电子课件磨工工艺与技能训练第二版A021268第一章

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1、第一单元 磨削的基本知识课题一磨床简介课题一磨床简介课题二磨床的润滑和保养课题二磨床的润滑和保养课题三砂轮课题三砂轮课题四课题四 磨削原理磨削原理课题五磨削用量的概念课题五磨削用量的概念课题六切削液课题六切削液课题一课题一磨床简介磨床简介一、磨床的种类和型号一、磨床的种类和型号磨床的种类很多，按用途和工艺方法不同，大致可分为外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、刀具磨床和专门化磨床等。图1-1 所示为常用万能外圆磨床。图1-1万能外圆磨床1-变速机构2-头架3-拨盘4-顶尖5-拨杆6-内圆磨具7-喷嘴8-支架9-砂轮10-横向进给手轮11-砂轮架12-尾座套筒13-尾座14-砂轮架快速进给手柄15-上

2、工作台16-下工作台17-挡铁18-手轮19-床身一、磨床的种类和型号一、磨床的种类和型号磨床的通用特性代号位于型号第二位，见表1-1，如型号MB1432A中的B表示半自动万能外圆磨床。二、磨床主要组成部分的名称和用途二、磨床主要组成部分的名称和用途磨床主要由床身、工作台和砂轮架等部件组成，不同组系的磨床各有其结构特点。以最常用的万能外圆磨床为例，主要部件除上述之外，还有头架、尾座、内圆磨具（见图1-1）和液压系统。万能外圆磨床的结构及作用见表1-2。二、磨床主要组成部分的名称和用途二、磨床主要组成部分的名称和用途二、磨床主要组成部分的名称和用途二、磨床主要组成部分的名称和用途三、磨床液压传动

3、的基本概念三、磨床液压传动的基本概念磨床工作台的往复运动采用液压传动，它可以使磨床工作台往复运动平衡并可实现较大范围内的无级变速。图1-2a 所示为磨床工作台纵向往复液压传动系统，其工作原理如下：当电动机带动齿轮泵2运转时，输出的压力油经节流阀4、换向阀5 进入液压缸6的左腔，从而推动活塞带动工作台7向右运动，液压缸右腔的低压油返回油箱。改变换向阀的位置（见图1-2b），则高压油进入液压缸的右腔，工作台向左运动。转动节流阀，可调节工作台的运动速度。传动系统的压力由溢流阀3调节。三、磨床液压传动的基本概念三、磨床液压传动的基本概念图1-2工作台纵向往复液压传动系统1-过滤器2-齿轮泵3-溢流阀4

4、-节流阀5-换向阀6-液压缸7-工作台返回课题二课题二磨床的润滑和保养磨床的润滑和保养一、磨床的润滑一、磨床的润滑良好的保养和润滑有利于延长磨床的使用寿命，保持磨床的精度和可靠性。润滑的目的是减少磨床摩擦面和机构传动副的磨损，并提高机构工作的灵敏度。二、磨床的保养二、磨床的保养磨床的日常保养很重要，要正确操作磨床，防止产生磨床故障，导致损坏机床或降低机床精度。磨床保养的要点如下：1合理操作磨床，不损坏磨床部件、机械结构。2工作前后须清理机床，检查磨床部件、机械结构、液压系统、冷却系统是否正常，并及时修理，排除磨床故障。3在工作台上调整头架、尾座位置时，须擦净其连接面，并涂润滑油后移动头架或尾座

5、。保护工作台、头架、尾座连接间的有关机床精度。4人工润滑的部位应按规定加注油类，并保证一定的油面高度。二、磨床的保养二、磨床的保养5定期冲洗冷却系统，合理更换切削液。处理废切削液应符合环保要求。6高速滚动轴承的温升应低于60。7不同精度等级和参数的磨床与加工工件的精度和尺寸参数要相对应，以保持机床精度。8磨床敞开的滑动面和机械机构须涂油防锈。9不碰撞或拉毛机床工作面和部件。磨床运转500h后需进行一次一级保养。一级保养工作以操作人员为主，维修人员配合进行。一级保养常用工具有一字旋具、十字旋具、活扳手、呆扳手、内六角扳手、整体扳手、成套套筒扳手和锁紧扳手等。三、磨床一级保养的内容及要求三、磨床一

6、级保养的内容及要求下面以万能外圆磨床为例介绍磨床一级保养的内容及要求，见表1-3。三、磨床一级保养的内容及要求三、磨床一级保养的内容及要求返回课题三课题三砂轮砂轮一、砂轮的结构一、砂轮的结构砂轮的结构如图1-3 所示，它由磨粒、结合剂和孔隙（气孔）三个要素组成。图1-3 砂轮的结构二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素砂轮的特性主要由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、强度、形状和尺寸、最高工作速度等要素衡量。各种特性的砂轮都有其适用的范围，需按照具体的磨削要求合理地选择。1 磨料磨料二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素2粒度粒

