第一章 磨削加工的基本知识.docx

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1、 第一章 磨削加工的根本学问培训学习目的1.磨削用量包括那几个根本参数？如何计算砂轮圆周速度、工件圆周速度？2.试述切削液的作用、种类及特点。3.砂轮由哪三要素构成？4.如何选择砂轮硬度？5.如何选择砂轮粒度？6.引起砂轮不平衡的缘由是什么？试述平衡砂轮的目的和方法。一、磨床的根本学问磨削是一种比较精细的金属加工方法，经过磨削的零件有很高的精度和很小的外表粗糙度值。目前用高精度外圆磨床磨削的外圆外表，其圆度公差可到达0.001mm左右，相当于一个人头发丝粗细的1/70或更小；其外表粗糙度值到达Ra0.025um，外表光滑似镜。在现代制造业中，磨削技术占有重要的地位。一个国家的磨削程度，在确定程

2、度上反映了该国的机械制造工艺程度。随着机械产品质量的不断进步，磨削工艺也不断开展和完善。2. 一般磨床简介 以常用的万能外圆磨床为例，磨床主要由床身、工作台、头架、尾座、砂轮架和内圆磨具等部件组成。见图1。磨床还包括液压系统。 1床身：磨床的支承。2头架：安装及夹持工件，带开工件旋转，可在程度面内逆时针转90；3内圆磨具：支承磨内孔的砂轮主轴。4砂轮架：支承并传动砂轮主轴旋转，可在程度面30范围内转动；5尾坐：及头架一起支承工件；6滑鞍及横进给机构：通过进给机构带动滑鞍上的砂轮架实现横向进给；7横向进给手轮8工作台：a.上工作台：上面装有头架及尾坐；b.下工作台：上工作台可绕下工作台在程度面转

3、10角度。磨床的种类许多，按GB/T15375-1994磨床的类、组、系划分表，将我国的磨床品种分为三个分类。一般磨床为第一类，用字母M表示，读作“磨。超精加工机床、抛光机床、砂带抛光机为第二类，用2M表示。轴承套圈、滚球、叶片磨床为第三类，用3M表示。齿轮磨床和螺纹磨床分别用Y和S表示，读作“牙和“丝。第一类磨床按加工不同分为一下几组：0仪表磨床；1外圆磨床如M1432A、MBS1332A、MM1420、M1020、MG10200等；2-内圆磨床如M2110A、MGD2110等；3砂轮机；4研磨机、珩磨机；5导轨磨床；6刀具刃磨床M6025A、M6110等；7平面及端面磨床如M7120A、M

4、G7132、M7332A、M7475B等；8曲轴、凸轮轴、花键轴及轧辊轴磨床如M8240A、M8312、M8612A、MG8425等；9工具磨床如MK9017、MG9019等。型号还指明机床主要规格参数。一般以内、外圆磨床上加工的最大直径尺寸或平面磨床工作台面宽度或直径的1/10表示；曲轴磨床那么表示最大回转直径的1/10；无心磨床那么表示根本参数本身如M1080表示最大磨削直径为80mm。应当留意，外圆磨床的主要参数代号及无心外圆磨床不同。磨床的通用特性代号位于型号第二位如表1-1，如型号MB1432A中的B表示半自动万能外圆磨床。磨床构造性能的重大改进用依次A、B、C表示，加在型号的末尾。

5、现以一数控高精度外圆磨床的型号说明磨床型号的表示方法。其最大磨削直径为200mm，经第一次改进设计。常用的磨床型号含义如下：M1432B表示万能外圆磨床，最大磨削直径为320mm，经第二次重大构造改进；MM1420表示精细万能外圆磨床，最大磨削直径为200mm；MBS1332A表示半自动高速外圆磨床，最大磨削直径为320mm，经第一次重大构造改进。MG1432A表示高精度万能外圆磨床，最大磨削直径为320mm，经第一次构造改进。MB1632表示半自动端面外圆磨床最大回转直径为320mm；M1080表示无心外圆磨床，最大磨削直径为80mm；M2110表示内圆磨床，最大磨削孔径为110mm；M71

