金属切削原理与刀具磨削.pptx
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1、一一、砂轮:由磨料加结合剂用烧结的方法而制成的多孔物体。1.磨料:起切削作用,2.结合剂:把磨料结合起来,使之具有一定的形状、硬度和强度。3.气孔:结合剂没有填满磨料之间的全部空间,因而有气孔存在。.1 砂 轮第1页/共67页二二、砂轮的基本参数磨料的种类、磨料颗粒大小、结合剂的种类、砂轮硬度及组成三、三、砂轮的特性 磨料、粒度、硬度、结合剂、组织以及形状和尺寸等 第2页/共67页磨料天然磨料:一般含杂质多,质地不匀;天然金刚石虽好,但价格昂贵。2.2.人造磨料:人造磨料:目前主要采用人造磨料。氧化物系:主要成分为Al2O3碳化物系:以碳化硅、碳化硼为基体,添加的金属元素 超硬磨料系:主要有人
2、造金刚石和立方氮化硼。第3页/共67页系系别别名称名称代号代号颜颜 色色性性 能能适适 用用 范范 围围氧氧化化物物棕刚玉棕刚玉白刚玉白刚玉铬刚玉铬刚玉AWAPA棕褐色棕褐色白色白色玫瑰红色玫瑰红色硬硬度度较较低低,韧韧性性较好较好较较A硬硬度度高高,磨磨粒锋利粒锋利,韧性差韧性差韧性比韧性比WA好好磨磨削削碳碳素素钢钢,合合金金刚刚,可锻铸铁与青铜可锻铸铁与青铜磨磨削削淬淬硬硬的的高高碳碳钢钢,合合金金钢钢,高高速速钢钢,磨磨削削薄薄壁零件壁零件,成形零件成形零件碳碳化化物物黑碳化黑碳化硅硅绿碳化绿碳化硅硅碳化硼碳化硼CGCBC黑色带光泽黑色带光泽绿色带光泽绿色带光泽比比刚刚玉玉类类硬硬度度
3、高高,导导热热性性好好,但但韧性差韧性差较较C硬硬度度高高,导导热热性性好好,韧韧性性较较差差磨磨削削铸铸铁铁,黄黄铜铜,耐耐火火材材料料及及其其它它非非金金属属材材料料磨磨削削硬硬质质合合金金,宝宝石石,光学玻璃光学玻璃研磨硬质合金研磨硬质合金超超硬硬磨磨料料人造金人造金刚石刚石立方氮立方氮化硅化硅DCBN白白,淡绿淡绿,黑黑色色棕黑色棕黑色硬硬度度最最高高,耐耐热热性较性较硬硬度度仅仅次次于于D韧性较韧性较D好好研研磨磨硬硬质质合合金金,光光学学玻玻璃璃,宝宝石石,陶陶瓷瓷等等高高硬度材料硬度材料磨磨削削高高性性能能高高速速钢钢,不不锈锈钢钢,耐耐热热钢钢及及其其它它难难加工材料加工材料表
4、5-1砂轮特性及用途选择1 1磨料第4页/共67页粒度 表示磨料颗粒的大小1一般磨粒2微细磨粒粒度号-磨粒刚好可通过的筛网每英寸长度上(25.4mm)上的孔眼数。单位称为“目”。粒度号越大,磨粒的实际尺寸越小 粒度号-在显微镜下测得的该颗粒最大尺寸的微米数。粒度号越大,微粉颗粒尺寸越大。第5页/共67页类类别别粒度号粒度号适适 用用 范范 围围磨磨粒粒8#10#12#14#16#20#22#24#30#36#40#46#54#60#70#80#90#100#120#150#180#220#240#荒磨荒磨一般磨削一般磨削,加工表面粗糙度可达加工表面粗糙度可达Ra0.8m半精磨半精磨,精磨和成型
5、磨削精磨和成型磨削,加工表面粗糙度可加工表面粗糙度可达达Ra0.80.16m精磨精磨,精密磨精密磨,超精磨超精磨,成型磨成型磨,刀具刃磨刀具刃磨,珩珩磨磨微微粉粉W63 W50 W40 W28W20 W14 W10 W7 W5 W3.5 W2.5 W1.5 W1.0 W0.5精磨精磨,精密磨精密磨,超精磨超精磨,珩磨珩磨,螺纹磨螺纹磨超精密磨超精密磨,镜面磨镜面磨,精研精研,加工表面粗糙度可加工表面粗糙度可达达Ra0.050.012m表5-1 砂轮特性及用途选择2 2粒度第6页/共67页结合剂把磨粒固结成磨具的材料瓷(瓷(A A)2.2.树脂(树脂(S S)4.4.青铜(青铜(QQ)3.3.橡
