磨床基础知识

1、精品文档磨工基础知识一、砂轮:砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、 干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差 别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主 要是由磨料、力度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。（1）磨料磨料是砂轮的主要组成部分，它具有很高的硬度、耐磨性、耐热性和一定的 韧性，以承受磨削时的切削热和切削力， 同时还应具备锋利的尖角，以利磨削金 属。常用磨料代号、特点及应用范围简表 6.6表6.6常用磨料代号、特性及适用范围系名称代号主要成分显微硬度（HV）颜色特性适用范围氧化 物 系棕

2、刚玉AAL 2 O 391-96%2200-2288棕褐色硬度高，韧性好，价格便宜磨削碳钢、合金钢、 可锻铸铁、硬青铜白钢玉WAAL 2 O 397-99%2200-2300白色硬度高于棕刚玉，磨 粒锋利，韧性差磨削淬硬的碳钢、高 速钢碳 化 物 系黑碳化硅CSiC95%2840-3320黑色带 光泽硬度高于钢玉，性脆 而锋利，有良好的导 热性和导电性磨削铸铁、黄铜、铝 及非金属绿碳化硅GCSiC99%3280-3400绿色带光泽硬度和脆性高于黑 碳化硅，有良好的导 电性和导热性磨削硬质合金、宝 石、陶瓷、光学玻璃、不锈钢高 硬立方氮化硼CBN立方氮化硼8000-9000黑色硬度仅次于金刚石，

3、 耐磨性和导电性好， 发热量小磨削硬质合金、不锈 钢、咼合金钢等难加 工材料磨料人造金刚石MBD碳结晶体10000乳白色硬度极高，韧性很 差，价格昂贵磨削硬质合金、宝 石、陶瓷等咼硬度材 料(2)粒度粒度是指磨料颗粒尺寸的大小。粒度分为磨粒和微粉两类。对于颗粒尺寸大 于40 ym的磨料，称为磨粒。用筛选法分级，粒度号以磨粒通过的筛网上每英 寸长度内的孔眼数来表示。如 60 #的磨粒表示其大小刚好能通过每英寸长度上 有60孔眼的筛网。对于颗粒尺寸小于 40 ym的磨料，称为微粉。用显微测量法 分级，用W和后面的数字表示粒度号，其 W后的数值代表微粉的实际尺寸。如 W20表示微粉的实际尺寸为20

4、ym。砂轮的粒度对磨削表面的粗糙度和磨削效率影响很大。磨粒粗，磨削深度大,生产率高，但表面粗糙度值大。反之，则磨削深度均匀，表面粗糙度值小。所以 粗磨时，一般选粗粒度，精磨时选细粒度。磨软金属时，多选用粗磨粒，磨削脆 而硬材料时，则选用较细的磨粒。粒度的选用见表6.7。表6.7磨料粒度的选用粒度号颗粒尺寸范围/ y m适用范围粒度号颗粒尺寸范围/ y m适用范围12-362000-1600500-400粗磨、荒磨、 切断钢坯、打 磨毛刺W40-W240-28020-14精磨、超精磨、 螺纹磨、珩磨46-80400-315200-160粗磨、半精磨、精磨W14-W114-10010-7精磨、精细

5、磨、 超精磨、镜面 磨100-280165-12550-40精磨、成型磨、 刀具刃磨、珩 磨W7-W3.57-53.5-2.5超精磨、镜面 磨、制作研磨 剂等(3)结合剂结合剂是把磨粒粘结在一起组成磨具的材料。砂轮的强度、抗冲击性、耐热 性极耐腐蚀性，主要取决于结合剂的种类和性质。 常用结合剂的种类、性能及适 用范围见表6.8。表6.8常用结合剂的种类、性能及适用范围种类代号性能用途一:陶瓷V耐热性、耐腐蚀性好、气孔率大、易保持轮廓、弹性差应用广泛，适用于 v50m/s的高速磨削，可制 成薄片砂轮，用于磨槽、切割等橡胶R强度和弹性更咼、气孔率小、耐热性差、 磨粒易脱落适用于无心磨的砂轮和导轮、

6、开槽 和切割的薄片砂轮、抛光砂轮等金属M韧性和成形性好、强度大、但自锐性差可制造各种金刚石磨具(4)硬度砂轮硬度是指砂轮工作时，磨粒在外力作用下脱落的难易程度。砂轮硬, 表示磨粒难以脱落；砂轮软，表示砂轮容易脱落。砂轮的硬度等级见表6.9。硬度 等级大 级超软软中软中中硬硬超 硬小 级超软软1软2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 硬代号Td JeFGH1 JKLMNPQRS TR 1表6.9砂轮的硬度等级及代号砂轮的硬度与磨料的硬度是完全不同的两个概念。硬度相同的磨料可以制成 硬度不同的砂轮，砂轮的硬度主要决定于结合剂性质、数量和砂轮的制造工艺。 例如，结合剂与磨