6、20A表示卧轴矩台平面磨床，工作台宽度为200mm，经第一次重大构造改进；M7475B表示立轴圆台平面磨床，工作台直径为750mm，经第二次重大构造改进；M6025A表示万能工具磨床，最大回转直径为250mm，经第一次重大构造改进；S7332表示螺纹磨床，最大工件直径为320mm。1.磨床的光滑 良好的保养和光滑有利于延长磨床的运用寿命，保持磨床的精度和牢靠性。光滑的目的是减小磨床摩擦面和机构传动副的磨损，并进步机构工作的灵敏度。如磨床主轴的动压轴承，其砂轮架油池每三个月更换一次精细主轴油，常用的光滑油为N2主轴油、N5主轴油两种。主轴的油膜对光滑油有很高的要求，故不能用错油，有些高精度磨床的

7、主轴动压轴承承受汽轮机油及煤油配置而成。磨床工作台纵向导轨、砂轮架横向导轨用光滑油是全损耗系统用油，如L-AN46、l-AN32、L-AN68。内圆磨具滚动轴承，500h更换一次光滑油，如3号锂基光滑脂，3号钙基光滑脂。其它需承受滴油光滑的各光滑点如尾座套筒注油孔、横向进给手轮光滑油杯、工作台纵向手轮光滑杯等都需注入全损耗系统用油。2.磨床的保养磨床的日常保养很重要，要正常操作磨床，防止产生磨床故障或损害机床，降低机床精度。机床保养九项要点： 1合理操作磨床，不损害磨床部件、机械构造。 2工作前后须清理机床，检查磨床部件、机械构造、液压系统、冷却系统是否正常，并刚好修理解除磨床故障。 3在工作

8、台上调整头架、尾座位置时，须擦净其联接面，并涂光滑油后挪动头架或尾座。疼惜工作台、头架、尾座联接间的有关机床精度。4人工光滑的部位应按规定的油类加注，并保证确定的油面高度。 5)定期冲洗冷却系统，合理更换切削液。处理废切削液应符合环保要求。6高速滚动轴承的温升应低于60。7不同精度等级和参数的磨床及加工工件的精度和尺寸参数相对应，以疼惜机床精度。8磨床放开的滑动面和机械机构须涂油防锈。9不碰撞或拉毛机床工作面的部件。磨床运转500h后，需进展一次一级保养，一级保养工作以操作人员为主，修理人员协作进展。一级保养常用工具有一字槽螺钉旋具、十字槽螺钉旋具、活扳手、呆扳手、内六角扳手、整体扳手、成套套

9、筒扳手、锁紧扳手等。一级保养的操作步骤：1切断电源，摇动手轮使砂轮架退后至较后位置，推动头架、尾座至工作台两端。2清扫机床铁屑较多的部位，如水槽、切屑液箱、防护罩壳等。3用柴油清洗头架主轴、尾座套筒、液压泵过滤器等。4在机修人员协作指导下，检查砂轮架及床身油池内的油质状况，油路工作状况等，并依据实际状况调换或补充光滑油和液压油。5在修理电工的协作指导下，进展电气检查和保养。6进展机床油漆外表的保养，按从上到下，从后到前，从左到右的依次进展，如有油痕可以用去污粉或碱水清洗。7进展附件的清洁保养。8补齐所缺少的零部件。9调整机床，如调整砂轮架主轴，头架主轴的间隙等。10装好防护罩壳、盖板。二、磨削

