讲课用机械制造工艺基础——磨削

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1、第九章 磨 削n9.1 概述n9.2 砂轮n9.3 外圆磨床与磨削方法n9.4 平面磨床与磨削方法n9.5磨削的工艺特点与磨削实例第第2节节 砂轮砂轮 一、砂轮的组成和特性 砂轮是磨削加工使用的切削工具，它是由很多磨粒用粘结材料结合在一起 经烧结而成的多孔体，由磨料、结合剂、气孔三部分组成 图1 砂轮的结构1-磨料 2-结合剂 3-气孔图图 2 外圆磨砂轮外圆磨砂轮 1、磨料、磨料n磨具（砂轮）中磨粒的材料称为磨料。磨料是构成砂磨具（砂轮）中磨粒的材料称为磨料。磨料是构成砂轮的基本材料。必须具有高硬度、耐热性、耐磨性和轮的基本材料。必须具有高硬度、耐热性、耐磨性和相当的韧性，还应有比较锋利的棱

2、角相当的韧性，还应有比较锋利的棱角。常用的磨料有氧化物系、常用的磨料有氧化物系、碳化物系、高硬磨材料碳化物系、高硬磨材料系三大类系三大类。图3 超硬材料制品 图4 棕刚玉砂轮 图5 白刚玉砂轮2、粒度n粒度是指磨料颗粒尺寸的大小程度。n粒度号以每英寸筛网长度上筛孔的数目来表示，粒度号愈大，表示颗粒愈细。n微细磨粒（微粉）用实际尺寸表示粒度粗细，如W40表示它的基本颗粒尺寸为4028m，“W”表示微粉。3、结合剂 n结合剂的作用是将磨粒粘合在一起。结合剂的性能决定了砂轮的强度、耐冲击性、耐腐蚀性和耐热性。4、硬度n砂轮的硬度是指在砂轮的磨粒磨削时从砂轮表面脱落的难易程度。n硬度高，磨粒不易脱落。

3、砂轮软，磨粒容易脱落。n 砂轮的硬度取决于结合剂的粘结能力与其在砂轮中所占比例的大小，而与磨料的硬度无关。同一种磨料，可以做出不同硬度的砂轮 思考：砂轮的硬度与磨料的硬度是否相同？磨料硬度高砂轮的硬度一定高吗？问题 5、组织 n砂轮的组织是指砂轮中磨粒、结合剂和孔隙三者体积的比例关系。磨粒在砂轮总体积中所占比例愈大，孔隙愈小，砂轮的组织愈紧密，反之，则组织疏松，见图 图6 砂轮的组织a)紧密 b)中等 c)疏松v砂轮组织的疏密，影响磨削加工的生产效率和表面质量。v组织紧密的砂轮，磨粒之间的容屑空间小，排屑困难，砂轮易被堵塞但砂轮单位面积上磨粒数目多，易保持形状，并可获得较小的表面粗糙度，适用于

4、成形磨削和精密磨削。v磨削区面积大的（如端磨）或薄壁件磨削时，应选择组织疏松的砂轮，因为其容屑空间大，砂轮不易堵塞，工件表面不容易烧伤，也不易变形。当所磨材料软而韧（如银钨合金）或硬而易裂（硬质合金）时，最好采用大孔隙砂轮。6、砂轮的形状、用途n为了适应在不同类型的磨床上磨削各种不同形状和尺寸工件的需要，砂轮需制成不同的形状和尺寸。表9-1列出了砂轮的主要类型、形状、代号、和用途。砂轮名称代号断面简图其本用途平面砂轮P根据不同尺寸分别用于外圆磨、内圆磨、平面磨、无心磨、工具磨、螺纹磨和砂轮机上双斜面砂轮PSX主要用于磨齿轮齿面和磨单线螺纹双面 砂轮PSA主要用于外圆磨削和刃磨刀具，还用作无心磨

5、的磨轮和导磨薄片砂轮PB主要用于切断和开槽等筒形砂轮N用于立式平面磨床上杯形砂轮B主要用其端面刃磨刀具，也可用圆周磨平面和内孔碗形砂轮BW通常用于刃磨刀具，也可用于导轨磨上磨机床导轨碟形砂轮D适于磨铣刀、铰刀、拉刀等，大尺寸的一般用于磨齿轮的齿面表9-1 常用砂轮类型、形状、代号、和用途7、强度n砂轮的强度是指在惯性力作用下，砂轮抵抗破碎的能力。n砂轮的强度通常用最高工作速度（安全圆周速度）表示。二、砂轮的标记二、砂轮的标记v砂轮的名称及特性以标记的形式标注，作为砂轮的正确使用和管理提供依据。按照GB2484的规定，标记以汉语拼音和数字为代号，按照一定的顺序交叉表示：磨具名称（砂轮）-形状-尺

