磨床

第五章磨工实习一、目的和要求1、了解砂轮的特性、砂轮的选择和使用方法.2、了解磨床的种类及用途，掌握外圆磨床和平面磨床的操作方法.3、熟悉磨削的加工范围和加工方法.4、掌握在外圆磨床及平面磨床上正确安装工件的方法，完成磨外圆和磨平面的加工。二、安全技术除参照执行车工实习安全技术外，还应注意以下几点：1、操作者必须戴工作帽，长发压入帽内，以防发生人身事故。2、多人共用一台磨床时，只能一人操作并注意他人的安全。3、砂轮是在高速旋转下工作的，禁止面对砂轮站立。4、砂轮启动后，必须慢慢靠近工件，严禁突然接触工件；背吃刀量也不能过大，以径向力过大而发生事故。三、基本知识1、概述在磨床上用砂轮对工件进行切削加工称为磨削。磨削原理和砂轮组成的表面放大图如图5-1所示，可以看到砂轮表面杂乱无章地布满很多尖棱形多角的磨粒。每个磨粒相当于一把小铣刀，当砂轮高速旋转时，磨粒就将工件表面的金属不断地的切除。所以，磨削的实质相当于多刀刃的超高速铣削。由于砂轮的磨粒硬度极高，因此磨削不仅可以加工一般的金属材料，如碳钢、铸铁和有色金属，而且可以加工其它切削方法难以加工的各种硬材料，如淬硬钢、硬质合金、超硬材料、宝石、玻璃等。磨削加工后工件的尺寸精度一般能达到IT5～IT7级，表面粗糙度值见为O.2～O.8μm；采用超精磨削或研磨，工件的尺寸精度可达到IT3～IT5级，表面粗糙度值Rα为0.05～0.1μm。在磨削过程中，由于磨削速度很高，产生大量的切削热，其温度可达1000°C以上；同时，剧热的磨屑在空气中被氧化产生火花。为了防止工件表面烧伤、工件变形，要使用大量的切削液来帮助散热，降低磨削温度，及时冲走磨屑，以保证工件加工质量。磨削不仅可用于零件的内外圆柱面、圆锥面、成形表面的精加工，还可以代替车削、铣削、刨削作粗加工和半精加工用，而且可以代替气割、锯削来切断钢锭，以及清理铸、锻件的硬皮和飞边，作毛坯的粗加工用。2、砂轮砂轮是由许多极硬的磨粒经过结合剂粘结而成的切削工具。砂轮表面上尖硬的棱角颗粒称为磨料，起着切削作用。把磨料粘结在一起的粘结材料叫做结合剂。磨料、结合剂之间有许多空隙，起着散热和容纳磨屑的作用。磨料、结合剂和空隙构成砂轮结构的三要素。1、砂轮的特性和选用砂轮特性包括磨料、磨料粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等。每种砂轮根据其本身的特性都有一定的适用范围，选用时应根据工件的材料、热处理方法以及形状和尺寸等选用合适图5-1磨削原理及砂轮组成图的砂轮。（1）磨料磨料是砂轮的主要成分，它直接担负切削工作，必须具有很高的硬度、热硬性和相当的韧性，常用的磨料见表5-1。表5-1常用磨料类别名称代号特性用途氧化物棕刚玉A含91％～96％氧化铝，棕色，硬度高，韧性好,价格便宜磨碳钢，合金钢，可锻铸铁白刚玉WA含97％～99％氧化铝，白色，硬度比棕刚玉高，韧性低，磨削发热少精磨淬火钢，高碳钢，高速钢，易变形的钢件碳化硅黑色碳化硅C含95％以上的碳化硅，黑色或深蓝色，有光泽，硬度比白刚玉高，性脆而锋利，导热性能好磨铸铁，黄钢，铝及非金属材料绿色碳化硅GC含97％以上的碳化硅，绿色，硬度和脆性比黑色碳化硅高，导热导电性能好磨硬质合金，玻璃，宝石，玉石，陶瓷等高硬磨料人造金刚石MBD无色透明或淡黄色、黄绿色、黑色，性脆，硬度极高。价格贵磨硬质合金，玻璃，宝石，难加工的高硬材料等立方氮化硼CBN黑色或淡白色，立方晶体，硬度略低于人造金刚石，耐磨，发热量小磨高温合金，高钼，高钒，高钴合金，不锈钢等（2）粒度粒度是指磨料颗粒的大小，即粗细程度。粒度分磨粒和微粉两组：磨粒是用筛选法分类，是以一英寸长的筛子上的孔网数来表示，粒度号越大，磨粒越细；微粉是用显微测量法实际量到的磨粒尺寸分类，在磨料尺寸前加W来表示，因此用这种方法表示的粒度号越小，磨粒越细。通常磨软材料时，为防止砂轮堵塞，用粗磨粒；磨硬、脆材料和精磨时，用细磨粒。粒度大小对磨削效率和工件表面粗糙度有很大影响。不同粒度的使用范围见表5-2。