《金属切削基础原理》[磨削].docx

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1、_*第十二章 磨削磨削用于加工坚硬材料及精加工、半精加工内圆磨削外圆磨削平面磨削一般平面磨削圆台平面磨削超精磨削加工第一节砂轮的特性及选择砂轮由磨料、结合剂、气孔组成特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织打算一、磨料分为自然磨料和人造磨料人造磨料氧化物系刚玉系Al2O3碳化物系碳化硅系 碳化硼系超硬材料系人造金刚石系 立方氮化硼系二、粒度表示磨粒颗粒尺寸的大小63m 号数为通过筛网的孔数英寸25.4mm机械筛分一般磨粒精磨细粒降低粗糙度粗磨粗粒提高生产率高速时、接触面积大时 粗粒软韧金属粗粒防糊塞硬脆金属细粒提高生产率63m 号数为最大尺寸微米数W显微镜分析法 微细磨粒防烧伤国标用磨粒最大尺寸方

2、向上的尺寸来表示三、结合剂作用：将磨料结合在一起，使砂轮具有必要的强度和外形1、陶瓷结合剂A常用由黏土等陶瓷材料配成特点：粘结强度高、耐热、耐酸、耐水、气孔率大、本钱低、生产率高、脆、不能承受侧向弯扭力2、树脂结合剂S切断、开槽酚醛树脂、环氧树脂特点：强度高、弹性好、耐热性差、易自砺、气孔率小、易糊塞、磨损快、易失廓形、与碱性物质易反响、不易长期存放3、橡胶结合剂X薄砂轮、切断、开槽、无心磨导轮人造橡胶特点：弹性好、强度好、气孔小、耐热性差、生产率低4、金属结合剂Q磨硬质合金、玻璃、宝石、半导体材料青铜结合剂制作金刚石砂轮特点：强度高、自砺性差、形面成型性好、有确定韧性四、硬度在磨削力作用下，

3、磨粒从砂轮外表脱落的难易程度分为超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬工件材料硬砂轮软些防烧伤工件材料软接触面积大精度、成形磨削砂轮硬些软砂轮硬砂轮充分发挥磨粒作用保持廓形粒度号大软砂轮防糊塞有色金属、橡胶、树脂软砂轮防糊塞五、组织磨粒、气孔、结合剂体积的比例关系分为：严密03、中等47、疏松814磨粒占砂轮体积 气孔、孔穴 开式与大气连通占大局部，影响较大闭式与大气不连通尺寸小、影响小开式 空洞型蜂窝型前两种构成砂轮内部主要的冷却通道管道型 550m六、砂轮的型号标注外形、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、允许最高圆周线速度P300x30x75WA60L6V35外径 300，厚 30，内

4、径 75其次节磨削运动一、磨削运动1、主运动砂轮外圆线速度m/s 2、径向进给运动进给量 fr工件相对砂轮径向移动的距离间歇进给mm/st单行程连续进给mm/dstmm/s双行程3、轴向进给运动进给量 fa工件相对砂轮轴向的进给运动圆磨mm/r平磨mm/行程4、工件速度 vw 线速度m/s二、磨削金属切除率ZQQ/B1000vwfrfa/Bmm3/(smm) ZQ：单位砂轮宽度切除率Q：每秒金属切除量用以表示生产率B：砂轮宽度三、砂轮与工件加工外表接触弧长lcsqrt(frd0)影响参与磨削磨粒数目及磨粒负荷，容屑，冷却条件四、砂轮等效直径将外圆内圆砂轮直径换算成接触弧长相等的假想平面磨削的砂