6、胶(橡胶(X X)耐热、耐蚀、耐潮、气孔率大、保持廓形好,最常用 。但其性脆,韧性及弹性较差,不能承受侧面弯扭力,有宜用于切断砂轮。强度高、弹性好,很适用于切断、开槽等高速磨削。但其耐热性、耐蚀性差、气孔率小,易糊塞、磨损快、易失去廓形。比树脂有更好的弹性和硬度,可制造0.1mm的薄砂轮,使用于切断、开槽、无心磨的导轮。抗张力强度高,型面保持性好,有一定韧性,但自锐性差,主要用于制造金刚石砂轮,粗、精磨硬质合金,以及磨削与切断光学玻璃、宝石、陶瓷、半导体等材料。第7页/共67页表5-1 砂轮特性及用途选择3 3结合剂名称名称代号代号特特 性性适适 用用 范范 围围陶瓷陶瓷V耐热耐热,耐油和耐酸
7、耐油和耐酸,碱的侵蚀碱的侵蚀,强度较高强度较高,较脆较脆除薄片砂轮外除薄片砂轮外,能制成各种砂轮能制成各种砂轮树脂树脂B强度高强度高,富有弹性富有弹性,具有一定具有一定抛光作用抛光作用,耐热性差耐热性差,不耐酸不耐酸碱碱荒磨砂轮荒磨砂轮,磨窄槽磨窄槽,切断用砂轮切断用砂轮,高速砂轮高速砂轮,镜面磨砂轮镜面磨砂轮橡胶橡胶R强度高强度高,弹性更好弹性更好,抛光作用抛光作用好好,耐热性差耐热性差,不耐油和酸不耐油和酸,易易睹塞睹塞磨削轴承沟道砂轮磨削轴承沟道砂轮,无心磨导轮无心磨导轮,切割薄片砂轮切割薄片砂轮,抛光砂轮抛光砂轮第8页/共67页砂轮的硬度磨粒与结合剂的粘固程度在磨削力的作用下,磨粒从砂
8、轮表面脱落的难易程度。砂轮硬,磨粒较难脱落;砂轮软,磨粒容易脱落。砂轮组织较疏松,工件材料较硬,砂轮与工件磨削接触面较大,砂轮气孔率较低时,需选用较软的砂轮。半精磨与粗磨相比,树脂与陶瓷相比,选用的砂轮硬度低些。第9页/共67页等级等级超软超软软软中软中软中中中硬中硬硬硬超硬超硬代号代号DEFGHJKLMNPQRSTY选择选择磨位淬硬钢选用磨位淬硬钢选用LN,磨淬火合金钢选用磨淬火合金钢选用HK,高表面质量磨削时选用高表面质量磨削时选用KL,刃磨硬质合金刀具选用刃磨硬质合金刀具选用HJ表5-1 砂轮特性及用途选择4 4硬度第10页/共67页砂轮的组织砂轮结构的紧密或疏松程度用颗粒、结合剂和气孔
9、三者体积的比例关系来表示 磨粒在砂轮体积中所占比例越大,砂轮的组织越紧密,气孔越小;反之,组织疏松紧密类砂轮,气孔率小,使砂轮变硬,容屑空间小,容易被磨屑堵塞,磨削效率较低。但可承受较大的磨削压力,砂轮廓形可保持较久。紧密类紧密类中等中等疏松类疏松类一般组织,一般磨削 磨粒占的比例越小,气孔越大,砂轮越不易被切屑堵塞,切削液和空气也易进入磨削区,使磨削区温度降低,工件因发热而引起的变形和烧伤减小,但疏松类砂轮易失去正确廓形,降低成型表面的磨削精度,增大表面粗糙度。第11页/共67页组织号组织号01234567891011121314磨粒率磨粒率(%)6260585654525048464442
10、40383634分类分类紧密类紧密类中等中等疏松类疏松类用途用途成型磨削成型磨削,精密精密磨削磨削磨削淬火钢磨削淬火钢,刀具刀具刃磨刃磨磨削韧性大而硬度不磨削韧性大而硬度不高材料高材料磨削热磨削热敏性大敏性大的材料的材料表5-1 砂轮特性及用途选择5 5砂轮的组织第12页/共67页 砂轮的形状、尺寸及用途 为便于对砂轮管理和选用,通常将砂轮的形状、尺寸和特性标注在砂轮端面上外径厚度内径其顺序为:形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、允许的最高工作圆周线速度 如:砂轮P3003075WA60L6V35 第13页/共67页砂轮种类砂轮种类形状代号形状代号断面形状断面形状主要用途主要用途平
11、形砂轮平形砂轮P磨外圆、内圆,无心磨,磨外圆、内圆,无心磨,刃磨刀具等刃磨刀具等双斜边砂轮双斜边砂轮OSX磨齿轮及螺纹磨齿轮及螺纹双面凹砂轮双面凹砂轮PSA磨外圆,刃磨刀具,无磨外圆,刃磨刀具,无心磨心磨切断砂轮切断砂轮(薄片砂轮薄片砂轮)PB切断及切槽切断及切槽筒形砂轮筒形砂轮N端磨平面端磨平面杯形砂轮杯形砂轮B磨平面、内圆,刃磨刀磨平面、内圆,刃磨刀具具碗形砂轮碗形砂轮BW刃磨刀具,磨导轨刃磨刀具,磨导轨碟形砂轮碟形砂轮D磨齿轮,刃磨铣刀、拉磨齿轮,刃磨铣刀、拉刀、铰刀刀、铰刀表5-2 常用砂轮的形状、代号及用途举例第14页/共67页有效磨粒切削刃 无效磨粒切削刃 有效磨粒切削刃只为静态切