表5-2不同粒度的使用范围表粒度号一般使用范围14～24磨钢锭，铸件毛刺，切断钢坯36～60磨平面，外圆，内圆，无心磨60～100精磨，工具刃磨等120～W20精磨，珩磨，螺纹磨等W20以下镜面磨，精细珩磨，超精磨等（3）结合剂结合剂是砂轮中用以粘结磨粒的物质，它的种类和性质将影响砂轮的强度、热硬性、耐冲击性和耐蚀性等。结合剂对磨削温度、工件表面粗糙度也有影响，常见的结合剂见表5-3所示。表5-3常用的结合剂表名称代号性能用途陶瓷结合剂V性能稳定，气孔率大，热硬性、耐蚀性好，强度较大，粘结力大；弹性、韧性、抗振性差，价格便宜轮速35m/s，用于成形磨削，磨螺纹齿轮，曲轴。能制各种磨具，应用最广树脂结合剂B强度大，弹性好，耐冲击，自锐性好，气孔率小；热硬性、耐腐蚀性差，不宜长期存放轮速50m/s的高速磨削，能制成薄片，砂轮磨槽，刃磨刀具，高精度磨削橡胶结合剂R强度，弹性更好，退让性好，磨时振动小，气孔率小，热硬性、耐油性差，可制成更薄的砂轮，无心磨导轮，柔软抛光轮，金属结合剂M韧性、成形性好，强度大，使用寿命长，自锐性差制造各种金刚石磨具，一般用青铜，当直径1.5mm用电镀镍（4）硬度砂轮硬度是指结合剂粘结磨粒的牢固程度，即砂轮工作表面上的磨料在磨削力的作用下脱落的难易程度。砂轮硬度软的，磨粒易脱落；反之，不易脱落。所以，砂轮的硬度与磨粒的硬度不是一个概念。砂轮的硬度对磨削生产率和加工的表面质量影响极大，砂轮的硬度等级见表5-4。表5-4砂轮的硬度等级名称及代号表硬度等级大级超软软中软中中硬硬超硬小级超软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代号DEFGHJKLMNPQRSTY一般情况下，工件材料越硬，砂轮的硬度应选得软些，使磨钝的砂粒及时脱落，以便露出有尖锐棱角的新磨粒，以防止磨削温度过高而产生“烧伤”。工件材料越软，砂轮的硬度应选得硬些，以便充分发挥磨粒的切削作用。（5）组织砂轮的组织表示砂轮结构的松紧程度，它与磨粒、结合剂和气孔三者的比例有关。砂轮的组织号是以磨粒所占砂轮体积的百分比来确定。组织号越大，砂轮组织越松，磨削时不易堵塞，磨削效率高，但由于磨刃少，磨削后工件表面粗糙度较高。砂轮的组织分类及用途见表5-5。表5-5砂轮的组织分类及用途表类别紧密中等疏松组织号01234567891011121314磨料占砂轮体积（％）626058565452504846444240383634用途成形磨削，精密磨削磨削淬火钢，刃磨刀具磨削韧性大而硬度低的材料，大面积磨削（6）形状与尺寸为了适应在不同类型的磨床上磨削各种形状和尺寸的工件，砂轮也需制成各种形状和尺寸。在可能的情况下，砂轮的外径应尽量选得大一些，提高砂轮的线速度，以获得较高的生产率和较低的表面粗糙度。表5-6为常用砂轮的形状、代号。表5-6常用砂轮的形状、代号表砂轮名称简图代号主要用途平形砂轮P磨外圆，内圆，平面，螺纹，用于无心磨，工具磨和砂轮机上双斜边一号砂轮PSX磨齿轮和单线螺纹双面凹砂轮PSA磨外圆，刃磨刀具，用作无心磨的磨轮和导轮薄片砂轮PB切断和开槽碟形一号砂轮D1刃磨铣刀，铰刀，拉刀，和其它刀具，大尺寸还可用于磨齿轮碗形砂轮BW磨机床捣鬼，刃磨工具杯形砂轮B端面刃磨铣刀、铰刀，扩孔钻，拉刀等，圆周磨平面，内圆筒形砂轮N用于立式平面磨床的立轴上磨平面（7）砂轮标志砂轮标志是用符号和数字表示该砂轮的特性，标在砂轮的非工作表面上。例如：P400×40×203A46L5V30形状外径厚度孔径磨料粒度硬度组织号结合剂允许的磨削速度2、砂轮的检查、安装、平衡和修整砂轮是在高速运转下工作，安装前先外观检查，再敲击听其响声判断砂轮是否有裂纹，以防止高速旋转时砂轮破裂。安装砂轮时，砂轮内孔与砂轮轴配合间隙要适当，过松会使砂轮旋转时偏向一边而产生振动；过紧，则磨削时受热膨胀易将砂轮胀裂，一般配合间隙为0.1～O.8mm。砂轮用法兰盘与螺帽紧固，在砂轮与法兰盘之间垫以O.3～3mm厚的皮革或耐油橡胶垫片，如图5-2所示。