10、加工的特点及磨削过程1磨削加工的特点1） 砂轮是由磨料和结合剂粘结而成的的磨料工具磨具。磨粒材料简称磨料时一种具有极高硬度的非金属晶体，其硬度大于经热处理后的钢材的硬度，具有极高的可加工性。因此砂轮不但可以磨削铜、铝、钢、铸铁等材料，而且还可以磨削硬度很高的材料。2） 砂轮是一种特殊的多刃磨削工具。 砂轮在磨削时，除了切除极细的小金属外，磨粒还对工件外表挤压和摩擦，在磨削区域的磨削温度高达400-1000。3） m，精度磨削可到达更高，故磨削常用在精加工工序。4） 磨削作为机械加工的精加工工艺，是工件经过粗加工后，只切除工件表层极薄的金属层，最终到达工件的加工精度和外表粗糙度要求。磨削时吃刀量

11、是很小的。5） 一般磨削加工的金属切除效率较低，消费效率较低，高速磨削，强力磨削那么有较高的金属切除率，特殊是高速磨削的推广具有重要意义。6） 砂轮在磨削时还具有自锐性。磨粒具有确定的脆性。在磨削力的作用下会裂开，从而更新其切削力，称为砂轮的“自锐作用。7） 砂轮的工作外表须经过修整，才能形成相宜的微刃进展磨削加工。2.磨削过程及磨削力、磨削热1磨削过程磨削加工的本质是工件被磨削的金属表层在多数磨粒的瞬间挤压、刻划、切削、摩擦抛光作用下进展的。磨削瞬间起切削作用的磨粒的磨削过程可分为四个阶段：砂轮外表的磨粒及工件材料接触为弹性变形的第一阶段；磨粒接着切入工件，工件进入塑性变形的第二阶段；材料的

12、晶粒发生滑移，使塑性变形不断增大，当磨削力到达工件的强度极限时被磨削层材料产生挤裂，进入第三阶段；最终被切离。磨削过程表现为力和热的作用。2磨削力磨削力时磨削加工时，工件材料抗拒砂轮磨削所产生的阻力。磨削力在空间可分为三个分力： 1切削力Fc 总切削力在主运动方向上的正投影。 2被方向力Fp 总切削力在垂直于进给运动方向上的分力。磨削时要特殊留意被向力对加工精度的影响。 3进给力Ff 总切削力在进给运动方向上的正投影。3磨削热磨削热是在磨削过程中，由于被磨削材料层的变形、别离及砂轮及被加工材料间的摩擦而产生的热。磨削热较大，热量传入砂轮、磨削、工件或被切削液带走。然而砂轮是热的不良导体，因此几

13、乎80的热量传入工件和磨屑，并使磨屑燃烧。磨削区域的高温会引起工件的热变形，从而影响加工精度。严峻的会产生工件外表灼伤、裂纹等弊病，因此磨削时应特殊留意对工件的冷却和减小磨削热，以减小工件的热变形，防止产生工件外表灼伤和裂纹。三、磨削用量的概念磨削的运动分主运动和进给运动两种。1） 外圆磨削的进给运动为工件的圆周进给运动、工件的纵向进给运动和砂轮的横向吃刀运动。2） 内圆磨削的进给运动及外圆磨削一样。3） 平面磨削的进给运动为工件的纵向往复进给运动，砂轮或工件的横向进给运动和砂轮的垂直吃刀运动。磨削用量来表示磨削加工中主运动及进给运动参数的速度或数量。磨削主运动的磨削用量为砂轮圆周速度，磨削进

14、给量有些区分。外圆磨削的磨削用量包括：砂轮圆周速度Vs、工件圆周速度Vw、纵向进给量f、被吃刀量ap。四、砂轮 磨具(abrasive grinding tools)：分砂轮、油石、磨头、砂瓦、砂布、砂纸、砂带、研磨膏等6类。砂轮是特殊的刀具，又称磨具，其制造过程也较困难。他是由一种用结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、枯燥、焙烧及修整而成的，具有许多气孔、用磨粒进展切削的固结磨具。磨粒以其露在外表部分的尖角作为切削刃。砂轮的特性主要由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织及形态尺寸等因素所确定。1.磨料磨料是制造磨具的主要原料，干脆担负着切削工作。目前常用的磨料有棕刚玉(A)、白刚玉(WA)、黑碳化硅(C

