机械制造工程学5.ppt

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1、机械制造工程学机械制造工程学南通大学机械工程学院南通大学机械工程学院（5）2021/9/232021/9/231 1第四章第四章磨削加工基础磨削加工基础第一节第一节磨削运动与砂轮磨削运动与砂轮一、磨削运动磨削运动外圆磨削运动外圆磨削运动主运动主运动径向进给量径向进给量轴向进给量轴向进给量工件速度工件速度2021/9/232021/9/232 2磨削时，一般有四个运动：磨削时，一般有四个运动：(1)主运动主运动Vc：是砂轮的旋转运动。是砂轮的旋转运动。主运动速度是砂轮外圆的线速度主运动速度是砂轮外圆的线速度:(2)径向进给量径向进给量fr(mm/s)or(mm/dstr)(3)轴向进给量轴向进给

2、量fa(mm/r)(4)工件速度工件速度vw(mm/s)2021/9/232021/9/233 3二、磨削用量的选择二、磨削用量的选择磨削用量与一般切削用量的选择不同磨削用量与一般切削用量的选择不同磨削用量的选择原则通常是在保证工件表面质磨削用量的选择原则通常是在保证工件表面质量的前提下尽量提高生产率，一般磨床的磨削速度量的前提下尽量提高生产率，一般磨床的磨削速度v v是固定不变的，所以不必选择，因此首先选较大是固定不变的，所以不必选择，因此首先选较大的工件速度的工件速度v vw w,再选轴向进给量再选轴向进给量f fa a，最后才选径向，最后才选径向进给量进给量f fr r。Vw fa fr

3、2021/9/232021/9/234 4三、砂轮的特性三、砂轮的特性砂轮的特性由下列五个因素来决定：砂轮的特性由下列五个因素来决定：磨料、粒度、结合剂、硬度和组织。磨料、粒度、结合剂、硬度和组织。1、磨、磨料料常用的磨料有氧化物系、碳化物系、高硬磨料系三类。常用的磨料有氧化物系、碳化物系、高硬磨料系三类。P29表表2-1氧化物系氧化物系适合磨削：各类钢适合磨削：各类钢主要成份主要成份AI2O3碳化物系碳化物系适合磨削：铸铁、硬质合金适合磨削：铸铁、硬质合金主要成份碳化硅主要成份碳化硅,碳化硼碳化硼高硬磨料系高硬磨料系主要成份人造金刚石主要成份人造金刚石,立方氮化硼立方氮化硼砂轮砂轮工件工件气

4、孔气孔结合剂结合剂磨屑磨屑磨粒磨粒2021/9/232021/9/235 52、粒、粒度度粒度表示磨粒的大小程度。粒度表示磨粒的大小程度。P30表表2-260#指磨粒刚可通过每英寸长度上有指磨粒刚可通过每英寸长度上有60个孔眼的筛网个孔眼的筛网.当磨粒的直径小于当磨粒的直径小于40m时，这些磨粒称为微粉。时，这些磨粒称为微粉。选用选用:粗磨粗磨,工件材料软工件材料软,塑型大塑型大,磨削面积大磨削面积大粗磨粒粗磨粒P31表表2-33、结合剂、结合剂结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。陶瓷陶瓷结合剂结合剂（Vitr

5、ified，代号V）大多数砂轮采用大多数砂轮采用v35m/s树脂树脂结合剂结合剂（Bakelite，代号B）多用高速磨削多用高速磨削,切断切断,开槽开槽橡胶橡胶结合剂结合剂（Rubber，代号R）多用无心磨床的导轮多用无心磨床的导轮,切断切断,开槽开槽,抛光砂轮抛光砂轮金属金属结合剂结合剂（Metal，代号M）主要用于制作金刚石砂轮主要用于制作金刚石砂轮2021/9/232021/9/236 64、硬、硬度度砂轮的砂轮的硬度硬度是反映磨粒在磨削力作用下，从砂轮表面上脱落的是反映磨粒在磨削力作用下，从砂轮表面上脱落的难易程度。难易程度。由软到硬共分由软到硬共分14级级P32表表2-4选择砂轮硬度