7、度粒度是磨粒大小的量度。根据国家标准固结磨具 用 磨 料 粒 度 组 成 的 检 测 和 标 记 第 1部 分（GB/T2481.1-1998）对磨粒尺寸的分级标记，粒度用37个粒度代号表示。二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素3结合剂结合剂结合剂是将磨粒粘固成砂轮的材料。结合剂的种类及其性质影响砂轮的硬度、强度。常用的结合剂分为有机结合剂和无机结合剂两大类。其中无机结合剂常用的是陶瓷结合剂（V），有机结合剂常用的是树脂结合剂、橡胶结合剂两种。结合剂的种类、成分及特点见表1-6。二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素二、砂轮

8、的特性要素二、砂轮的特性要素4硬度硬度砂轮的硬度是指结合剂黏结磨粒的牢固程度，也表示磨粒在磨削力的作用下从砂轮表面脱落的难易程度。磨粒不易脱落的砂轮称为硬砂轮；反之，则称为软砂轮。二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素5组织组织砂轮的组织是表示其内部结构松紧程度的参数，其与磨粒、结合剂、气孔三者的体积比例有关。砂轮组织的代号是以磨粒占砂轮体积的百分比来划分的，共15个代号，以0 号为基准（62），之后磨粒体积每减少2组织号增加一号，以此类推，见表1-8。二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素6形状和尺寸形状和尺寸常用砂轮与砂瓦

9、的名称、代号、形状及用途见表1-9。二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素二、砂轮的特性要素7最高工作速度最高工作速度砂轮高速旋转时，砂轮上任一部分都受到很大的离心力作用，如果砂轮没有足够的回转强度，就会爆裂而引起严重事故。砂轮上的离心力与砂轮线速度的平方成正比，所以，当砂轮线速度增大到一定数值时，离心力就会超过砂轮回转强度允许的范围，砂轮就要爆裂。因此，砂轮的最大工作线速度必须标注在砂轮上，以防止使用时发生事故。三、砂轮的代号三、砂轮的代号根据磨具标准G2484-2006的规定，砂轮各特性参数以代号的形式表示，书写顺序示例如下：四、砂轮的选

10、择四、砂轮的选择1磨料的选择磨料的选择磨料按工件材料及其热处理方法选择，磨料本身的硬度与工件材料的硬度应相对应。一般的选择原则：工件材料为一般钢材，可选用棕刚玉；工件材料为淬火钢、高速钢，可选用白刚玉或铬刚玉工件材料为硬质合金，则可选用人造金刚石或绿色碳化硅；工件材料为铸铁、黄铜，则选用黑色碳化硅。表1-10可供选择磨料时参考。四、砂轮的选择四、砂轮的选择四、砂轮的选择四、砂轮的选择2粒度的选择粒度的选择粒度按工件表面粗糙度和加工精度选择。细粒度的砂轮可磨出细的表面；粗粒度的砂轮则相反，但由于其颗粒粗大，砂轮的磨削效率高。一般常用的粒度是F46F80。粗磨时选用粗粒度砂轮，精磨时选用细粒度砂轮

11、。表1-11 可供选择时参考。四、砂轮的选择四、砂轮的选择3砂轮硬度的选择砂轮硬度的选择砂轮硬度是衡量砂轮自锐性的重要指标。磨削过程中，磨粒逐渐由锐利而变钝，部分钝化了的磨粒继续工作，作用在磨粒上的压力就会不断增大，当压力增大到一定数值时，有的磨粒会自行崩碎而形成新的刃口；当压力超过结合剂的黏结力时，磨粒会自行脱落。钝化了的磨粒自行崩碎或脱落使砂轮保持锐利的特性称为自锐性。较软的砂轮有较好的自锐性，可提高砂轮的磨削性能，减小磨削力和磨削热。五、砂轮的安装与拆卸五、砂轮的安装与拆卸砂轮安装前首先要鉴别其外观，常用的陶瓷砂轮是脆性体，受损伤的砂轮不能使用。砂轮的裂纹可用响声法检查。检查时，一手托住

