磨削加工17341.ppt

第七章 磨削加工,磨削是用带有磨粒的工具对工件进行加工的方法。,磨削是用于零件精加工和超精加工的切削加工方法。 尺寸精度可达IT5IT6。 表面粗糙度能达到0.80.04.,砂轮 ： 磨料结合剂+气孔 砂轮特性决定于五要素： 磨料、粒度、结合剂、硬度和 组织。,1、 磨具的特性与选用,杯形砂轮,碗形砂轮,筒形砂轮,蝶形砂轮,平形砂轮,一、磨料 锋利的形状、高硬度和热硬性、适当的坚韧性 1、刚玉系（主要成份Al2O3） 棕刚玉（A）：硬度低，韧性较好，廉价。磨碳素钢、合金钢、可锻铸铁 白刚玉（WA）：硬度高，韧性差，磨粒锋利，价格高。磨淬火钢、高速钢、 高碳钢,2、碳化物系（主要成份碳化硅、碳化硼） 黑色碳化硅(C): 比刚玉类硬度高，导热性好，韧性差。磨铸铁、黄铜等脆材 绿色碳化硅(GC)：比C硬度高，导热性好，但韧性差。磨Y合金、陶瓷、玻璃等,3、超硬磨料 人造金刚石（D）：硬度最高，耐热性较好，韧性最差，价格昂贵。 立方氮化硼（CBN）：硬度仅次于D，韧性较D好，与铁元素亲和好。,二、粒度 砂轮中磨粒尺寸的大小。 1）以其能通过的那一号筛网的网号来表示磨料的粒度，粒度号为4-240，粒度号越大，颗粒尺寸越小，如60 2）微粉：以实测到的最大尺寸，并在前面冠以“F”的符号来表示。其粒度号为F63-F0.5，如F7，表示此种微粉的最大尺寸为75um，粒度号越小，则微粉的颗粒越细。 粗磨用颗粒较粗的砂轮，以提高生产效率；精磨用颗粒直 径较小的砂轮，以减小已加工表面粗糙度值。 当工件材料软，塑性大，磨削面积大时，采用粗粒度，以免堵塞砂轮烧伤工件。 成形磨削和高速磨削时应选用细粒度砂轮。,三、结合剂 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。 1、陶瓷结合剂（V）：化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉，占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜 高速，线速度一般为35m/s。 2、树脂结合剂（B）：强度高弹性好，耐冲击，适于高速磨或 切槽切断等工作，但耐腐蚀耐热性差 (300)，自锐性好。 3、橡胶结合剂（R）：强度高弹性好，耐冲击，适于抛光轮、 导轮及薄片砂轮，但耐腐蚀耐热性差(200)，自锐性好。 4、金属结合剂（M）：青铜、镍等，强度韧性高，成形性好， 但自锐性差，适于金刚石、立方氮化硼砂轮。,四、硬度 指砂轮工作时磨粒在外力作用下从其表面脱落的难易程度。也反映磨粒与结合剂的粘固程度。 取决于结合剂的结合能力及所占比例，与磨料硬度无关。 硬度高，磨料不易脱落；硬度低，自锐性好。 分7大级(超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬)，16小级,砂轮硬度选择原则： 1. 磨削硬材，选软砂轮；磨削软材，选硬砂轮； 2. 磨导热性差的材料，不易散热，选软砂轮以免工件烧伤； 3.砂轮与工件接触面积大时，选较软的砂轮； 4.成形磨精磨时，选硬砂轮；粗磨时选较软的砂轮。,五、组织 反映砂轮中磨料、结合剂和气孔三者体积的比例关系， 即砂轮结构的疏密程度，分紧密、中等、疏松三类13级。 1）紧密组织成形性好，加工质量高，适于成形磨、精密磨和强力磨削。 2）中等组织适于一般磨削工作，如淬火钢、刀具刃磨等。 3）疏松组织不易堵塞砂轮，适于粗磨、磨软材、磨平面、内 圆等接触面积较大时，磨热敏性强的材料或薄件,六、砂轮的标志方法 按GB248484规定，标志顺序如下：磨具形状、尺寸、磨 料、粒度、硬度、组织、结合剂和最高线速度。