6、寸-磨料-粒度-硬度-组织-结合剂-安全线速度 。v尺寸标记顺序为：外径X厚度X内径。例：砂轮1300 x50 x75A60L5V35m/s 三、砂轮的安装、平衡与修整 1、砂轮的安装 （1）所有砂轮在安装前，要经过回转强度检验，检验速度不低于安全线速度的1.6倍。（2）仔细检查砂轮有无裂纹，一般可用木槌轻轻敲打，根据声音来判断。声音清脆证明是完好的，声音哑闷或有其他异常声音则说明有裂纹，有裂纹的砂轮不得安装使用。（3）调整砂轮机的动平衡，如果不平衡，会发生危险，因此要设法加以平衡，这对直径250毫米以上的砂轮更为重要。（4）砂轮的允许速度应和砂轮机的速度相符合，否则禁止安装。音响检查（敲击试

7、验）图图72、砂轮的平衡n引起砂轮不平衡的原因主要是砂轮几何尺寸不对称，砂轮各部分密度不均匀以及安装偏芯等。不平衡的砂轮在高速运转时，会产生振动，从而影响磨削质量。注意事项：（1）平衡架要放水平，特别是纵向。（2）砂轮要紧固，法兰块，平衡块要洗净。（3）砂轮法兰盘内锥孔与平衡芯轴要配合紧 密，芯轴不应弯曲。（4）砂轮平衡后，平衡块要紧固。3.砂轮的修整 用修整工具将砂轮修整成形或修去磨钝的表层，以恢复工作面的磨削性能和正确的几何形状的操作过程。及时而正确地修整砂轮，是提高磨削效率和保证磨削质量不可缺少的重要环节。砂轮修整一般有车削、用金刚石滚轮、磨削和滚轧等方法。图图8 车削修整砂轮示意图车削

8、修整砂轮示意图 图图9 金刚石滚轮修整成形砂轮金刚石滚轮修整成形砂轮 普通外圆磨床普通外圆磨床万能外圆磨床万能外圆磨床无心外圆磨床无心外圆磨床内圆磨床内圆磨床无心内圆磨床无心内圆磨床平面磨床平面磨床工具磨床工具磨床曲轴磨床曲轴磨床螺纹磨床螺纹磨床研磨机研磨机抛光机抛光机砂轮机砂轮机3-2 M1432A3-2 M1432A型万能外圆磨床型万能外圆磨床（一）机床的布局和用途（一）机床的布局和用途一、机床的总布局一、机床的总布局二、机床的用途二、机床的用途三、主要技术参数三、主要技术参数 它属于普遍精度级机床，磨削精度可达它属于普遍精度级机床，磨削精度可达IT6IT7级，表面粗糙度值在级，表面粗糙度

9、值在Ra1.250.08m之间。之间。1、工艺范围、工艺范围2、加工精度、加工精度主参数为：最大磨削直径为主参数为：最大磨削直径为320mm。退回退回退出退出磨削外圆柱面磨削外圆柱面偏转工作台偏转工作台：磨削锥：磨削锥度不大的长圆锥面度不大的长圆锥面偏转砂轮架偏转砂轮架：磨削：磨削锥度大的长圆锥面锥度大的长圆锥面转动头架转动头架：磨削圆锥面：磨削圆锥面内圆磨具内圆磨具：磨削圆锥孔：磨削圆锥孔 主要用于主要用于磨削内外圆磨削内外圆柱面、内外柱面、内外圆锥面、阶圆锥面、阶梯轴轴肩、梯轴轴肩、端面、圆角端面、圆角等。等。（1）外圆磨削）外圆磨削 外圆磨削是用砂轮外圆周面来磨削工件的外圆磨削是用砂轮外

10、圆周面来磨削工件的外圆周表面。它能加工圆柱面、圆锥面、端面、外圆周表面。它能加工圆柱面、圆锥面、端面、球面和特殊形状的外表面等。球面和特殊形状的外表面等。外圆磨削加工的各种方式外圆磨削加工的各种方式 万能外圆磨床的切削运动万能外圆磨床的切削运动(1)主运动主运动 磨外圆时为砂轮的回转运动；磨内圆时为内圆磨具的砂轮的回转运动。(2)进给运动进给运动 1)工件的圆周进给运动，即头架主轴的回转运动；2)工作台的纵向进给运动，由液压传动实现；3)砂轮架的横向进给运动，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)，为步进运动。四、磨削用量 1、磨削速度v。D。