12、砂轮，一手用木锤轻敲听其声音。没有裂纹的砂轮会发出清脆的声音，有裂纹的砂轮则声音嘶哑。有裂纹的砂轮不能使用，以免砂轮工作时爆裂。六、砂轮的平衡六、砂轮的平衡砂轮的平衡程度是磨削的主要性能指标之一。砂轮的不平衡是指砂轮的重心与旋转中心不重合，即由不平衡质量偏离旋转中心所致。1 静平衡的工具静平衡的工具静平衡使用的工具有平衡架、水平仪、平衡心轴和平衡块等。平衡架有圆棒导柱式和圆盘式两种。水平仪由框架和水准器组成。玻璃制造的水准器内盛有液体，留有一个气泡，当测量面倾斜时，气泡偏于高的一侧。常用水平仪的读数精度为0.02mm/1000mm。平衡心轴由心轴、螺母和垫圈组成。心轴两端的等直径圆柱作为平衡时

13、滚动的轴心。六、砂轮的平衡六、砂轮的平衡2静平衡的步骤静平衡的步骤静平衡的步骤见表1-12。一般新安装的砂轮必须进行两次静平衡。第一次平衡后，砂轮安装在机床上进行修整，由于砂轮的外形误差和安装误差，经修整后，原先的平衡被破坏，必须进行第二次平衡。六、砂轮的平衡六、砂轮的平衡六、砂轮的平衡六、砂轮的平衡六、砂轮的平衡六、砂轮的平衡3 容易产生的问题和注意事项容易产生的问题和注意事项（1）调整平衡架时，螺钉应做微量调整。（2）砂轮连同平衡心轴放上平衡架后，应防止砂轮从平衡架上滑下来。（3）转动砂轮时应轻微、缓慢。（4）移动平衡块时应微量移动。（5）随时注意平衡心轴与平衡架导柱保持垂直。（6）砂轮平

14、衡后，平衡块应紧固。（7）不要将砂轮长时间搁置在平衡架上。（8）第二次静平衡必须达到8点以上。七、砂轮的修整七、砂轮的修整1砂轮磨钝的形式砂轮磨钝的形式砂轮磨钝的形式有三种，见表1-13。砂轮在工作一段时间后，其工作表面会钝化。若继续磨削，将加剧砂轮与工件表面的摩擦，工件会烧伤或产生振动波纹，使磨削效率降低，也影响工件的表面质量。因此，应选择适当的时间及时修整砂轮。七、砂轮的修整七、砂轮的修整七、砂轮的修整七、砂轮的修整2砂轮磨钝的过程砂轮磨钝的过程磨削过程中，可将砂轮表面微刃的钝化过程划分为初期、正常、急剧三个阶段。在初期阶段，微刃表面残留的毛刺不断脱落，划伤工件表面；正常阶段，微刃表面的毛

15、刺已消失，微刃为正常切削状态且逐步钝化，这是最佳的磨削阶段，工件的精磨应在此阶段内完成；当微刃锐角完全消失，磨削时发出噪声，即为急剧钝化阶段。七、砂轮的修整七、砂轮的修整3修整砂轮的方法修整砂轮的方法（1）金刚钻笔车削法金刚钻笔是将大颗粒的金刚钻镶焊在特制刀柄上制成的。金刚钻的尖端研成7080的尖角，如图1-6a 所示。七、砂轮的修整七、砂轮的修整图1-6砂轮的修整）金刚钻笔）修整器）金刚钻笔的安装角）修整层局部放大 1-金刚钻2-焊料3-刀柄七、砂轮的修整七、砂轮的修整1）应根据砂轮的直径选择金刚钻颗粒的大小。一般情况下，砂轮直径为100mm以下时，可选0.25克拉（1克拉0.2g）的金刚钻

16、；砂轮直径为300400mm时，选用0.60.8克拉的金刚钻。2）金刚钻的价格昂贵，使用时要检查其焊接是否牢固，以免失落；还应经常检查金刚钻尖角的磨损程度，磨损严重的应修研后使用。修整砂轮时切削液不能间断，以免金刚钻碎裂。七、砂轮的修整七、砂轮的修整3）金刚钻笔的安装角度一般取510，金刚钻的安装高度要低于砂轮中心12mm，且安装要牢固，以防止金刚钻笔振动或扎入砂轮，如图1-6b、c所示。安装时选择金刚钻的尖角对准砂轮。4）根据加工要求选择修整用量。粗磨时，可以增大修整的背吃刀量和纵向进给速度，以获得尖锐的切削刃；精磨时则相反。精修整一般做23次吃刀，然后再在无吃刀的情况下修整一次。七、砂轮的