5、轮直径结论：对砂轮耐用度影响内圆平面外圆第三节磨削的过程一、单个磨粒的磨削过程磨粒的模型锐利120圆锥钝化半球实际磨粒：大的负前角，大的切削刃钝圆半径滑擦、耕犁、切削滑擦：不切削，不刻划产生高温，引起烧伤裂纹耕犁：划出痕迹磨粒钝或切削厚度小于临界厚度，工件材料挤向两侧隆起切削：切削厚度大于临界厚度，形成切屑v隆起线性 塑性变形速度磨削速度二、磨削的特点1、精度高、外表粗糙度小高速、小切深、机床刚性 2、径向分力 Fn 较大多磨粒切削3、磨削温度高磨粒角度差、挤压和摩擦、砂轮导热差4、砂轮的自砺作用三、磨削的阶段1、初磨阶段实际磨深小于径向进给量2、稳定阶段实际磨深等于径向进给量3、清磨阶段实际

6、磨深趋向于 0提高生产率缩短 1、2 提高质量保证 3第四节磨削力及磨削功率一、磨削力的特征分解成三个分力Ft 切向力Fn 法向力Fa 轴向力特征：1、单位切削力 k 很大磨粒几何外形的随机性和参数的不合理性700020230kgf/mm2其他切削方式 k700kgf/mm22、Fn 值最大Fn/Ft通常 2.02.5工件塑性、硬度Fn/Ft切深小，砂轮严峻磨损 Fn/Ft 可达 510 3、磨削力随磨削阶段变化初磨、稳定、光磨二、磨削力及磨削功率摩擦耗能占相当大的比例7080切向力N：Ft9.81(CF(vwfrB/v)+Fn)径向力N：Fn9.81CF(vwfrB/v)tan()(/2)

7、vw：工件速度v：砂轮速度fr：径向进给量B：磨削宽度CF：切除单位体积切屑所需的能 kgf/mm2 ：工件砂轮摩擦系数 ：假设粒度为圆锥时的锥顶半角磨削功率PFtv/1000Kw理论公式精度不高，常用试验测定顶尖上安装应变片第五节磨削温度耕犁、滑擦和形成切屑的能量全部转化成热，大局部传入工件一、磨削温度砂轮磨削区温度 A：砂轮与工件接触区的平均温度影响：烧伤、裂纹的产生磨粒磨削点温度 dot：磨粒切削刃与切屑接触局部的温度温度最高处，是磨削热的主要来源影响：外表质量、磨粒磨损、切屑熔着工件温升：影响：工件尺寸、外形精度受影响二、影响磨削温度的因素切削液为降温的主要途径1、工件速度对磨粒磨削点

8、温度的影响大于砂轮速度vw acgmaxFdot大vacgmaxdot小摩擦热 acgmax：单个磨粒最大切削厚度mm假设：磨粒前后对齐，均匀分不在砂轮外表平面磨：acgmax=(2vwfa/(vmB)sqrt(fr/dt)外圆磨：acgmax=(2vwfa/(vmB)sqrt(fr/dt)+(fr/dw) dt：砂轮直径m：每毫米周长磨粒数用于定性分析2、径向进给量 Fr fracgmaxdotfr接触区同时参与切削磨粒数A 3、其他因素fadot、A工件材料硬度、强度、韧性dot、A A工件温升 vw被磨削点与砂轮接触时间工件温升三、磨削温度的测量热电偶第六节砂轮的磨损及外表形貌一、砂轮的

9、磨损类型 磨耗磨损磨粒磨损裂开磨损磨粒或结合剂裂开取决于磨削力与磨粒、结合剂强度 裂开磨损消耗砂轮多磨耗磨损通过磨削力影响裂开磨损阶段初期磨损磨粒裂开磨损个别磨粒受力大，磨粒内部应力与裂纹二期磨损三期磨损磨耗磨损结合剂裂开磨损二、砂轮的耐用度 T砂轮相邻两次修整期间的加工时间s 各因素通过平均切削厚度来影响 T阅历公式：T=6.67(dw0.6)kmkt/(10000(vwfafr)2) dw：工件直径kt：砂轮直径修正系数km：工件材料修正系数粗磨时间常用单位时间内磨除金属体积与砂轮磨耗体积之比来选择砂轮三、砂轮的修整作用 去除钝化磨粒或糊塞住的磨粒，使磨粒露出来增加有效切削刃，提高加工外表

