机械制造基础ch08磨削加工

发布时间:2021-09-24 21:57:33

西南石油大学
机电工程学院
第八章 磨削加工

Chapter 8 磨削加工
主要内容:
1、 砂轮特性及选择 2 、磨削运动与磨削过程 3 、磨削加工机床 4 、光整加工与超精加工

Chapter 8 磨削加工
第一节 砂轮的特性及选择 第二节 磨削运动与磨削过程 第三节 磨削加工机床 第四节 光整加工与超精加工

第一节 砂轮的特性及选择
磨削:用带有磨粒的工具来对工件进行加工的方法。 砂轮:是由结合剂将磨料颗粒粘结而成的多孔体 砂轮的特性:磨料、粒度、结合剂、硬度和组织。

图8-1 砂轮的构造 1-砂轮 2-结合剂 3-磨粒 4-磨屑 5-气孔 6-工件

第一节 砂轮的特性及选择
一、磨料T8-1 刚玉系
磨料 碳化物系 超硬磨料系

表8-1 常用磨料的代号、特性及适用范围

系 列

名称

刚 玉

棕刚玉

代号①
GZ(A)

白刚玉 GB(WA)

碳 化 物

黑碳化 硅

TH(C)

绿碳化 硅

TL(GC)



硬 人造金 磨 刚石

JR



立方氮 化硼

CBN

主要 成分 Al2O3 TiO2 Al2O3
SiC
SiC
C
BN

颜色

性能

棕褐色

硬度较低,韧性较 好,价廉

白色

较GZ硬度高,磨粒 锋利,韧性差,价 格较高

黑色 带光泽

比刚玉类硬度高、 导热性好、但韧性 差

绿色 较TH硬度高、导热 带光泽 性好、韧性较差

白色

淡绿黑 色

硬度最高,韧性最 差,价格昂贵

硬度仅次于JR,韧
棕黑色 性较JR好,与铁元
素亲和好

适用范围
磨削碳素钢、合金钢、 可锻铸铁与硬青铜 磨削淬硬的高碳钢,合 金钢、高速钢、磨削薄 壁零件,成形零件
磨削铸铁和黄铜
磨削硬质合金、宝石、 光学玻璃
磨削硬质合金、光学玻 璃、宝石、陶瓷等高硬 度材料
磨削高钒高速钢等难加 工材料

二、粒度 粒度表示磨料颗粒的尺寸大小。
1.颗粒的最大尺寸大于40μ m的磨料,其粒度 号数就是该种颗粒能通过的筛子的网号。网号 就是每英寸(25.4mm)长度上筛孔的数目。
粒度号数越大,颗粒尺寸越小。
2.颗粒尺寸小于40μm的磨料用显微镜分析法
来测量,其粒度号数即该颗粒最大尺寸的微米 数。

结合剂的作用是将磨粒粘合在一起, 使砂轮具有必要的形状和强度。
陶瓷、树脂、橡胶 T8-2

表8-2 结合剂的种类及用途

种类 代号

性能

用途

陶 瓷

V

无机结合剂。耐热性、耐腐蚀性好(不 怕水、油,普通的酸、碱)。砂轮中气 孔率大,不易堵塞。较脆,不能承受大 的冲击力和振动,不能承受大的侧面推 力。弹性差,磨粒退让性差。

除薄片砂轮外,能制成各 种粒度,硬度、组织,各 种形状和尺寸的砂轮。最 常用

树 脂

B

有机结合剂。强度高,弹性好,砂轮退 让性好。自锐性好,具有一些抛光作用 。耐热性差,耐腐蚀性差(切削液中含 碱量不能超过15%,潮湿环境将使砂轮 强度降低),砂轮存放期不能超过一年