17、修整七、砂轮的修整（2）其他修整工具介绍金刚石笔是由颗粒较小的碎粒金刚石或金刚粉用结合力强的合金结合而成的。金刚石笔分层状、链状、粉状三种，如图1-7a、b、c所示。滚轮式割刀是由多片渗碳淬火钢的金属圆片装在刀柄上制成的（见图1-7d），常用于整形粗修整。金刚石滚轮磨削法修整装置（见图1-7e、f）主要由传动装置和金刚石滚轮组成。金刚石滚轮一般用电镀法制造而成，常用于成形磨削中。七、砂轮的修整七、砂轮的修整图1-7其他修整工具）层状金刚石笔）链状金刚石笔）粉状金刚石笔）滚轮式割刀）金刚石滚轮）金刚石滚轮磨削法修整装置返回课题四课题四磨削原理磨削原理一、磨削过程一、磨削过程磨削加工实质是工件被磨

18、削的金属表层在无数磨粒磨刃的瞬间挤压、刻划、切削、摩擦抛光作用下进行的。磨粒是不规则的多面晶体，它有很大的楔角。磨粒在砂轮表面的分布是不规则的，一些比较突出、锋利的磨粒切入工件，起切削作用；突出高度较小且钝的磨粒切不下磨屑，只起刻划作用；更钝的、隐附在其他磨粒下面的磨粒则起摩擦抛光作用，如图1-8所示。砂轮工作表面经修整，磨粒会形成一定形状的磨刃。由上所述，可见砂轮磨粒除了切削作用外，还有挤压、刻划、摩擦抛光作用。磨削的关键词是切削、摩擦。一、磨削过程一、磨削过程图1-8磨粒形状及其磨削作用）磨粒及磨刃形状）起切削作用的磨粒）起刻划作用的磨粒）起抛光作用的磨粒二、磨削刀二、磨削刀磨削力是磨削加

19、工时工件材料抵抗砂轮磨削所产生的阻力。磨削力在空间可分解为三个分力（见图1-9）。（1）切削力Fc总切削力在主运动方向上的分力称为切削力。（2）背向力Fp总切削力在垂直于进给运动方向上的分力称为背向力。（3）进给力Ff总切削力在进给运动方向上的分力称为进给力。二、磨削刀二、磨削刀图1-9磨削力三、磨削热三、磨削热磨削热是指在磨削过程中由于被磨削材料层的变形、分离及砂轮与被加工材料间的摩擦而产生的热。磨削热较大，热量传入砂轮、磨屑、工件或被切削液带走。然而砂轮是热的不良导体，因此几乎80的热量传入工件和磨屑，并使磨屑燃烧。磨削区域的高温会引起工件的热变形，从而影响加工精度。严重的会使工件表面烧伤

20、、产生磨削裂纹等缺陷。因此，磨削时应特别注意对工件的冷却和减少磨削热，以减小工件的热变形，防止工件表面烧伤和产生磨削裂纹。影响磨削热的因素是被磨材料的硬度、磨削用量和砂轮特性。返回课题五课题五磨削用量的概念磨削用量的概念一、磨削的基本运动一、磨削的基本运动在磨削过程中，为了切除工件表面多余的金属，必须使工件和刀具做相对运动。图1-10所示为外圆磨削、内圆磨削和平面磨削的运动。图1-10磨削的运动）外圆磨削）内圆磨削）平面磨削1-主运动2、3、4-进给运动一、磨削的基本运动一、磨削的基本运动1 磨削运动的分类磨削运动的分类磨削运动分为主运动和进给运动两种。（1）主运动直接切除工件上的金属使之变为

21、切屑，形成新表面的运动称为主运动。图1-10中的1即砂轮的旋转运动，它是磨削的主运动。主运动速度高，要消耗大部分的机床动力。（2）进给运动使新的材料不断地投入磨削，以逐渐切出整个工件表面的运动称为进给运动。图1-10中的2、3、4均为进给运动，视磨削方式的不同，其运动方式有所区别。一、磨削的基本运动一、磨削的基本运动2 不同磨削方式的进给运动不同磨削方式的进给运动（1）外圆磨削的进给运动是工件的圆周进给运动、工件的纵向进给运动和砂轮的横向吃刀运动。（2）内圆磨削的进给运动与外圆磨削的相同。（3）平面磨削的进给运动是工件的纵向（往复）进给运动、砂轮或工件的横向进给运动和砂轮的垂直吃刀运动。二、磨