6、时，可参照以下几条原则：选择砂轮硬度时，可参照以下几条原则：工件硬度：工件硬度：硬硬软软加工接触面：加工接触面：大大软软精磨和成形磨削精磨和成形磨削硬硬砂轮粒度大小砂轮粒度大小砂轮粒度号大砂轮粒度号大软软工件材料工件材料有色金属有色金属,橡胶橡胶,树脂树脂软软5、组织、组织砂轮的组织反映了磨粒、结合剂、气孔三者的比例关系砂轮的组织反映了磨粒、结合剂、气孔三者的比例关系砂轮的组织级别可分为紧密、中等、疏松三大类别。砂轮的组织级别可分为紧密、中等、疏松三大类别。P32表表2-52021/9/232021/9/237 7砂轮的端面上一般都印有标志，例如砂轮的端面上一般都印有标志，例如GZ60SV6P

7、3003075，即代表该砂轮的磨料是：，即代表该砂轮的磨料是：6、砂轮形状、砂轮形状P33表2-6GZ棕刚玉，棕刚玉，6060号粒度，号粒度，S硬度为硬硬度为硬1，V陶瓷结合剂，陶瓷结合剂，66号组织，号组织，P平型砂轮，平型砂轮，3003075外径为外径为300mm，厚度为，厚度为30mm，内径为，内径为75mm。2021/9/232021/9/238 8第二节第二节磨削过程磨削过程一、砂轮的形貌一、砂轮的形貌外形外形砂轮表面上磨粒的分布砂轮表面上磨粒的分布,每个磨粒的几何形状每个磨粒的几何形状,特别是每个磨特别是每个磨粒显露出来的切削刃以及这些切削刃所处的高度等等粒显露出来的切削刃以及这些

8、切削刃所处的高度等等,构成了砂轮构成了砂轮的表面形貌。的表面形貌。砂轮的表面形貌对砂轮的磨削性能和工件已加工表面质量有极大的影响。砂轮上砂粒的形状砂轮上砂粒的形状2021/9/232021/9/239 9二、磨削过程分析二、磨削过程分析单个磨粒的磨削过程单个磨粒的磨削过程1.磨粒的模型磨粒的模型2.磨削表面形成过程磨削表面形成过程典型磨粒断面典型磨粒断面=104=1040 0-108-1080 0=7.4m-35m磨粒刃口钝，形状不规则，分布不均匀a)b)c)2021/9/232021/9/2310103.实际磨粒的滑擦、耕犁与切削过程实际磨粒的滑擦、耕犁与切削过程2021/9/232021/

9、9/231111三、磨削阶段三、磨削阶段：初磨阶段：初磨阶段：稳定阶段：稳定阶段：清磨阶段：清磨阶段2021/9/232021/9/231212四、砂轮的磨损与修正四、砂轮的磨损与修正砂轮的磨损可分为磨耗磨损和破碎磨损轮的磨损可分为磨耗磨损和破碎磨损砂轮的磨损过程可分为三个磨损期轮的磨损过程可分为三个磨损期A:B:C:棱角磨平棱角磨平-形成棱面形成棱面磨粒破碎磨粒破碎磨粒脱落磨粒脱落2021/9/232021/9/231313常用的修整工具有：常用的修整工具有：单颗粒金刚石，碳化硅修整轮，电镀人造金刚石滚轮等。单颗粒金刚石，碳化硅修整轮，电镀人造金刚石滚轮等。其中最常用的是单颗粒金刚石修整工具

10、。其中最常用的是单颗粒金刚石修整工具。2021/9/232021/9/231414一般修整深度只要略大于0.04mm即可。修整砂轮的合理工艺条件是：修整砂轮的合理工艺条件是：（1）选用较小的修整导程：）选用较小的修整导程：.25.4/h磨粒的平均直径，磨粒的平均直径，；h磨粒的粒度号。磨粒的粒度号。（2）选用适宜的修整深度）选用适宜的修整深度2021/9/232021/9/231515第三节第三节磨削力与磨削温度磨削力与磨削温度一、磨削力一、磨削力FxFzFyFz主磨削力主磨削力（切向磨削力）Fy切深抗力切深抗力（径向磨削力）Fx进给抗力进给抗力（轴向磨削力）同其他切削加工一同其他切削加工一样