磨窄槽、切断用的薄片砂 轮。高速磨削砂轮。磨削 钢坯、钢板用重负荷荒磨 砂轮。精磨、抛光用砂轮

橡 胶

有机结合剂。强度高,弹性更好,砂轮 切断用薄片砂轮、精磨用

R 退让性好。耐热性很差,不耐油。气孔 砂轮,无心磨用的导轮,

率小,易堵塞

抛光成形面用的砂轮

金 属

M

青铜结合剂。强度最高,型面保持性好 ,磨耗小,自锐性差

适用于金刚石砂轮

四、硬度 砂轮的硬度是指磨粒在磨削力作用下,
从砂轮表面脱落的难易程度。 砂轮硬 磨粒难以脱落; 砂轮软 磨粒容易脱落。
自锐性:砂轮自行推陈出新,保持其自身锋锐的 能力。
砂轮的硬度主要由结合剂的粘结强度 决定,而与磨粒本身的硬度无关。T8-3

表8-3硬度分级、代号

大级 超软



中软



中硬



超 硬





小级

超软

软软 12

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

GB2484 -83

CR

R 1

R2

R3

ZR 1

ZR 2

Z1

Z2

ZY 1

ZY 2

ZY 3

Y1

Y2

CY





ISO525 -75

D

E

F

G

H

J

K

L

M

N

P

Q

R

S

T

Y

五、组织 砂轮的组织是指磨粒在砂轮中占有的体积
百分数(即磨粒率)。反应了磨粒、结合剂、气 孔三者之间的比例关系。
紧密(0-3)、中等(4-7)、疏松(8-14) T8-4

表8-4砂轮组织及选用

级别

紧密

中等

疏松

组织号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

磨粒占

砂轮 体积比

62

60

58

56

54

52

50

48

46

44

42

40

38

36

34

%

适用范 围

重负荷精密成形 磨削、断续磨削 或自由磨削

一般磨削、刀具 刃磨、内、外圆 磨削等

接触面积大的*面磨 削及磨削薄壁零件等

热敏材 料及韧 性大的 金属

六、砂轮的形状、代号和标志
标志:形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组 织号、结合剂、线速度
P 400×50×203 WA 60 ZR1 5 V 40

七、砂轮要素的选择
1.磨削硬材料,应选择软的、粒度号大的砂轮。 2.磨削软材料,应选择硬的、粒度号小的、组织号大的 砂轮。 3.粗磨选择粒度号小、软的砂轮。 4.精磨时要选择粒度号大、硬的砂轮 5.大面积磨削或薄壁件磨削时应选择粒度号小、组织号 大、软的砂轮。 6.所磨材料软而韧时,最好采用组织号大于8的疏松砂 轮。 7.成形磨削时应选择粒度号大、组织号小、硬的砂轮, 易于保证砂轮的廓形,降低加工误差。

第二节 磨削运动与磨削过程
F8-2
1.主运动 2.进给运动 (1)背向进给运动fp (2)轴向进给运动ff (3)圆周(直线)进给运动vw

图8-2 磨削运动 (a)外圆磨削 (b)内圆磨削 (c)*面磨削

二、磨削过程
1、砂轮的形貌 2、磨削过程分析 3、磨削力(Fp 大) 4、磨削阶段(初磨、稳定、清磨) 5、磨削温度 6、砂轮的磨损与修整

三、磨削表面质量 1、
磨削的表面粗糙度是由砂轮上的磨粒在工 件表面上形成的残留面积和工艺系统振动所引 起的振纹所组成的。 2、表面烧伤 3、表面残余应力
残余应力是由相变应力、热应力和塑变应 力合成的。

第三节 磨削加工机床
磨床的主要类型:
1、外圆磨床:万能、普通、 2、内圆磨床:普通、无心、 3、*面磨床:卧式矩台、立轴矩台、卧轴圆台、立轴圆台*面
4、工具磨床:工具曲线磨床、钻头沟槽磨床、丝锥沟槽磨床等 5、刀具刃具磨床:包括万能工具磨床、拉刀刃磨床、滚刀刃磨
6、各种专门化磨床:如曲轴磨床、凸轮轴磨床、花键轴磨床、 活塞环磨床、齿轮磨床、 7、其它磨床:珩磨机、研磨机、抛光机、超精加工机床、砂轮 机等。