,砂轮标志方法示例如下： PB 4004060 A 60 L 5 B 35 形状代号薄片 外经D400mm 厚度H40mm 内径d60mm 磨料（棕刚玉） 60号粒度 硬度中软2 5号组织 树脂结合剂 最高工作线速度（m / s）,杯形砂轮,碗形砂轮,筒形砂轮,蝶形砂轮,平形砂轮,表4 砂轮的形状与代号,砂轮表面磨粒的外露部分形成参差分布的棱角，每一棱角相 当于具有负前角的微小刀刃，随着砂轮的高速旋转，无数的微 刃以极高的速度从工件表面切下一条条极细微的切屑，从而形 成了残留面积极小的光滑加工表面。 磨削加工与车、铣削加工比较，具有以下特点： 1）具有很高的加工精度和很小的表面粗糙度值。加工精度通常可达IT6IT5，表面粗糙度值一般为Ra0.80.01m。,下一页 返回,七、磨削加工特点,2)砂轮磨料具有很高的硬度和耐热性，因此，能够磨削一些硬度 很高的金属和非金属材料，如淬火钢、硬质合金、陶瓷材料等。 这些材料用一般的车、铣等很难加工。但由于磨屑易堵塞砂轮表 面的孔隙，所以不宜磨削软质材料，如纯铜、纯铝等。 3)磨削速度大，磨削时磨削区温度可高达8001000左右，这 容易引起零件的变形和组织的变化。所以在磨削过程中，需进行 充分的冷却，以降低磨削温度。 4) 砂轮在磨削时具有“自锐作用”。在磨削力的作用下会部分磨钝 的磨粒能自动崩碎脱落，从而形成新切削刃口，从而使砂轮保持 良好的磨削性能。, 加工范围,动画1 磨削加工范围,七、磨削加工类型与应用,动画2 磨削加工范围(续),1.外圆磨削方法,外圆磨削是对工件圆柱、圆锥、台阶轴外表面和旋转体外曲面进行的磨削。磨削一般作为外圆车削后的精加工工序，尤其是能消除淬火等热处理后的氧化层和微小变形。 外圆磨削可采用以下五种方法。,1）纵磨法 机床运动：磨削时，砂轮高速旋转为主运动，工件旋转为圆周进给，磨床工作台作往复直线运动为纵向进给。每当工件一次往复行程终了时，砂轮作周期性的横向进给。,动画3 纵磨法,特点：纵磨法的磨削力小，磨削热少，散热条件好；砂轮沿进给方向的后半宽度，等于是副偏角为零度的修光刃，光磨次数多。工件加工精度高，表面粗糙度小。 用途：可用一个砂轮磨削各种不同长度的工件，适应性强。广泛用于单件小批生产，特别适用于细长轴的精磨。,机床运动：工件不作纵向往复运动，而是砂轮作慢速的横向进给。 特点：砂轮宽度上的全部磨粒都参加了磨削，生产率高；工件无纵向移动，砂轮的外形直接影响了工件的精度；磨削力大、磨削温度高，工件易发生变形和烧伤，加工的精度和表面质量比纵磨法要差。 用途：适用于加工批量大、刚度好的工件，尤其适用于成形磨削。,2）横磨法,动画4 横磨法,3）内圆磨削,内圆磨削是内孔的精加工方法，可以加工零件上的通孔、盲孔、台阶孔和端面等，还能加工淬硬的工件。 内圆磨削的尺寸精度可以达到IT6IT7级，表面粗糙度Ra值为0.80.2m 。, 特点 （1）内圆磨削时所用砂轮直径小，砂轮转速又受到内圆磨具转速的限制（目前一般内圆磨具的转速在1000020000r/min之间），因此磨削速度一般在2030m/s之间。由于磨削速度较低，磨削表面的粗糙度不易降低。,动画14 中心内圆磨削,（2）内圆磨削时，由于砂轮与工件成内切圆接触，砂轮与工件的接触圆弧比外圆磨削大，因此，磨削热与磨削力都比较大，磨粒易磨钝，工件容易发热或烧伤。 （3）内圆磨削时，切削液不易进入磨削区域，磨屑也不易排出，当磨屑在工件内孔中积聚时，容易造成砂轮堵塞，影响工件的表面质量。特别是磨削铸铁等脆性材料时，磨屑与切削液混合成糊状，更容易使砂轮堵塞，影响砂轮的磨削性能。 （4）砂轮接长轴的刚性比较差，容易产生弯曲变形和振动，对加工精度和表面粗糙度都有很大的影响，同时也限制了磨削用量的提高。, 内圆磨削方式,内圆磨削方式有三种：一是中心内圆磨削，工件和砂轮均作回转运动。二是行星内圆磨削，工件不回转，砂轮作行星运动，适应于加工较大的孔。三是无心内圆磨削。 内圆磨削和外圆磨削基本相同，也有纵磨法和横磨法之分，前者应用比较广泛。,动画14 中心内圆磨削,动画15 行星内圆磨削,动画16 无心内圆磨削,图11 内圆磨床,4）平面磨削,平面磨削是对工件上的各种平面进行磨削加工。平面磨削可以切槽、同时磨削双端面，或用成形砂轮磨削波形面、齿条，还可以磨削导轨面等。