11、，总磨削力可分解为样，总磨削力可分解为三个分力：三个分力：合力：合力：FF2021/9/232021/9/231616外圆磨削时，切向力外圆磨削时，切向力Fz:磨削功率：磨削功率：Fz:主磨削力（切向）Vs:砂轮的线速度m/sCFz:常数（202122）vw:工件转速m/sfa:砂轮轴向进给量mmap:磨削深度或径向进给量mm2021/9/232021/9/231717(3)磨削力随不同的磨削阶段而变化。磨削力随不同的磨削阶段而变化。磨削力的主要特征有以下三点：磨削力的主要特征有以下三点：(与切削力相比与切削力相比)(1)单位磨削力单位磨削力kc值很大值很大:kc=7-20KN/mm2(普通切

12、削普通切削kc45m/s2021/9/232021/9/233737三、超精密磨削与镜面磨削三、超精密磨削与镜面磨削超精密磨削超精密磨削:Ra=0.050.01um镜面磨削镜面磨削:Ra0.05um工艺要求工艺要求:1.选择合适的砂轮选择合适的砂轮2.砂轮需精细修整砂轮需精细修整3.磨床精度要高磨床精度要高4.选择合理的磨削用量选择合理的磨削用量磨削用量磨削用量磨削用量磨削用量精密磨削精密磨削精密磨削精密磨削超精密磨削超精密磨削超精密磨削超精密磨削镜面磨削镜面磨削镜面磨削镜面磨削Vs(m/s)Vs(m/s)30301230123012301230Vw(m/s)Vw(m/s)0.1520.152

13、0.10.120.10.120.10.120.10.12frfr(mm)(mm)0.00250.00250.0050.0050.00250.00250.00250.0025光磨次数光磨次数光磨次数光磨次数1313415415203020302021/9/232021/9/233838四、砂带磨削四、砂带磨削砂带磨削的几种形式砂带磨削的几种形式磨外圆磨外圆磨平面磨平面无心磨无心磨自由磨自由磨成型磨成型磨砂带的结构砂带的结构2021/9/232021/9/233939总结总结：磨削过程与切削过程比较，有何特点？：磨削过程与切削过程比较，有何特点？磨削过程和切削过程一样，都经历弹性变形，塑性变形，和

14、滑移磨削过程和切削过程一样，都经历弹性变形，塑性变形，和滑移的过程，也有切削力和切削热的产生，但磨削过程又有它的特点：的过程，也有切削力和切削热的产生，但磨削过程又有它的特点：（1）磨削温度高磨削温度高。磨削速度为车削速度的。磨削速度为车削速度的1020倍，因此磨削区倍，因此磨削区内温度很高，瞬时温度达到内温度很高，瞬时温度达到1000C左右，这样高的温度将会引起左右，这样高的温度将会引起加工表面金属层的机械性能变化。加工表面金属层的机械性能变化。（2）冷硬程度高冷硬程度高。因为砂轮中磨粒大多数是负前角和小后角的，。因为砂轮中磨粒大多数是负前角和小后角的，而切削刃的钝园半径也较大，因此工件表层

15、金属受到强烈的挤压变而切削刃的钝园半径也较大，因此工件表层金属受到强烈的挤压变形。形。2021/9/232021/9/234040（4）磨削过程复杂磨削过程复杂。磨粒在砂轮表面上分布不规则，很不均匀，。磨粒在砂轮表面上分布不规则，很不均匀，它直接影响磨削表面质量，同时使磨削过程复杂化。它直接影响磨削表面质量，同时使磨削过程复杂化。（3）能量消耗大能量消耗大。砂轮相当于一把有无数刀齿的铣刀，而且进给。砂轮相当于一把有无数刀齿的铣刀，而且进给量很小，因此切屑变形程度很大，磨削能量消耗为一般切削加工的量很小，因此切屑变形程度很大，磨削能量消耗为一般切削加工的1020倍。倍。2021/9/232021/9/234141作作业：业：1.磨削过程与切削过程比较，有何特点？磨削过程与切削过程比较，有何特点？2.磨削后工件表面烧伤现象是怎样引起的磨削后工件表面烧伤现象是怎样引起的?它会带来什么后果？如何避免？它会带来什么后果？如何避免？3.P36第第5题题2021/9/232021/9/234242