为使砂轮工作时平稳，不发生振动，一般直径在125mm以上的砂轮都要进行静平衡调整。图5-3所示，即将砂轮装在心轴上，再放在平衡架导轨上，如果不平衡，较重的部分总是转到下面，这时可移动法兰盘端面环形槽内的平衡块进行平衡。反复进行，直到砂轮在导轨上任意位置都能静止为止。砂轮工作一段时间后，磨粒逐渐变钝，砂轮表面空隙堵塞，砂轮几何形状失准，使磨削质量和生产率都下降，这时需要对砂轮轮几何形状图5-2砂轮的安装图5-3砂轮的静平衡调整图5-4砂轮的修整失准，使磨削质量和生产率都下降，这时需要对砂轮进行修整。修整砂轮通常用金刚石刀进行。修整时，金刚石刀与水平面倾斜10。左右，与垂直面呈20°～30°，刀尖低于砂轮中心l～2mm以减少振动，见图5-4。修整时要用冷却液充分冷却，横向进给量O.01～0.02mm，纵向进给量与加工表面粗糙度有关，进给量越小，砂轮表面修出的微刃等高性好，磨出的工件表面粗糙度越低。3、磨床（1）磨床类型与型号磨床有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、齿轮磨床、导轨磨床、无心磨床、工具磨床等，常用的是外圆磨床和平面磨床。磨床型号的表示可见JBl838—85《金属切削机床型号编制方法》规定，如M1432A表示内容如下：M——磨床类机床，14——万能外圆磨床，32——最大磨削直径的击，即最大磨削直径为320mm，A——第一次重大改进。（2）外圆磨床主要组成外圆磨床又分为普通外圆磨床和万能外圆磨床。两者的主要区别是：万能外圆磨床的头架和砂轮下面都装有转盘，能绕垂直轴线偏转一定角度，并增加了内圆磨头等附件。因此万能外圆磨床不仅可以磨削外圆柱面、端面及外圆锥面，还可以磨内圆柱面、内台阶面及锥度较大的内圆锥面。现以M1432A型万能外圆磨床为例（图5-5）。介绍外圆磨床主要组成部分及作用。①床身用来支承各部件，上部有工作台和砂轮架，内部装有液压传动系统。②工作台工作台上装有头架和尾座。工作台有两层，下工作台可在床身导轨上作纵向往复运动，上工作台相对下工作台在水平面内能偏转一定的角度，以便磨削圆锥面。③头架头架内的主轴由单独的电动机经变速机构带动旋转，可得六种转速。主轴端部可安装顶尖、拔盘或卡盘。工件可支承在头架顶针和尾架顶针之间，也可用卡盘安装。④砂轮架用于安装砂轮，并由单独的电动机带动砂轮高速旋转。砂轮架可在床身后部的导轨上作横向进给，进给的方法有自动周期进给、快速引进或退出、手动三种，前两种是靠液压传动来实现的。⑤尾座用于支承工件。（3）其它类型磨床①内圆磨床图5-6为M2120内圆磨床，它由床身、头架、磨具架和砂轮修整器等部件组成。头架可绕垂直轴转动角度，以便磨锥孔。工作台的往复运动也使用液压传动。②平面磨床平面磨床分为立轴式和卧轴式两类：立轴式平面磨床用砂轮的端面磨削平面；卧轴式平面磨床用砂轮的圆周而磨削平面。图5-7所示M7120A卧轴矩形平面磨床，它由床身、工作台、立柱、滑板、磨头和砂轮修整器等部件组成。图5-5M1432A型万能外圆磨床结构示意图1-床身2-工作台3-头架4-砂轮5-内圆磨头6-砂轮架7-尾座矩形工作台装在床身的水平纵向导轨上，其上有安装工件用的电磁吸盘。工作台的往复主动是由液压驱动，也可用手轮操纵。砂轮装在磨头上，由电动机直接驱动旋转。磨头沿滑板的水平导轨作横向进给运动，由液压驱动或手轮操纵。滑板可沿立柱的垂直导轨移动，以调整磨头的高低位置及垂直进给运动，这一运动由手轮操纵。4、磨削运动1、磨削运动磨削时，一般有一个主运动和三个进给运动。这四个运动参数即为磨削用量如图5-8所示（1）主运动主运动是砂轮的高速旋转运动。主运动速度以砂轮外圆处的线速度νc（m/s）表示。高速磨削时，νc取60～100m／s；一般磨削时，νc取30～35m/s。（2）圆周进给运动圆周进给运动是工件绕本身轴线作低速旋转的运动。圆周进给速度以工件外圆处的线速度νw(m/s)表示。νw取值范围为O.2～0.4(m/s)，粗磨时取上限，精磨时取下限。（3）纵向进给运