15、)和绿碳化硅(GC)等。棕刚玉：用于加工硬度较低的塑性材料，如中、低碳钢和低合金钢等；白刚玉：用于加工硬度较高的塑性材料，如高碳钢、高速钢和淬硬钢等；黑碳化硅：用于加工硬度较低的脆性材料，如铸铁、铸铜等；绿碳化硅：用于加工高硬度的脆性材料，如硬质合金、宝石、陶瓷和玻璃等。2.粒度粒度是指磨料颗粒的尺寸，其大小用粒度号表示。国标规定了磨料和微粉两种粒度号。一般说，粗磨选用较粗的磨料(粒度号较小)，精磨选用较细的磨料(粒度号较大)；微粉多用于研磨等精细加工和超精细加工。3.结合剂结合剂的作用是将磨料粘合成具有确定强度和形态的砂轮。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀实力，主要取决于结合剂的性能。常

16、用的结合剂有陶瓷结合剂(V)、树脂结合剂(B) 、橡胶结合剂(R)和金属结合剂(M)等。陶瓷结合剂：应用最广，适用于外圆、内圆、平面、无心磨削和成形磨削的砂轮等；树脂结合剂：适用于切断和开槽的薄片砂轮及高速磨削砂轮；橡胶结合剂：适用于无心磨削导轮、抛光砂轮；金属结合剂：适用于金刚石砂轮等。4.硬度磨具的硬度是指磨具在外力作用下磨粒脱落的难易程度(又称结合度)。磨具的硬度反映结合剂固结磨粒的坚实程度，磨粒难脱落叫硬度高，反之叫硬度低。国标中对磨具硬度规定了16个级别：D，E，F(超软)；G，H，J(软) ；K，L(中软)；M，N(中)；P，Q，R(中硬)；S，T(硬)；Y(超硬)。一般磨削常用G

17、N级硬度的砂轮。5.组织磨具的组织指磨具中磨粒、结合剂、气孔三者体积的比例关系，以磨粒率(磨粒占磨详细积的百分率)表示磨具的组织号。磨料所占的体积比例越大，砂轮的组织越严密；反之，组织越疏松。国标中规定了15个组织号：0，1，2，13，14。0号组织最严密，磨粒率最高；14号组织最疏松，磨粒率最低。一般磨削常用47号组织的砂轮。6.形态及尺寸依据机床类型和加工须要，将磨具制成各种标准的形态和尺寸。7.最高工作速度砂轮高速旋转时，砂轮上随意一部分都受到很大的离心作用，假设砂轮没有足够的回转强度，砂轮就会爆裂而引起严峻事故。砂轮上的离心力及砂轮的线速度的平方成正比，所以当砂轮的线速度增大到确定数值

18、时，离心力就会超过砂轮回转速度所允许的范围，砂轮就要爆裂。砂轮的最大工作线速度，必需标注在砂轮上，以防止运用时发惹事故。3砂轮的代号 依据一般磨具标准GB/T2485-1994规定，砂轮一般磨具各特性参数以代号形式表示，依次序是：砂轮形态、尺寸、磨料、粒度、硬度、组织、结合剂、最高工作速度。4砂轮的选择 1.磨料的选择按工件材料及其热处理的方法选择，使磨料本身的硬度及工件材料的硬度相对应。一般的选择原那么是：工件材料为一般钢材，可选用棕刚玉；工件材料为淬火钢、高速工具钢，可选用白刚玉或烙刚玉；工件材料为硬质合金，那么可选用人造金刚石或绿色碳化硅；工件材料为铸铁、黄铜那么选用黑色碳化硅。 2.粒

