66磨削加工

课题9磨削加工【教学目的和要求】要求掌握磨削加工的特点及应用，了解磨床的主要部件及功用；掌握砂轮的特性及选用；掌握各种磨削加工方法。能够按照工件结构和加工要求，合理选用磨床、砂轮，确定合理磨削工艺。【教学内容摘要】磨削加工的特点及应用磨床的种类、主要组成部件砂轮的特性及选用磨削加工方法：外圆磨削、平面磨削、内圆磨削【教学重点、难点】磨削加工的特点及应用、砂轮的特性、选用、磨削加工方法【教学方法和使用教具】讲授、现场教学、课件【教学时数】4学时以磨料、磨具作为工具对工件进行切削加工的机床统称为磨床。一、磨削加工的特点与工艺范围（一）磨削加工的特点1．切削刃不规则2．背吃刀量小、加工质量高3．磨削速度快、温度高4．磨削加工的适应性强5．砂轮具有自锐性6．径向磨削分力大（二）磨削加工的工艺范围磨削加工的应用范围非常广泛，可以加工内外圆柱面、内外圆锥面、平面、成形面和组合面等，如图9-1所示。目前磨削主要用于对工件进行精加工，经过淬火的工件及其它高硬度的特殊材料，几乎只能用磨削来进行加工。另外，磨削也可以用于粗加工。磨削加工的应用范围非常广泛，可以加工内外圆柱面、内外圆锥面、平面、成形面和组合面等，如图9-1所示。目前磨削主要用于对工件进行精加工，经过淬火的工件及其它高硬度的特殊材料，几乎只能用磨削来进行加工。另外，磨削也可以用于粗加工。二、磨床（一）磨床的种类1．外圆磨床图9-2所示（1）床身（2）头架（3）内圆磨装置（4）砂轮架（5）尾座（6）滑鞍及横向进给机构（7）工作台1．外圆磨床包括万能外圆磨床、普通外圆磨床、无心外圆磨床等。M1432A型万能外圆磨床是普通精度级经一次重大改进的万能外圆磨床。这种机床的工艺范围广,但生产效率低,适用于单件、小批生产或工具车间和机修车间。图9-2所示为M1432A型万能外圆磨床，它由下列主要部件组成。2．内圆磨床包括普通内圆磨床、行星内圆磨床、无心内圆磨床等。3．平面磨床包括卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床、立轴圆台平面磨床等。4．工具磨床包括工具曲线磨床、钻头沟槽磨床等。5．刀具刃磨磨床包括万能工具磨床、拉刀刃磨床、滚刀刃磨床等。6．专门化磨床包括花键轴磨床、曲轴磨床、齿轮磨床、螺纹磨床等。7．其它磨床包括珩磨机、研磨机、砂带磨床、超精加工机床、砂轮机等三、砂轮（一）砂轮的特性要素与选择砂轮是用各种类型的结合剂把磨料粘合起来，经压坯、干燥、焙烧及车整而成的磨削工具。因此，砂轮由磨料、结合剂及气孔三要素组成。1．磨料普通砂轮所用的磨料主要有刚玉类和碳化硅类，表9-1列出了常用磨料的名称、代号、主要性能和用途。表9-1常用磨料的性能及适用范围高强度人造金刚石氮化硼绿碳化硅黑碳化硅白刚玉棕钢玉硬质合金、宝石＞700℃石墨化乳白色碳结晶体D硬质合金、高速钢＜1300℃稳定高硬度黑色立方氮化硼CBN高硬磨料类硬质合金等绿色SiC＞99%GC铸铁、黄铜、非金属材料＞1500℃氧化黑色SiC＞95%C碳化硅类淬火钢、高速钢白色Al2O3＞99%WA碳钢、合金钢、铸铁2100℃熔融韧性好硬度大褐色Al2O395%TiO22%~3%A钢玉类适用磨削范围热稳定性力学性能颜色主要成分代号材料名称2．粒度粒度是指砂轮中磨粒尺寸的大小。磨粒粒度选择的原则是：粗磨时，应选用磨粒较粗大的砂轮，以提高生产效率。精磨时，应选用磨粒较细小的砂轮，以获得较细的表面粗糙度。磨料常用的粒度号、尺寸及应用范围见表9-2。