11、n。v。=（m/s）1000 x60 D。砂轮直径，mm；n。砂轮转速，r/min。2.背吃刀量ap 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，砂轮横向移动的距离。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。3、纵向进给量f 4.工件圆周速度vw Dwnw vw=（m/min）1000Dw工件直径，工件直径，mm；nw 工件转速，工件转速，r/min这种磨削方式按照进给的方法不同分为两种：这种磨削方式按照进给的方法不同分为两种：纵向磨削法纵向磨削法 使工作台作纵向往复运动进行磨削的方法。使工作台作纵向往复运动进行磨削的方法。砂轮高速旋转为主运动，工

12、件旋转作圆周进给运动，砂轮高速旋转为主运动，工件旋转作圆周进给运动，同时随工作台沿工件轴向作纵向进给运动。每单次行程同时随工作台沿工件轴向作纵向进给运动。每单次行程或每往复行程终了时，砂轮作周期性的横向进给，从而或每往复行程终了时，砂轮作周期性的横向进给，从而逐渐磨去工件径向的全部磨削余量。逐渐磨去工件径向的全部磨削余量。特点：纵磨法每次的横向进给量特点：纵磨法每次的横向进给量小，磨削力小，散热条件好，并小，磨削力小，散热条件好，并且能以且能以“光磨光磨”的次数来提高工的次数来提高工件的磨削或表面质量，因而加工件的磨削或表面质量，因而加工精度和表面质量较高，但生产效精度和表面质量较高，但生产效

13、率低，是目前生产中使用最广泛率低，是目前生产中使用最广泛的一种磨削方法。的一种磨削方法。切入磨削法（或横向切入法）切入磨削法（或横向切入法）用用宽砂轮宽砂轮进行横向切入磨削的方法。进行横向切入磨削的方法。采用这种磨削形式磨外圆时，砂轮宽度比工件的磨采用这种磨削形式磨外圆时，砂轮宽度比工件的磨削宽度大。磨削时，工件不需作纵向往复运动，砂轮以削宽度大。磨削时，工件不需作纵向往复运动，砂轮以缓慢的速度连续或间断地向工件径向作横向进给运动，缓慢的速度连续或间断地向工件径向作横向进给运动，直到磨去全部余量。直到磨去全部余量。特点：横磨法因砂轮宽带大，特点：横磨法因砂轮宽带大，一次行程就可以完成磨削加工一

14、次行程就可以完成磨削加工过程，所以生产效率高，适用过程，所以生产效率高，适用于磨削长度短、刚性好、精度于磨削长度短、刚性好、精度低的外圆表面。但横磨时，工低的外圆表面。但横磨时，工件与砂轮的接触面积大，磨削件与砂轮的接触面积大，磨削力大，发热量大而集中，所以力大，发热量大而集中，所以易影响工件的表面质量。易影响工件的表面质量。三、普通内圆磨床三、普通内圆磨床（2）内圆磨削）内圆磨削 内圆磨削是用砂轮外圆周面来磨削工件的内圆磨削是用砂轮外圆周面来磨削工件的各种内孔（包括圆柱形通孔、盲孔、阶梯孔及各种内孔（包括圆柱形通孔、盲孔、阶梯孔及圆锥孔等）和端面，它可以在专用的内圆磨床圆锥孔等）和端面，它可

15、以在专用的内圆磨床上进行，也能在具备内圆磨头的万能外圆磨床上进行，也能在具备内圆磨头的万能外圆磨床上实现。上实现。这种磨削方式按照这种磨削方式按照工件工件与与砂砂轮的轮的相互相互运动关运动关系有下列三种：系有下列三种：纵磨法磨内孔纵磨法磨内孔切入法磨内孔切入法磨内孔磨端面磨端面磨端面磨端面 工件工件夹夹持在工作持在工作头上头上，并并作固定位置作固定位置回转运回转运动动，砂，砂轮轮在心在心轴上转动轴上转动，并在并在孔孔内内作作往复运动往复运动。此此种种方式最常使用。方式最常使用。适用于：适用于：小批量生产小批量生产平面磨床的几种类型及其磨削运动a)卧轴矩台平面磨床 b)立轴矩台平面磨床c)卧轴圆台平面磨床面积 d)立轴圆台平面磨床 矩形工作台矩形工作台 按照工作台形状不同按照工作台形状不同 圆形工作台圆形工作台 卧轴矩台平面磨削卧轴矩台平面磨削 用于长形平面加工用于长形平面加工 卧轴圆台平面磨削卧轴圆台平面磨削 用于小件加工用于小件加工 立轴矩台平面磨削立轴矩台平面磨削 常用常用于齿轮于齿轮面、推力面、推力垫垫圈、汽缸圈、汽缸盖平面盖平面磨削。磨削。立轴圆台平面磨削立轴圆台平面磨削 适于大件加工适于大件加工