19、度的选择 按工件外表粗糙度和加工精度选择。细粒度的砂轮可磨出细的外表；粗粒度那么相反，但由于其颗粒粗大，砂轮的磨削效率高，一般常用的粒度是F46-F80。粗磨时选用粗粒度砂轮，精磨时选用精粒度砂轮。 3.砂轮硬度的选择 砂轮硬度时衡量砂轮“自锐性的指标。磨削过程中，磨粒渐渐由锋利而变钝。磨硬材料时，砂轮简洁钝化，应选用软砂轮，以使砂轮锋利；磨软材料时，砂轮不易钝化，应选用硬砂轮，以防止磨粒过早脱落损耗；磨削特殊软而韧的材料时，砂轮易堵塞，可运用较软的砂轮。5砂轮的安装砂轮安装前首先要鉴别其外观，常用的陶瓷砂轮是脆性体，受损伤的砂轮不能运用。砂轮的裂纹可用响声法检测。砂轮一般用法兰盘安装。法兰盘

20、主要由法兰底盘1、法兰盘2、衬垫3，内六角螺钉4等组成。砂轮的孔径及法兰盘轴颈部分应有0.1-0.2mm的安装间隙。如砂轮孔径及法兰盘轴颈协作过紧，可用刮刀匀整修刮砂轮内孔；如协作间隙太大那么砂轮盘的中心及法兰盘的中心会产生安装偏心，增大砂轮的不平衡量。为此，可在法兰轴颈的的四周垫上一层纸片，以减小安装偏心；假设砂轮孔径及法兰轴径相差太多，就应从新配置法兰盘。法兰盘的支撑平面应平整且外径尺寸相等，安装时在法兰盘端面和砂轮之间，应垫上1-2mm厚的塑性材料制成的衬垫，衬垫的直径比法兰盘外径略微大一些。安装以后，砂轮应作两次平衡，在精平衡前砂轮需作整形修整。从磨床主轴上拆卸法轮盘时运用套筒扳手和拨

21、头。6砂轮的平衡 砂轮的平衡程度是磨削主要性能指标之一，砂轮的不平衡是指砂轮的重心及旋转重心不合，即由不平衡质量偏离旋转中心所致。例如不平衡量为1500gcm的砂轮在转速到达1670gcm时，其离心力可达460N。宏大的离心力将迫使砂轮振动，使工件外表产生多角形的水纹，同时附加压力会加速主轴磨损。当离心力大于砂轮强度时那么会引起砂轮爆裂。 砂轮不平衡的缘由是砂轮本身不平衡和砂轮安装所造成的不平衡所致。 静平衡的步骤如下：1） 调整平衡架导柱面程度位置。2） 安装平衡心轴。3） 找出不平衡位置。4） 装平衡块。5） 求各点的平衡位置。 7砂轮的修整砂轮磨钝的形式有以下三种： 1磨粒的钝化 2磨粒

22、急剧且且不匀整的脱落 3砂轮的粘嵌和堵塞砂轮在工作一段时间以后，砂轮的工作外表会发生钝化。假设接着磨削，将加剧砂轮及工件外表之间的摩擦，工件会产生烧伤或振动水纹，是磨削效率降低，也影响加工的外表粗糙度，因此应选择适当的时间刚好修整砂轮。砂轮磨钝的过程: 磨削过程中，可将砂轮外表微刃的钝化过程划分为初期、正常、急剧三个阶段。在初级阶段，微刃外表残留的毛刺不断脱落划伤工件外表；正常阶段，微刃外表的毛刺已消逝，微刃为正常的切削状态且逐步钝化，这是最正确的磨削阶段，工件的精磨应在此阶段内完成；当微刃锐角已完全消逝，磨削时发出噪声，即为急剧钝化阶段。除磨粒磨钝外，通常磨削时还伴有砂轮的堵塞，特殊是在磨削

