第五章磨削.

第五章磨削工艺§5－1磨削加工的工艺装备§5－2磨削的方法§5－3光整加工§5－4磨削加工实例分析一、磨削加工概述磨削——以砂轮的高速旋转为主运动，与工件的低速旋转和直线移动（或磨头的移动）作为进给运动相配合，切去工件上多余金属层的一种加工方法。常作为金属切削加工的最后一道工序精加工或光整加工工序。磨削时，砂轮的回转运动是主运动，根据不同的磨削内容，进给运动可以是：砂轮的轴向、径向移动，工件的回转运动，工件的纵向、横向移动等。磨削§5－1磨削加工的工艺装备磨外圆磨孔磨平面磨花键磨螺纹磨齿轮磨导轨二、磨床用磨料磨具（砂轮、砂带、油石和研磨料）作为刀具进行切削加工的机床，统称为磨床。磨床的种类很多，主要有：外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床和专门用于磨削特定表面和工件的专门化磨床。1.M1432B型万能外圆磨床简介（1）主要部件及其功用1－床身2－头架3－横向进给手轮4－砂轮5－内圆磨具6－内圆磨头7－砂轮架8－尾座9－工作台10－挡块11－纵向进给手轮（2）主运动与进给运动及磨削形式主运动：磨削外圆时为砂轮的回转运动；磨内圆时为内圆磨头的磨具（砂轮）的回转运动。进给运动：工件的圆周进给运动，即头架主轴的回转运动工作台的纵向进给运动，由液压传动实现砂轮架的横向进给运动，为步进运动，即每当工作台一个纵向往复运动终了，由机械传动机构使砂轮架横向移动一个位移量（控制磨削深度）常用的磨削形式：纵向磨削法和切入法2.无心外圆磨床无心外圆磨床上磨削外圆，工件不需要打中心孔，装卸简单、省时。用贯穿法磨削时，加工过程可连续进行，工件支承刚度好，可用较大切削量进行磨削，而磨削余量可较小，故生产效率较高。适合于成批及大量生产。3.平面磨床1）平面磨床的类型卧轴矩台平面磨床←应用最广立轴矩台平面磨床卧轴圆台平面磨床立轴圆台平面磨床卧轴矩台平面磨床立轴矩台平面磨床卧轴圆台平面磨床立轴圆台平面磨床2）M7120A型平面磨床1－磨头2－床鞍3－横向手轮4－修整器5－立柱6－撞块7－工作台8－升降手轮9－床身10－纵向手轮3）主运动与进给运动主运动：磨头主轴上砂轮的回转运动。进给运动：工作台的纵向进给运动砂轮的横向进给运动砂轮的垂直进给运动平面磨床上装夹形状复杂或非磁性材料制造的工件需采用特殊夹具装夹，一般装夹由钢或铸铁制造的具有平行平面的工件，则采用电磁吸盘装夹。4.内圆磨床用于磨削各种圆柱孔（包括通孔、盲孔、台阶孔和断续表面的孔）及圆锥孔，有些内圆磨床附有专门磨头，可在一次装夹中同时磨出工件端面。三、磨具以磨料为主制造而成的切削工具称为磨具。磨具分为两类：固结磨具（砂轮、油石、砂瓦等）涂覆磨具（砂带）1、砂轮的特性和选择1）组成1－气孔2－磨料3－结合剂2）砂轮特性磨料粒度结合剂硬度组织形状和尺寸强度（最高工作速度）磨料磨料——磨具（砂轮）中磨粒的材料。磨料经压碎后，成为各种粗细不同且具有锐利锋口的磨粒，它是砂轮的主要成分，是砂轮产生切削作用的根本要素。粒度粒度F——表示磨料颗粒尺寸大小的参数。粒度分为磨粒（筛分法）和微粉（显微测量法）两组。按磨料基本颗粒大小，共规定有41个粒度号。其中磨粒类有4号、5号…，240号共27个，号数越大磨粒越细；微粉类w63、w50…，w0.5共14个，号数越大磨粒越粗。