10、质量工具 单颗金刚石、单排金刚石、碳化硅修整轮、电镀人造金刚石滚轮、硬质合金挤压轮等使用单颗金刚石：导程小于等于磨粒平均直径，每颗磨粒都能修整深度小于等于磨粒平均直径，提高砂轮寿命四、外表形貌单位面积上磨粒数目越多acgmax磨粒受力磨粒寿命T 磨粒高度分布越均匀粗糙度磨粒间距均匀性越好粗糙度第七节磨削外表质量与磨削精度一、外表粗糙度比一般切削小 小于Ra24mvw、v、R 工、R 砂、细粒度粗糙度 细粒度m粗糙度 Bacgmax粗糙度磨粒等高性好粗糙度 二、机械性能1、金相组织变化烧伤：C、合金元素导热性易烧伤高温合金磨削功率A易烧伤影响：破坏工件表层组织，产生裂纹，影响耐磨性和寿命2、剩余

11、应力缘由：相变引起金相组织体积变化温度引起热胀冷缩和塑性变形的综合结果光磨 10 次剩余应力削减 23 倍光磨 15 次剩余应力削减 45 倍fa、fr拉应力3、磨削裂纹磨削速度垂直方向上的裂纹局部高温急冷造成热应力 三、磨削精度1、磨床与工件的弹性变形2、磨床与工件的热变形3、砂轮磨损导致外形尺寸变化3、磨床与工件振动3软磨粒研磨在研磨过程中，用氧化铬作磨料的研磨剂涂在研具的工作外表，由于磨料比研具和工件软，因此研磨过程中磨料悬浮于工件与研具之间，主要利用研磨剂与工件外表的化学作用，产生很软的一层氧化膜，凸点处的薄膜很简洁被磨料磨去。此种方法能得到极细的外表粗糙度(Ra0.020.01m)。

12、研磨加工是应用较广的一种光整加工。加工后精度可达 IT5 级，外表粗糙度可达Ra0.10.006m。既可加工金属材料，也可以加工非金属材料。研磨加工时，在研具和工件外表间存在分散的细粒度砂粒磨料和研磨剂在两者之间施加确定的压力，并使其产生简洁的相对运动，这样经过砂粒的磨削和研磨剂的化学、物理作用，在工件外表上去掉极薄的一层，获得很高的精度和较小的外表粗糙度。研磨的方法按研磨剂的使用条件分以下三类：1干研磨研磨时只需在研具外表涂以少量的润滑附加剂。如图 8-12a 所示。砂粒在研磨过程中根本固定在研具上，它的磨削作用以滑动磨削为主。这种方法生产率不高，但可到达很高的加工精度和较小的外表粗糙度值(

13、Ra0.020.01m)。2湿研磨在研磨过程中将研磨剂涂在研具上，用分散的砂粒进展研磨。研磨剂中除砂粒外还有煤油、机油、油酸、硬脂酸等物质。在研磨过程中，局部砂粒存在于研具与工件之间，如图 8-12b 所示。此时砂粒以滚动磨削为主，生产率高，外表粗糙度 Ra0.04 0.02m，一般作粗加工用，但加工外表一般无光泽。刮研平面用于未淬火的工件，它可使两个平面之间到达严密接触，能获得较高的外形和位置精度，加工精度可达 IT7 级以上，外表粗糙度值 Ra0.80.1m。刮研后的平面能形成具有润滑油膜的滑动面，因此能削减相对运动外表间的磨损和增加零件接合面间的接触刚度。刮研外表质量是用单位面积上接触点的数目来评定的，粗刮为 12 点/cm2，半精刮为 23点/cm2，精刮为 34 点/cm2。刮研劳动强度大，生产率低；但刮研所需设备简洁，生产预备时间短，刮研力小，发热小，变形小，加工精度和外表质量高。此法常用于单件小批生产及修理工作中。