23、铸铁材料时，磨屑堵满砂轮的网状空隙中，使砂轮磨钝。8修整砂轮的方法 1金刚钻笔车削法 金刚钻笔是将大颗粒的金刚钻镶焊在特制刀杆上制成的，金刚钻的尖端研成=70-80的尖角。修整时将金刚钻笔安装在修整座上，车削砂轮外表。2） 其它工具介绍，金刚石笔是由颗粒较小的碎粒金刚石或金刚粉用结合力强的合金结合而成的。金刚石笔分层状、链状、粉状三种。滚轮式割刀是由多片渗碳淬火钢的金属圆片装在刀柄上制成，常用于整形粗修整。金刚石滚轮磨削法修整装置主要由传动装置和金刚石滚轮组成。金刚石滚轮一般用电镀法制造而成。五、切削液 切削液主要用来降低磨削热和削减磨削过程中工件及砂轮之间的摩擦。切削液主要有以下作用： 1冷

24、却作用 2光滑作用 3清洗作用 4防锈作用切削液分为水溶液和油类两大类。常用的水溶性液有乳化液和合成液两种。常用的油类为全损耗系统用油和煤油。水溶液以水为主要成分，水的冷却作用很好，但以使机床和工件锈蚀。油类的光滑和防锈作用好，常用于螺纹及齿轮磨床的加工中，油类的冷却性较差，会产生油雾。1） 切削液应当干脆浇注在砂轮及工件接触的部位。2） 切削液流量应足够，并应匀整地喷射到整个砂轮磨削宽度上，并能到达冷却效果。3） 切削液应有确定的压力注入磨削区域，以到达良好的清洗作用，防止磨屑在磨削区域堵塞砂轮外表。4） 合理配置挡水板，防止切削液飞溅出磨床。5） 水箱中切削液要保持确定的液面高度。6） 切

25、削液应常常保持清洁，尽量削减切削液中磨屑和磨粒碎粒的含量，变质的切削液要刚好更换，超精细磨削时可以承受特地的过滤装置。7） 切削液的液流要保持通畅，防止液流在通道中被磨削堵塞。堵塞的磨削要刚好去除。8） 不要把其他杂物带入水箱中。9） 在夏天特殊要留意防止乳化液锈蚀工件和磨床工作台外表，乳化液的质量分数可取高些。10） 防止切削液溅入眼中，特殊要防止切削液中的亚硝酸钠入口中或吸入肺中，疼惜身体安康。11） 树立环保意识。习题解答：1、磨削用量包括四个参数：砂轮圆周速度、工件圆周速度、纵向进给量、背吃刀量。砂轮圆周速度Vs计算：式中：Vs-砂轮圆周速度m/sDs-砂轮直径mmn-砂轮转速r/mi

26、n工件圆周速度Vw计算：式中：Vw-工件的圆周速度m/mindw-工件外圆直径mm。Nw-工件转速r/min2、1切削液的作用 切削液主要用来降低磨削热和削减磨削过程中工件及砂轮之间的摩擦。切削液主要有以下作用： 1冷却作用 2光滑作用 3清洗作用 4防锈作用2切削液的种类切削液分为水溶液和油类两大类。常用的水溶性液有乳化液和合成液两种。常用的油类为全损耗系统用油和煤油。水溶液以水为主要成分，水的冷却作用很好，但以使机床和工件锈蚀。油类的光滑和防锈作用好，常用于螺纹及齿轮磨床的加工中，油类的冷却性较差，会产生油雾。3、磨粒、结合剂、空隙构成砂轮构造的三要素。4、 砂轮硬度时衡量砂轮“自锐性的指标。磨削过程中，磨粒渐渐由锋利而变钝。磨硬材料时，砂轮简洁钝化，应选用软砂轮，以使砂轮锋利；磨软材料时，砂轮不易钝化，应选用硬砂轮，以防止磨粒过早脱落损耗；磨削特殊软而韧的材料时，砂轮易堵塞，可运用较软的砂轮。5、粒度的选择：按工件外表粗糙度和加工精度选择。细粒度的砂轮可磨出细的外表；粗粒度那么相反，但由于其颗粒粗大，砂轮的磨削效率高，一般常用的粒度是F46-F80。粗磨时选用粗粒度砂轮，精磨时选用精粒度砂轮。6、砂轮不平衡的缘由是砂轮本身不平衡和砂轮安装所造成的不平衡。