粒度的选择主要根据加工的表面粗糙度要求和加工材料的力学性能。结合剂结合剂——用来将分散的磨料颗粒黏结成具有一定形状和足够强度的磨具的材料。结合剂的种类和性质将影响砂轮的硬度、强度、耐腐蚀性、耐热性及抗冲击性等。常用的结合剂有陶瓷、树脂、橡胶和金属，分别用V、B、R、M表示。硬度硬度——结合剂黏结磨料颗粒的牢固程度，它表示砂轮在外力（磨削抗力）作用下磨料颗粒从砂轮表面脱落的难易程度。影响磨削的加工精度和生产率。砂轮硬度等级名称及代号硬度等级超软软中软中中硬硬小级超软软1软2软3中软1中软2中1中2中硬1中硬2中硬3硬1硬2硬3代号DEFGHJKLMNPORSTY选择砂轮硬度的原则：1）磨削软材料选择较硬砂轮；磨削硬材料选较软砂轮。2）磨削时工件容易产生烧伤或裂纹现象的，应选择较软的砂轮。3）加工精度及表面粗糙度要求较高时，砂轮硬度要高一些。4）砂轮磨粒承受磨削力较大时，应选择较硬的砂轮；反之，应选较软的砂轮。组织组织——砂轮内部结构的疏密程度。根据磨粒在整个砂轮中所占体积的比例不同，砂轮组织分成紧密（0～4）、中等（5～8）和疏松（9～14）三大类共15级，用组织号0～14表示。形状和尺寸砂轮的形状及用途强度强度——在惯性力作用下，砂轮抵抗破碎的能力。2.砂轮的标记3、砂轮的安装、平衡与修整1）砂轮的安装安装前应仔细检查是否有裂纹直径较大的砂轮均用法兰盘装夹直径较小的砂轮则使用黏结剂紧固2）砂轮的平衡砂轮的平衡一般采取静平衡方式，在平衡架上进行。圆棒导柱式平衡架1－导柱2－支架3－螺钉求不平衡位置装平衡块平衡3）砂轮的修整砂轮的修整——用砂轮修整工具将砂轮工作表面已磨钝的表层修去，以恢复砂轮的切削性能和正确几何形状的过程。砂轮的修整一般用金刚石笔（用大颗粒金刚石镶焊在特制的刀杆上制成）“车削”砂轮工作面。修整层厚度为0.1mm左右。采用滚轮式割刀修整砂轮。主要有渗碳淬火钢或白口铸铁制成的金属圆盘和金刚石滚轮。四、磨床典型专用夹具1.端面夹紧心轴2.磨圆弧垫块夹具3.磨主轴内孔V形成组夹具§5－2磨削方法一、磨削运动二、磨削方法三、高精度磨削四、高效磨削一、磨削运动1.主运动砂轮的旋转运动为主运动。砂轮的旋转速度为磨削速度Vs，单位为m/s。2.进给运动（1）外圆磨削1）工件的圆周进给运动。为工件表面的线速度Vw，单位为m/min。2）工件相对于砂轮的轴向进给运动。其大小用轴向进给量fa表示，单位为mm/r。（2）平面磨削1）纵向进给运动。即工件的往复运动。用Vw表示，单位m/min。2）对于工件砂轮做轴向进给运动。用工作台每往复行程（双行程）或单行程表示，用fa表示，单位为mm/单（双）行程。3.切入运动（磨削深度）在磨削外圆、内圆和平面时，为了得到所需尺寸，除了上述运动外，在加工中砂轮还需要做径向切入运动，其大小用工作台（或工件）每单行程或双行程，砂轮沿径向切入深度fr表示，单位为㎜/单（双）行程。二、磨削方法1．外圆磨削工件的装夹方法两顶尖装夹三爪自定心卡盘装夹四爪单动卡盘装夹磨削用量磨削速度vc背吃刀量ap纵向进给量f工件的圆周速度vw磨削速度vc又称切削速度，即砂轮的圆周速度。为砂轮外圆表面上任一磨粒在1s内所通过的路程。oocπ100060Dnvvc——磨削速度，m/sDo——砂轮直径，mmno——砂轮转速，r/min背吃刀量ap对于外圆磨削，背吃刀量又称横向进给量，即工作台每次纵向往复行程终了时，砂轮在横向移动的距离。