搜索
1第二章：金属切削过程(3)第八节磨削原理天津科技大学机械工程学院主讲：王平2一、砂轮的特性与选择砂轮特性决定于六要素：磨料、粒度、结合剂、硬度、组织及形状尺寸。1.磨料锋利的形状、高硬度和热硬性、适当的坚韧性氧化物系（刚玉类，主要成份Al2O3）碳化物系（主要成份碳化硅）超硬磨料人造金刚石（D）、立方氮化硼（CBN）342.粒度以刚能通过的那一号筛网的网号来表示磨料的粒度，如60＃微粉：磨粒的直径＜40um时，如W20磨粒尺寸在20～14um粗磨用粗粒度，精磨用细粒度；当工件材料软，塑性大，磨削面积大时，采用粗粒度，以免堵塞砂轮烧伤工件。53.结合剂陶瓷结合剂（V）树脂结合剂（B）橡胶结合剂（R）金属结合剂（M）青铜、镍等。64.硬度指砂轮工作时在磨削力作用下磨粒脱落的难易程度。取决于结合剂的结合能力及所占比例，与磨料硬度无关。硬度高，磨料不易脱落；硬度低，自锐性好。砂轮硬度选择原则：(1)磨削硬材，选软砂轮；磨削软材，选硬砂轮；(2)磨导热性差的材料，不易散热，选软砂轮以免工件烧伤；(3)砂轮与工件接触面积大时，选较软的砂轮；(4)成形磨精磨时，选硬砂轮；粗磨时选较软的砂轮。75.组织反映砂轮中磨料、结合剂和气孔三者体积的比例关系，即砂轮结构的疏密程度，分紧密、中等、疏松三类13级。紧密组织成形性好，加工质量高，适于成形磨、精密磨和强力磨削。中等组织适于一般磨削工作，如淬火钢、刀具刃磨等。疏松组织不易堵塞砂轮，适于粗磨、磨软材、磨平面、内圆等。86.砂轮形状9砂轮的标志方法按GB2484—84规定，标志顺序如下：磨具形状、尺寸、磨料、粒度、硬度、组织、结合剂和最高线速度。砂轮标志方法示例如下：PB400×40×60A60L5B35形状代号薄片外经D＝400mm厚度H＝40mm内径d＝60mm磨料（棕刚玉）60号粒度硬度中软25号组织树脂结合剂最高工作线速度（m/s）10砂轮的修整磨损表现为磨耗磨损和破碎磨损。自锐性有限，应及时修整，保证砂轮有合理使用寿命，否则引起振动、Ra值增大、表面烧伤或裂纹等。砂轮修整除用于磨损砂轮外，还用于以下场合：①砂轮被切屑堵塞；②部分工材粘结在磨粒上；③砂轮廓形失真；④精密磨中的精细修整等。常用修整工具是单颗粒金刚石。修整用量包括修整导程fx（≈磨粒平均尺寸）和修整深度ap（粗磨0.01～0.03mm)修整时应使用充足的切削液。1112磨粒微小切削刃不规则，磨削过程复杂。磨粒形状、大小各异，一般都有钝圆半径，磨粒以较大的负前角进行切削。切削刃排列不规则，随机分布状态。二、磨削过程如图2-44，磨粒接触初期不会切下切屑，只有切削厚度增大到一定值时才开始切下切屑。13磨削过程大致分为三个阶段：(1)滑擦阶段工件表层产生弹性变形和热应力(2)耕犁/刻划阶段产生塑性变形沟痕隆起现象和热应力(3)切削阶段/形成切屑切削厚度、切应力和温度达一定值，材料明显滑移形成切屑。图2-45磨粒的切削过程14磨削过程中产生的沟痕两侧隆起现象对磨削表面粗糙度有较大影响。由图2-46可知，随着磨削速度的增加，隆起减小，这是因为在较高磨削速度条件下，工件材料塑性变形的传播速度远小于磨削速度，磨粒侧面的材料来不及变形。增加磨削速度对减小隆起量是有利的。15三、磨削力磨削力可以分解为三个分力：主磨削力（切向磨削力）Fc，切深力（径向磨削力）Fn，进给力（轴向磨削力）Ff。与切削力相比，磨削力有如下主要特征：1）单位磨削力kc值大，原因是磨粒大多以较大的负前角进行切削。单位磨削力kc值在70kN／mm2以上，而其他切削加工的kc值均在7kN／mm2以下。2）三向磨削分力中切深力Fp值最大。在正常磨削条件下，F。与F。的比值约为2.0~2.5。被磨材料塑性越小、硬度越大，Fp／Fc值越大。1617四、磨削温度l．磨削温度由于磨削时单位磨削力kc比车削时大得多，切除金属体积相同时，磨削所消耗的能量远远大于车削所消耗的能量。这些能量在磨削中将迅速转变为热能，磨粒磨削点温度高达1000－1400℃，砂轮磨削区温度也有几百度。磨削温度对加工表面质量影响很大，须设法控制。182．影响磨削温度的因素（1）砂轮速度vc提高砂轮速度，单位时间通过工件表面的磨粒数增多，单颗磨粒切削厚度减小，挤压和摩擦作用加剧，单位时间内产生的热量增加，使磨削温度升高。（2）工件速度vw增大工件速度，单位时间内进人磨削区的工件材料增加，切削厚度加大，磨削力及能耗增加，磨削温度上升；但提高工件速度vw，工件表面被磨削点与砂轮的接触时间缩短，可以有效防止工件表面层产生磨削烧伤和磨削裂纹，在生产实践中常采用提高vw的方法来减少工件表面烧伤和裂纹。（3）径向进给量fr径向进给量增大，单颗磨粒的切削厚度增大，产生的热量增多，使磨削温度升高。19（4）工件材料磨削韧性大、强度高、导热性差的材料，因为消耗于金属变形和摩擦的能量大，发热多，散热差，故磨削温度较高。磨削脆性大、强度低、导热性好的材料，磨削温度相对较低。（5）砂轮特性选用低硬度砂轮磨削时，砂轮自锐性好，磨粒切削刀锋利，磨削力和廉削温度都比较低。选用粗粒度砂轮磨削时，容屑空间大，磨屑不易堵塞砂轮，磨削温度就地选用细粒度砂轮磨削低。20总结：磨削加工的特点1.磨削过程复杂，单位磨削力很大2.切深抗力大3.磨削速度高、磨削温度高35～50m/s，摩擦严重，单位能耗大，砂轮导热性差，瞬时高温可达800～1000℃，要用切削液。4.砂轮具有自锐性部分地恢复砂轮的切削能力，仍需对砂轮进行修整。5.可加工高硬度材料可加工淬硬钢、耐热钢、硬质合金等，但不宜有色金属。6.加工工艺范围广泛各种表面都可磨削，粗、精加工均可。21思考题与习题P57-582-22，2-23，2-2422Thankyou.