Al2O3>98.5%;SiO2<1.2%;Fe2O3<0.15%;显微硬度（HV）22000~24000，较A硬度高，磨粒锋利，韧性差。适于磨削淬火高碳钢、合金钢、高速钢。薄壁零件、成形零件。

铬刚玉：代号：PA，玫瑰红。化学成分：

Al2O3>97.5%;SiO2<1.0%;Fe2O3<0.01%;Cr2O3>1.15~1.30%。显微硬度（HV）22780，韧性比W A好。适于磨削高速钢、不锈钢。成形磨削、刃磨刀具、高表面质量磨削。

黑碳化硅：代号：C，黑色带光泽。化学成分：SiC>98.5%;C<0.2%;Fe2O3<0.6%;SiO2<0.5%。

显微硬度（HV）28400~33200。比刚玉类硬度高，导热性好，但韧性差。适于磨削铸铁、黄铜、耐火材料及其他非金属材料。