背吃刀量大，生产率高，但对磨削精度和表面粗糙度不利。通常，粗磨外圆时，ap=0.01～0.025mm；精磨外圆时，ap=0.005～0.015mm。纵向进给量f外圆磨削时，纵向进给量是指工件每回转一周，沿自身轴线方向相对砂轮移动的距离。工件的圆周速度vw圆柱面磨削时，工件待加工表面的线速度，又称工件圆周进给速度。vw——工件的圆周速度，m/minDw——工件直径，mmnw——工件转速，r/min磨削方法纵向磨削法横向磨削法综合磨削法深度磨削法磨削方法（2）无心外圆磨削磨削原理贯穿法切入法2.磨内圆与磨外圆相比，磨内圆有如下特点：（1）砂轮与砂轮的接长轴的直径都受到工件孔径的限制，因此，一方面磨削速度难以提高，另一方面磨具刚性较差，容易振动，使加工质量和生产率受到影响。（2）砂轮容易堵塞、磨钝、磨削时不易观察，冷却条件差。磨内圆的方法3.平面磨削在平面磨床上磨削平面有圆周磨削和端面磨削两种形式。卧轴矩台和卧轴圆台平面磨床的磨平面属圆周磨削形式。平面磨床磨削平面的方法4.磨外圆锥面转动工作台法转动头架法转动砂轮架法磨外圆锥面的方法5.磨内圆锥面转动工作台法转动头架法磨内圆锥面的方法三、高精密磨削高精度磨削包括1、精密磨削（Ra为0.05～0.1μm）2、超精密磨削（Ra为0.012～0.025μm）3、镜面磨削（Ra≤0.08μm）1.精密磨削主要靠对砂轮的精细修整，使磨粒具有微刃性和等高性，这些等高微刃能切除极薄的的金属，在被加工表面留下大量极细微的磨削痕迹，加上磨削过程中微刃的挤压、摩擦、抛光作用，使工件得到很高的加工精度。2.超精密磨削利用人造金刚石、立方氮化硼等超硬磨料对工件进行磨削。磨粒去除的金属比精密磨削还要薄，有可能在晶粒内部进行切削。磨粒受到很高的压力，其切削表面受到高温高压的作用，可能还伴有塑性流动和弹性破坏等作用。主要用于钢铁等黑色金属材料的精密与超精密加工。若采用金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮，可对高硬度、高脆性材料（如硬质合金、陶瓷、玻璃等）和高温材料进行精密及超精密加工，所以，其应用非常广泛。3.镜面磨削利用砂轮上大量的等高微刃同时参加磨削（形成光滑表面），利用磨钝的微刃对工件加工面进行摩擦、挤压及抛光等综合作用形成镜面，最后是反复多次的无火花磨削除去加工表面的残留余量。四、高效磨削1.高速磨削——砂轮的速度Vs≥50m/s磨削。2.强力磨削——以大的磨削深度（10㎜左右）和小的纵向进给（相当于普通磨削的1/100～1/10）进行磨削，又称缓进深磨或深磨。适用于各种成形面和沟槽，能可有效地磨削耐热合金等难加工材料。3.砂带磨削——以砂带回转为主运动，传送带带动工件做进给运动。§5－3光整磨削一、研磨二、珩磨三、超精加工四、抛光光整加工是精加工后，从工件上不切除加工余量或仅切除极薄的金属层，进一步提高加工精度和减小表面粗糙度值的加工方法。§5－4磨削加工实例分析一、磨削的工艺特点二、磨削实例——磨削传动轴三、磨削实例——磨削垫块一、磨削的工艺特点磨削速度高磨削温度高能获得很好的加工质量磨削范围广少切屑砂轮在磨削中具有自锐作用二、磨削实例——磨削传动轴1．零件图与工艺分析2．加工要点三、磨削实例——磨削垫块1．零件图与工艺分析2．零件工艺分析3．加工要点