,动画17 平面磨床,工件多用电磁吸盘，安装在工作台上或用专门夹具夹持，大型工件以夹压方式安装在工作台上。,平面磨削的方法,动画18 平面磨削方法,卧轴(立轴)矩台(圆台)平面磨床等 （1）卧轴矩台平面磨床,周磨法： 砂轮与工件接触面 小，散热、排屑条 件好，加工质量好。 但刚性小，磨削用 量较小，生产率低， 适于精磨。,（2）立轴圆台平面磨床,端磨法： 砂轮轴伸出短，刚 性好，磨削用量较 大，生产率高。但 砂轮与工件接触面 大，散热、排屑条 件差，加工质量低。 适于粗磨或半精磨。,图12 卧轴矩台平面磨床,图13 立轴圆台平面磨床,6）无心磨床 工件不需夹持，放在砂轮和导轮之间，连续磨削，操作简单， 生产率高，适于大批量磨削无中心孔的轴、套、销等零件。,四、精整和光整加工- 提高效率,精整加工指在精加工后从工件上切除极薄的材料层，以提高工件的精度和降低表面粗糙度Ra值的方法。如珩磨、研磨和超精加工等。 光整加工指不切除或切除极薄金属层，用以降低表面粗糙度Ra值或强化其表面的加工过程。如抛光轮抛光、辊光、砂光等。,视频8 光整加工概述,1）珩磨,珩磨是一种固结磨粒压力进给切削的方法。 珩磨能切除较大的加工余量，能有效提高零件尺寸精度、形状精度和降低零件表面粗糙度，对零件位置精度改善不大。 主要用于加工内孔，如飞机、汽车、拖拉机发动机的汽缸、缸套、连杆及液压油缸、炮筒等 。珩磨小圆孔圆精度可达0.5m ，圆柱度在0.40.04m。,动画16 珩磨,视频9 珩磨,2）研磨,利用研具和研磨剂从工件上研去一层极薄金属层的精加工方法。能提高加工表面的耐腐蚀性和耐磨性，提高疲劳强度。生产率极低，不能提高工件各表面间的位置精度。研磨一般Ra值能达到0.30.2m，研磨块规Ra值可达到0.020.01m 。,视频10 研磨,3）超精加工,超精加工是一种固结磨粒压力进给切削的方法。它是将微细磨粒和低强度结合剂制成的油石加压在待加工表面上，作微小振动，油石在适当粘度的油中作低速圆周运动，一般在几秒到几十秒内即可达镜面。表面粗糙度Ra值可达0.080.01m 。,视频11 超精加工,4）抛光,抛光是用涂有抛光膏的软轮高速旋转加工工件，一般不能提高工件的形状精度、位置精度和尺寸精度。通常用于电镀或油染的衬底面、上光面的光整加工，是一种简便、迅速、廉价的零件表面最终光饰方法。普通抛光工件Ra值可达0.4m ，精密抛光Ra值可达0.01m，精度可达1m 。,视频12 抛光,附录：磨削新工艺,(续表),(续表),一、概 述 磨削应用广泛，精加工精度IT7IT5级，Ra0.80.04um， 也可粗加工，高速磨、强力磨；可磨普通材料，又可磨高硬度 难加工材料；适应各种工件形状、表面及生产批量。,磨削加工机床,磨床种类： （1）外圆磨床 普通、万能、无心外圆磨床 等。 （2）内圆磨床 普通、无心、行星式内圆磨床 等。 （3）平面磨床 卧轴(立轴)矩台(圆台)平面磨床 等。 （4）工具磨床 工具曲线磨床 、钻头沟槽磨床等。 （5）刀具刃磨床 万能工具磨床 、拉刀、滚刀磨床等。 （6）专门化磨床 曲轴、花键轴 、齿轮、螺纹磨床等。 （7）其它磨床 研磨机、珩磨机、抛光机等。,二、M1432A型万能外圆磨床 （一）机床的用途 内、外圆柱面、圆锥面及阶梯轴轴肩和端平面。,（二）机床的运动,1.主运动：砂轮旋转 运动 (m/s) 2.工件旋转运动 （ 周向进给运动） 3.工件纵向往复运动 (轴向进给运动) 4.砂轮横向进给运动,床身,横向进给手柄,脚踏操作板,尾座,横向进给机构,砂轮架,内圆磨具,工作台,头架,万能外圆磨床外观图,（三）机床的机械传动系统,三、其它磨床简介 （一）普通外圆磨床 头架、砂轮架不能转位，无内圆磨头，工艺范围窄，但刚 度高，旋转精度好，适于中、大批量磨削外圆柱面、小锥 度外圆锥面及阶梯轴轴肩。,（二）无心磨床 工件不需夹持，放在砂轮和导轮之间，连续磨削，操作简单， 生产率高，适于大批量磨削无中心孔的轴、套、销等零件。,（三）内圆磨床 有普通、无心、行星式等，又分普通、半自动、全