磨削技术理论第四章)

• 前面提到砂轮地貌和磨削参数可影响到磨 粒和工件的接触作用。在后面的章节里将 谈到砂轮地貌和砂轮修整条件对磨削性能 参数如磨削力、磨削功耗、磨削温度和工 件表面质量的重要影响。因此首先了解砂 轮修整的过程是必要的，这样才能更有效 地去控制修整过程，而这一点往往被人们 所忽略。
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• 4.2 普通砂轮的修整
• 一个新的整形轮一般在120mm左右，但砂轮的 磨损实际上非常快，但碳化硅的成本相对于金刚 石砂轮来讲是较低的。制动轴的转速一般为 1400～1500r/min，相当于新修整轮周线速度为 8~9m/s，当然还可以根据具体的修整装置和接触 修整压力进行调整。可以通过调整修整轮轴线方 向使修整轮和砂轮在接触点上的速度不在同一条 直线上从而获得修整轮和砂轮间的附加滑动速度。 这种方式有时也应用于自由旋转而非制动的碳化 硅砂轮修整金刚石砂轮的场合。
• 图示为典型的制动型 • 整形每行程的修形深 • 度为ab=10~20m， • 修整进给速度为 • sb=0.1~0.2mm/r。 • 整形过程直到全部的 • 金刚石砂轮表面与整 • 形轮接触，这样砂轮
• 的跳动量可控制在3－5m以下。金刚石砂 轮的整形深度视砂轮的跳动量而定，一般 不超过10m。
• 以下为砂轮修整导程和半径修整深度的推 荐值
• 单点金刚石
sd＜0.2mm
• 多点金刚石（凿状） sd ＜0.5mm
• 多点金刚石（簇状） sd ＜2mm
10＜ad＜30μm 10＜ ad ＜50μm 10＜ ad ＜50μm
• 另外一种修整工具为滚轮，特别适用于成形砂轮 的修整。金刚石修整滚轮由轴对称基体和外周的 金属结合剂金刚石磨粒或电镀金刚石磨粒组成。 滚轮形状与工件所要求的形状相同，砂轮则被修 整径度在向得滚为到轮切ar，与 和入这之 砂速可耦 轮度看合 的为成的接vi是，形触滚砂状区轮轮。，对每滚滚砂转轮轮轮一切速的周线度成对速 可形应度 与磨的设 砂削切为 轮过入速vf程深，度。 方向相同，也可相反。反向逆修时，滚轮速度可 为砂轮速度的20－50％，而同向顺修时滚轮速度 可达到砂轮速度的80％。滚轮的切入进给修整量 一50般～取20为0砂m。轮在每滚转轮ar退=回10之～前30不m再，切全入部进切给深而为进行 砂轮的光修，这类似于单点修整器的无火花光修 阶段。
• 用碳化硅砂轮制动修整树脂或金属结合剂金刚石 砂轮通常会因侵蚀结合剂材料而导致金刚石脱落。 降低金刚石砂轮速度减少砂轮和滚轮间的滑移速 度就会引起磨粒的破碎。砂轮若全速运转，则砂 轮磨粒脱落现象较严重，至少对于磨硬脆性材料 的金刚石砂轮是这样。这时因为结合剂破碎率接 近100％。
• 4 砂轮修整及表面形貌 • 引言
• 磨削是利用砂轮上粘结的磨粒进行切削的 过程。砂轮表面磨粒实际参与切削的部分 是很少的。磨粒在砂轮表面的空间分布和 形态构成了砂轮地貌。
• 除了某些重负荷磨削和切断磨削，砂轮在 使用前或使用一段时间后都需要对砂轮地 貌或砂轮宏观形状进行修整，这通常包括 砂轮整形和修锐两个阶段。整形一般是指 去除部分砂轮材料，从而消除砂轮形状本 身引起的不平衡跳动，当然整形也可将砂 轮截面修成某一特定的形状。修锐则为了 获得砂轮表面的良好切削性能。对于普通 砂轮，整形和修锐是同时进行的，一般统 称为修整。对于超硬砂轮，整形和修锐则 分为两个过程进行。
• 修整器通常分为一颗固定的（单点）天然 金刚石和含一层或多层金刚石的金属结合 剂多点修整器（簇状、尖笔状、凿状和片 状）。单点金刚石修整器相对砂轮有一倾 角d=10-15。单点修整器持续使用后会变 钝从而恶化砂轮地貌和磨削性能，此时必 须更换修整器或更换金刚石颗粒。多点金 刚石修整器的修整性能比较稳定，适于自 动化生产。合成聚晶金刚石修整器也正得 到越来越多地使用。
• 普通砂轮的修整通常是利用修整器切入砂轮表面
沿砂轮轴向进给，平型砂轮的修整相当于车床的 车削，ad 是修整器在每一修整行程的半径切入量。 砂轮每转一周修整器的轴向进给量称为修整导程， 如下式表示：
sd
d s vd
vs
• 图中vd为修整器沿砂轮轴向的进给速度，vs 为砂轮速度，ds为砂轮直径。砂轮整形一般 需要2到5个修整行程，特殊情况下可适当 增加行程次数。修整的最后一步是无火花 光修，即修整器沿砂轮径向不再进给，每 个修整行程只去除少量砂轮材料，主要是 为了获得光整的砂轮表面。
• 除了制动型整形装置以外，有时也使用电 机驱动碳化硅砂轮来“磨削”整形金刚石 砂轮。超硬砂轮的供应商在出厂前也对砂 轮进行整形，这样预整形后的砂轮在精密 安装在机床上之后就不再进行另外的整形 了。
4.4 普通砂轮的砂轮地貌的组成
• 单点金刚石修整器 • 沿砂轮表面纵向进 • 给的速度对普通砂 • 轮进行修整时，修 • 整器相当于在磨粒 • 表面刻划出间距为 • sd的沟槽。设修整 • 器尖端金刚石刃口 • 半径为rd，则砂轮 • 表面的理论粗糙度 • 可写为：
• 金刚石砂轮的一种常用整形方法是通过安 装在制动装置上的陶瓷结合剂碳化硅砂轮 来实现的。修整轮可通过与金刚石砂轮的 直接接触获得动力旋转，修整轮主轴上安 有离心制动器阻碍其转动，由此在两轮间 产生了相对滑动速度。如图所示修整轮和 平型砂轮轴线互相平行，修整轮象是在纵 向磨削金刚石砂轮。这种方法和装置可同 样应用于其它如杯型砂轮等的修整。
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• ◆修整后脱落磨粒尺寸累积分布
• ◆磨粒破碎和结合剂断裂
• ◆修整中结合剂断裂比和有效切刃比的关系
• 陶瓷结合剂氧化铝砂轮精修整和粗修整后照片
• 4.5 超硬磨料砂轮地貌生成
• 对普通砂轮的讨论也适用于超硬砂轮。虽然人们 对超硬砂轮的整形和修锐已经作了大量的研究， 但对其地貌生成的机理探讨还较少。
• 砂轮的滚轮修整
• 4.3 超硬砂轮的整形和修锐
• 超硬砂轮的修整通常分为整形和修锐两个 阶段，这包括除电镀砂轮以外的所有超硬 磨料砂轮，电镀砂轮一般仅需要用油石对 砂轮表面磨粒进行清理或锐化即可。整形 的主要目的是为了得到所需要的宏观砂轮 几何形状，也对砂轮的微观地貌产生影响。 同样修锐过程也能一定程度消除砂轮的偏 心或跳动。