22、削用量二、磨削用量磨削用量是用来表示磨削加工中主运动及进给运动参数的速度或数量。主运动的磨削用量为砂轮圆周速度，磨削的进给量有些区别，现讲解外圆磨削的磨削用量。外圆磨削的磨削用量包括砂轮圆周速度vs、工件圆周速度vw、纵向进给量f、背吃刀量ap，如图1-11 所示。二、磨削用量二、磨削用量图1-11 磨削用量二、磨削用量二、磨削用量1 砂轮圆周速度砂轮圆周速度二、磨削用量二、磨削用量2 工件圆周速度工件圆周速度二、磨削用量二、磨削用量3纵向进给量纵向进给量工件每转一周相对于砂轮在纵向的位移称为纵向进给量（见图1-11），其计算公式为：二、磨削用量二、磨削用量4背吃刀量背吃刀量返回课题六课题六切

23、削液切削液一、切削液的作用一、切削液的作用合理选用切削液，可以减小磨削过程中的摩擦，降低磨削热，提高已加工面质量。切削液的主要作用为冷却、润滑、清洗和防锈。1冷却作用冷却作用切削液一方面减小磨屑、砂轮、工件间的摩擦，减少切削热的产生；另一方面带走绝大部分磨削热，使磨削温度降低。一、切削液的作用一、切削液的作用2润滑作用润滑作用切削液能渗透到磨粒与工件的接触面之间，黏附在金属表面形成润滑膜，以减小摩擦，从而延长砂轮的使用寿命，减小工件表面粗糙度值。3 清洗作用清洗作用切削液可将黏附在机床、工件、砂轮上的磨屑和磨粒冲洗掉，防止划伤已加工表面，减少砂轮的磨损。一、切削液的作用一、切削液的作用4防锈作

24、用防锈作用切削液能保护机床、工件、砂轮不受周围介质（如空气、水分和手汗等）的影响而腐蚀。防锈作用的强弱取决于切削液本身的成分和添加剂的作用。例如，油比水溶液的防锈能力强，加入防锈添加剂可提高防锈能力。二、切削液的种类二、切削液的种类磨削时使用的切削液可分为水溶液、乳化液和油类三大类。1水溶液水溶液2乳化液乳化液乳化液是乳化油和水的混合体。乳化油由矿物油和乳化剂配制而成。乳化剂的分子有两个头，一端向水，一端向油，把油和水连接起来，形成以水包油的乳化液。乳化液具有良好的冷却作用，若再加入一定比例的油性添加剂和防锈剂，则可成为既能润滑又可防锈的乳化液。二、切削液的种类二、切削液的种类3油类油类油类切

25、削液主要成分是矿物油。矿物油的油性差，不能形成牢固的吸附膜；润滑能力差，在磨削时须加入极压添加剂，即成为极压机械油。它常用于螺纹磨削和齿轮磨削。极压切削油配方见表1-14。二、切削液的种类二、切削液的种类三、切削液的使用三、切削液的使用切削液的冷却方式分为外冷却和内冷却两种。目前常用外冷却法，切削液浇注在砂轮与工件接触处，但切削液不能全部进入磨削区域。图1-12a所示为磨床的冷却系统，为外冷却式，它由管道1、沉淀盒2、泵3、水箱4和喷嘴5等组成。浇注的切削液经工作台流回水箱，循环使用。使用切削液时应注意以下几个问题：三、切削液的使用三、切削液的使用图1-12外圆磨床冷却系统及冷却方式）磨床的冷

26、却系统）切削液的浇注方式）一般水箱）改良水箱）固定式磁性过滤器 1-管道2 沉淀盒3-泵4-水箱5-喷嘴三、切削液的使用三、切削液的使用1切削液应直接浇注在砂轮与工件接触的部位，如图1-12b所示，这样才能将这个区域所产生的磨削热导出，降低磨削区域的温度，防止工件热变形和表面烧伤。2切削液流量应充足，并应均匀地喷射到整个砂轮磨削宽度上，以达到良好的冷却效果。3切削液应有一定的压力注入磨削区域，以达到良好的清洗作用，防止磨屑在磨削区域堵塞砂轮表面。4合理配置挡水板，防止切削液飞溅出磨床。5水箱中切削液要保持一定的液面高度。三、切削液的使用三、切削液的使用6切削液应经常保持清洁，尽量减少切削液中磨屑和磨料碎粒的含量，变质的切削液要及时更换，超精密磨削时可以采用专门的过滤装置。7切削液的液流要保持通畅，防止液流在通道中被磨屑堵塞，堵塞的磨屑要及时清除。8不要把其他杂物带入水箱中。9在夏天，特别要注意防止乳化液锈蚀工件和磨床工作台表面，乳化液的质量分数可取高些。三、切削液的使用三、切削液的使用10防止切削液溅入眼中，特别要防止切削液中的亚硝酸钠入口或吸入肺中，保护身体健康。11树立环保意识，操作者绝不能使废乳化液直接流入下水道中。返回