12、削刃总数的5%12%;一个磨粒可能有几个有效切削刃与工件接触,有60%的有效切削刃分布在不同磨粒上面。5.2 砂轮表面形貌图图5.3砂轮表面形貌图第15页/共67页5.3 磨削过程磨削也是一种切削砂轮可以看作是具有极多微小刀齿的铣刀砂轮本身虽有自锐性图5.4磨粒切削过程第16页/共67页磨削特点1 1精度高、表面粗糙度小精度高、表面粗糙度小2 2砂轮有自锐作用砂轮有自锐作用机床名称机床名称立式铣床立式铣床 车床车床平面磨床平面磨床 外圆磨床外圆磨床精密外圆磨精密外圆磨床床内圆磨内圆磨床床刻度值刻度值0.050.020.010.0050.0020.002表5.3 不同机床控制切深机构的刻度值(m
13、m)使得磨粒能够以较锋利的刃口对工件进行切削。第17页/共67页3 3径向分力径向分力 较大较大4 4磨削温度高磨削温度高 磨削时的切削力同车削一样,也可以分解为三个互相垂直的分力 工件材料工件材料普通钢普通钢淬硬钢淬硬钢铸钢铸钢Fn/Ft1.61.91.92.62.73.2Fa/Ft0.10.2高的切削速度 负前角切削 原因第18页/共67页 磨削运动和磨削要素一、一、磨削运动磨削运动1)主运动砂轮的旋转运动是主运动,砂轮外圆的线速度即主运动速度 m/s (5.1)式中 d0 砂轮直径(mm);n0砂轮转速(r/s)。第19页/共67页3)轴向进给运动2)径向进给运动用径向进给量r表示。(亦
14、称磨削深度ap)r指工作台每双(单)行程内工件相对于砂轮径向移动的距离,单位为mm/dstr,一般情况下,r=0.0050.02mm/dstr,用轴向进给量a表示。(亦称磨削深度ap)指工件每一转或工作台每一次行程,工件相对砂轮的轴向移动的距离。一般情况下a=(0.20.8)B,B为砂轮宽度,单位为mm;a的单位,圆磨为mm/r,平磨为mm/str。第20页/共67页4)圆周进给运动即工件外圆的线速度vw 式中 dw 工件直径(mm);nw工件转速(r/s)。外圆磨削时 m/s (5.2)第21页/共67页二、二、磨削要素磨削要素1)磨削时金属切削率每秒钟金属切除量(亦称为切除率)每秒钟内砂轮
15、每1mm宽度所切除的金属量。则称为单位砂轮宽度切除率,以ZQ表示mm3/smm (5.4)mm3/s (5.3)第22页/共67页2)砂轮与工件加工表面的接触弧长 影响同时参加磨削的磨粒数目及磨粒负荷 影响磨屑的容纳和排除及冷却条件的改善 由推导可知平面磨削时的接触弧的长度为 mm (5.5)第23页/共67页3)砂轮等效直径接触弧长相等时外圆(或内圆)砂轮直径换算成假想的平面磨削时的砂轮直径。意义:如果砂轮等效直径相同,则外圆(内圆)磨削和平面磨削时的接触弧长相等 外圆磨削时的砂轮等效直径为 (5.6)内圆磨削时的砂轮等效直径为 (5.7)第24页/共67页磨削方式磨削方式外圆磨削外圆磨削平
16、面磨削平面磨削内圆磨削内圆磨削径向进给量(即背吃刀量)径向进给量(即背吃刀量)ap(m)252525砂轮直径砂轮直径 d0 ()()400400400工作直径工作直径 dw ()()200550砂轮等效直径砂轮等效直径dse (mm)1334001467接触弧长度接触弧长度 lc (m)1.81033.31036103接触时间接触时间 (s)45.610-68010-615010-6表5.4 5.4 几种磨削方式的等效直径和接触弧长第25页/共67页接触弧长以内圆磨削为最大,平面磨削次之,外圆磨削最小。内圆磨削的砂轮耐用度最大,平面磨削次之,外圆磨削最小。结论结论因此因此第26页/共67页4)
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