图8-3 M1432A型万能外圆磨床外形图 1-床身;2-头架;3-工作台;4-内圆磨具;6-尾座

a,b,d 纵向磨削法 c 横向磨削法 图8-4 M1432A型万能外圆磨床典型加工示意图

图8-5*面磨床磨削方法

图8-6无心外圆磨削的加工示意图

图8-7 普通内圆磨床的磨削方法

图8-8 砂带磨削的几种形式 1-工件 2-砂带 3-张紧轮 4-接触轮
5-承载轮 6-导轮 7-成形导向板

图8-9 砂带的结构 1-基体 2-底胶 3-复胶 4-磨粒

第四节 光整加工与超精加工
一、珩磨(hone)
1、珩磨加工原理
珩磨是利用带有磨条 (油石)的珩磨头对孔进行 光整加工的方法。。

2、珩磨特点及应用
①生产率较高。珩磨时有多个磨条同时工作,并且经常连续变化 切削方向,能较长时间保持磨粒锋利,所以珩磨的效率较高。
②珩磨可提高孔的表面质量、尺寸和形状精度,但不能提高孔的 位置精度。
③珩磨表面耐磨损。已加工表面有交叉网纹,利于油膜形成,润 滑性能好,磨损慢。
④不宜加工有色金属。为避免磨条堵塞。
⑤珩磨头结构较复杂。
珩磨主要用于孔的光整加工,加工范围很广,能加工直径为 5~500mm或更大的孔,并且能加工深孔。

二、研磨
1、研磨加工原理
研磨是利用附着或压嵌在研具表面的磨粒,借助于研具 与工件在一定压力下的相对运动,从工件表面切下极细微的 切屑,以求得到精密表面的加工方法。研磨精度可达IT7~ IT6,粗糙度可降低到Ra0.006~0.2。
按研磨剂的成份不同,可分为机械研磨和化学研磨。按使 用的研具不同,还可分为单件研磨和偶件研磨。按使用研磨 剂的状态不同,再可分为湿研和干研。

2、研磨加工特点
①与珩磨相比,研磨后的表面不但粗糙度更低(Ra0.025左右), 而且可以获得全面的高精度(尺寸、形状和部份位置精度)。
②由于在低速,低压下进行,切削热量小,表面质量更佳。
③研磨不苛求设备的精度条件,在一定程度上能以粗干精,既 适用于单件手工生产,也适用于成批机械化生产。
④工件被研表面上易残留有磨粒,影响工件使用寿命和光学特 征,飞散的磨粒和研磨液将加速机床运动构件的磨损,生产率 比珩磨低。

三、超精加工
超精加工是在良好的润滑冷却条件下,采用细颗粒的油 石,施以较低的压力,作快而短促的往复振动,对低速旋转 的工件表面进行光整加工的方法。
超精加工的运动参数是:
f—油石往复振动的频率,一般取1000~1400str/min A—油石往复振动的振幅,粗超3~5mm,精超1 ~ 3mm S—纵向往复走刀量,粗超1mm/r,精超0.2mm/r v2—工件圆周速率,一般取6 ~ 30m/min。
超精加工后的表面,磨痕呈交叉网路状,其耐磨性比珩 磨的更高一些。

本章 结 束

作业
1.什么是砂轮的硬度? 应如何选择? 2.磨削与其他切削加工相比有什么特点?为什么磨削能获 得高的尺寸精度和较小的表面粗糙度? 3.何谓磨削的表面烧伤?如何避免表面烧伤现象的产生? 4.无心磨削有何特点? 无心磨削时如何提高工件的圆度? 5.试述砂带磨削的特点。 6.珩磨加工为什么可以获得较高的精度和较小的表面粗糙 度? 7.试述提高磨削效率的途径。


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