表9-2常用磨粒的粒度、尺寸及应用范围研磨、超精加工、镜面磨削10~75~3.5W10~W5研磨、超精磨削20~1414~10W20~W14珩磨、研磨40~2828~20W40~W28微粉半精磨、精磨、珩磨160~12550~40100~280粗磨半精磨、精磨400~315200~16046~80荒磨、打毛刺2000~1600500~40012~36磨粒应用范围颗粒尺寸（μm）粒度号类别3．结合剂砂轮的结合剂将磨粒粘合起来，使砂轮具有一定的强度、硬度、气孔和抗腐蚀、抗潮湿等性能。常用结合剂的名称、代号、性能和适用范围见表9-3。适用于金刚石砂轮强度最高，导电性好，磨耗少，自锐性差M金属适用于切断、开槽强度较B高，更富有弹性，气孔率小，耐热性差R橡胶适用于高速磨削、切断、开槽等强度较V高，弹性好，耐热性差B树脂最常用，适用于各类磨削加工耐热、耐蚀，气孔率大，易保持廓形，弹性差V陶瓷适用范围性能代号结合剂4．硬度砂轮的硬度是指磨粒在外力作用下从其表面脱落的难易程度。砂轮的硬度等级及代号见表9-4。表9-4砂轮的硬度等级及代号砂轮硬度的选用原则是：工件材料越硬，应选用越软的砂轮。这是因为硬材料使磨粒磨损，需用较软的砂轮以使磨钝的磨粒及时脱落。工件材料越软，砂轮的硬度应越硬，以使磨粒脱落慢些，发挥其磨削作用。但在磨削有色金属、橡胶、树脂等软材料时，要用较软的砂轮，以便使堵塞处的磨粒较易脱落，露出锋锐的新磨粒。半精磨与粗磨相比，需用较软的砂轮；但精磨和成形磨削时，为了较长时间保持砂轮轮廓，需用较硬的砂轮。大级名称超软软中软中中硬硬超硬小级名称超软1超软2超软3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超硬代号DEFGHJKLMNPQRSTY5．组织砂轮的组织系指磨粒、结合剂和气孔三者体积的比例关系，用来表示结构紧密和疏松程度。砂轮的组织用组织号的大小来表示，砂轮的组织号及使用范围见表9-5。表9-5砂轮的组织号有色金属及塑料、橡胶等非金属以及热敏合金粗磨及磨削韧性大、硬度低的工件，适合磨削薄壁、细长工件，或砂轮与工件接触面大以及平面磨削等外圆、内圆、无心磨及工具磨，淬硬工件及刀具刃磨等重负载、成形、精密磨削，加工脆硬材料适用范围大气孔疏松中等紧密疏密程度343638404244464850525456586062磨粒率/(%)14131211109876543210组织号四、磨削方法1.外圆磨削外圆磨削是用砂轮外圆周面来磨削工件的外回转表面。它不仅能加工圆柱面端面（台阶部分），还能加工球面和特殊形状的外表面等。（1）工件的装夹（2）外圆磨削方法1）纵磨法如图9-3a所示。2）横磨法如图9-3b所示。1）纵磨法如图9-3a所示。2）横磨法又称切入磨法，如图9-3b所示。3）复合磨削法是纵磨法和横磨法的综合运用，如图9-3c即先用横磨法将工件分段粗磨，各段留精磨余量，相邻两段有一定量的重叠，最后，再用纵磨法进行精磨。复合磨削法兼有横磨法效率高、纵磨法质量好的优点。4)深磨法是在一次纵向进给中磨去全部磨削余量。磨削时，砂轮修整成一端有锥面或阶梯状（见图9-3d），工件的圆周进给速度与纵向进给速度都很慢。此方法生产率较高，但砂轮修整复杂，并且要求工件的结构必须保证砂轮有足够的切入和切出长度。2．内圆磨削用砂轮磨削工件内孔的磨削方式称为内圆磨削。（1）磨削方法1）纵向磨削法如图9-4所示。2）切入磨削法（2）裝夹方法在实际生产中，常采用减少横向进给量，增加光磨次数等措施来提高内孔的加工质量。用砂轮磨削工件内孔的磨削方式称为内圆磨削。（1）磨削方法1）纵向磨削法这种磨削方法与外圆纵向磨削方法相同，如图9-4所示。3．平面磨削常见的平面磨削方式有四种，如图9-5所示。图9-5a、b属于圆周磨削图9-5c、d属于端面磨削常见的平面磨削方式有四种，如图9-5所示。