讲课用机械制造工艺基础——磨削.ppt
第九章 磨 削,9.1 概述 9.2 砂轮 9.3 外圆磨床与磨削方法 9.4 平面磨床与磨削方法 9.5磨削的工艺特点与磨削实例,第2节 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,砂轮的的特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸、强度（最高工作速度）等7个要素来衡量。,图 2 外圆磨砂轮,1、磨料,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、 碳化物系、高硬磨材料 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,粒度是指磨料颗粒尺寸的大小程度。 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。 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,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,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。 硬度高，磨粒不易脱落。砂轮软，磨粒容易脱落。 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,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,砂轮组织的疏密，影响磨削加工的生产效率和表面质量。 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，适用于成形磨削和精密磨削。,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,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。,表9-1 常用砂轮类型、形状、代号、和用途,7、强度,砂轮的强度是指在惯性力作用下，砂轮抵抗破碎的能力。 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,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-尺寸-磨料-粒度-硬度-组织-结合剂-安全线速度 。 尺寸标记顺序为：外径X厚度X内径。,例：,砂轮1300x50x75A60L5V35m/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（敲击试验）图,图7,2、砂轮的平衡,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8 车削修整砂轮示意图 图9 金刚石滚轮修整成形砂轮,普通外圆磨床,万能外圆磨床,无心外圆磨床,内圆磨床,无心内圆磨床,平面磨床,工具磨床,曲轴磨床,螺纹磨床,研磨机,抛光机,砂轮机,§3-2 M1432A型万能外圆磨床,（一）机床的布局和用途,一、机床的总布局,二、机床的用途,三、主要技术参数,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Ra1.250.08µm之间。,1、工艺范围,2、加工精度,主参数为：最大磨削直径为320mm。,工作台 由上下两层组成。上工作台可绕下工作台在水平面内回转一个角度（±10°），用以磨削锥度不大的长圆锥面；上工作台的上面装有头架和尾座，它们随着工作台一起，沿床身导轨作纵向往复运动。,工作台,床身 磨床的基础支承件，作用是支承各主要部件，使它们在工作时保持准确的位置。床身内部用作液压油的油池。,床身,头架 用于安装及夹持工件并带动工件旋转。在水平面内可逆时针方向旋转90°。,头架,内圆磨具,内圆磨具 用于支承磨内孔的砂轮主轴，内圆磨具主轴由单独的电机驱动。,砂轮架 装在滑鞍上，用于支承并传动高速旋转的砂轮主轴。当需磨削短圆锥面时，砂轮架可在水平面内调整至一定角度位置（±30°）。,砂轮架,尾座,尾座 和头架的前顶尖一起支承工件。,滑鞍及横向进给机构,横向进给手轮,滑鞍及横向进给机构 转动横向进给手轮，可以使横向进给机构带动滑鞍及其上的砂轮架作横向进给运动。,退回,砂轮,纵向进给手轮,换向挡块,退出,磨削外圆柱面,偏转工作台：磨削锥度不大的长圆锥面,偏转砂轮架：磨削锥度大的长圆锥面,转动头架：磨削圆锥面,内圆磨具：磨削圆锥孔,主要用于磨削内外圆柱面、内外圆锥面、阶梯轴轴肩、端面、圆角等。,（1）外圆磨削,外圆磨削是用砂轮外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、球面和特殊形状的外表面等。,外圆磨削加工的各种方式,万能外圆磨床的切削运动 (1) 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 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。n。 v。= （m/s） 1000x60 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） 1000,Dw工件直径，mm；,nw 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：, 纵向磨削法 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。,特点：纵磨法每次的横向进给量小，磨削力小，散热条件好，并且能以“光磨”的次数来提高工件的磨削或表面质量，因而加工精度和表面质量较高，但生产效率低，是目前生产中使用最广泛的一种磨削方法。, 切入磨削法（或横向切入法） 用宽砂轮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，直到磨去全部余量。,特点：横磨法因砂轮宽带大，一次行程就可以完成磨削加工过程，所以生产效率高，适用于磨削长度短、刚性好、精度低的外圆表面。但横磨时，工件与砂轮的接触面积大，磨削力大，发热量大而集中，所以易影响工件的表面质量。,三、普通内圆磨床,（2）内圆磨削,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、阶梯孔及圆锥孔等）和端面，它可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实现。,这种磨削方式按照工件与砂轮的相互运动关系有下列三种：,纵磨法磨内孔,切入法磨内孔,磨端面,磨端面, 工件夹持在工作头上，并作固定位置回转运动，砂轮在心轴上转动，并在孔内作往复运动。此种方式最常使用。,适用于：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 按照工作台形状不同 圆形工作台, 卧轴矩台平面磨削 用于长形平面加工, 卧轴圆台平面磨削 用于小件加工, 立轴矩台平面磨削 常用于齿轮面、推力垫圈、汽缸盖平面磨削。, 立轴圆台平面磨削 适于大件加工,