7、粒粘固程度越高，砂轮硬度越高。砂轮硬度的选用原则是：工件材料硬，砂轮硬度应选用软一些，以便砂轮磨 钝磨粒及时脱落，露出锋利的新磨粒继续正常磨削；工件材料软，因易于磨削， 磨粒不易磨钝，砂轮应选硬一些。但对于有色金属、橡胶、树脂等软材料磨削时， 由于切屑容易堵塞砂轮，应选用较软砂轮。粗磨时，应选用较软砂轮；而精磨、 成型磨削时，应选用硬一些的砂轮，以保持砂轮的必要形状精度。机械加工中常 用砂轮硬度等级为 H至N (软2-中2)。(5)组织砂轮的组织是指组成砂轮的磨粒、结合剂、气孔三部分体积的比例关系。通常 以磨粒所占砂轮体积的百分比来分级。 砂轮有三种组织状态：紧密、中等、疏松; 细分成0-14

8、号间，共15级。组织号越小，磨粒所占比例越大，砂轮越紧密；反 之，组织号越大，磨粒比例越小，砂轮越疏松，见表6.10。表6.10砂轮组织分类组织号01234567891011121314磨粒率%6260 5)8 5(5 545250 48 46j444240383634类别紧密中等疏松应用精磨、成型磨淬火工件、刀具r韧性大和硬度低的金属1(6)形状与尺寸砂轮的形状和尺寸是根据磨床类型、加工方法及工件的加工要求来确定 的。常用砂轮名称、形状简图、代号和主要用途见表6.11。表 6.11 常用砂轮形状、代号和用途7）磨具标记磨具标记的书写顺序是：形状代号、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂和

9、允许的最高线速度。例如：砂轮的标记为P400X 40 X 127WA 60 L 5 V 35JJJJJJJJ平行砂轮外径X厚度X孔径磨料 粒度 硬度 组织号 结合剂 最高工作线速度 （m/s）二、砂轮的安装、平衡与修整：（1）砂轮的安装在磨床上安装砂轮应特别注意。 因为山论在高速旋转条件下工作， 在使用前 必须仔细检查： 1、核对砂轮的特性是否符合使用要求，砂轮与主轴尺寸是否相 匹配。 2、将砂轮自由地装配到砂轮主轴上，不可用力挤压。砂轮内径与主轴和卡盘的配合间隙适当，避免过大或过小。配合面清洁，没有杂物。 3、砂轮的卡 盘应左右对称，压紧面径向宽度应相等。压紧面平直，与砂轮侧面接触充分，装

10、夹稳固， 防止砂轮两侧面因受不平衡力作用而变形甚至碎裂。 4、卡盘与砂轮端 面之间应夹垫一定厚度的柔性材料衬垫 （如石棉橡胶板、 弹性厚纸板或皮革等） ， 使卡盘夹紧力均匀分布。 5、紧固砂轮的松紧程度应以压紧到足以带动砂轮不产 生滑动为宜， 不宜过紧。当用多个螺栓紧固大卡盘时， 应按对角线成对顺序逐步 均匀旋紧， 禁止沿圆周方向顺序紧固螺栓， 或一次把某一螺栓拧紧。 紧固砂轮卡 盘只能用标准板手，禁止用接长扳手或用敲打办法加大拧紧力。其检查方法是目测和音响检查：1、目测检查是直接用肉眼或借助其他器具察看砂轮表面是否有裂纹或破损等缺 陷。2、音响检查也称敲击试验，主要针对砂轮的内部缺陷，检查方

11、法是用小木锤敲 击砂轮。正常的砂轮声音清脆，声音沉闷、嘶哑，说明有问题。3、砂轮的回转强度检验。对同种型号一批砂轮应进行回转强度抽验，未经强度 检验的砂轮批次严禁安装使用。（2）砂轮的平衡砂轮不平衡的原因有两点：1砂轮的制造误差，如砂轮组织不均匀、砂轮 内外径不同轴以及砂轮端面和轴线不垂直等原因引起的； 2、砂轮的安装误差， 砂轮安装偏离，法兰盘中有异物、法兰盘有损坏等原因造成的；砂轮和经第一次修整的砂轮，以及发现运转不平衡的砂轮平衡试验。调整砂 轮的平衡方法有动平衡和静平衡两种方法。动平衡法：该方法借助安装在机床上的传感器，直接显示出旋转时砂轮装置的不平衡 量，通过调整平衡块的位置和距离，

12、将不平衡量控制到最小，这种方法大多用在 高精度专用磨床上或者砂轮线速度大于 50m/s的高速磨削中。静平衡法：静平衡调整在平衡架上进行，用手工办法找出砂轮重心，加装平衡块，调整 平衡块位置，直到砂轮平衡，一般可在八个方位使砂轮保 持平衡，这种方法是目前比较普遍使用的方法：砂轮的平衡1-砂轮2-心轴3-法兰盘4-平衡块5-平衡轨道6-平衡架图砂轮在平衡前，必须要用水平仪调整平衡架至水平，因为砂轮平衡架是检验 砂轮的一个工具，大家知道如果检验工具失去精度，那么检验出来的产品也就失 去了精度，所以很多企业都把砂轮平衡架用水平仪校正好后固定在一个比较安全 的地方，防止经常被碰到，影响其水平位置；砂轮在

13、平衡时，将平衡芯轴连同砂轮装 好固定后放在平衡架的圆形导轨上，若砂轮 不平衡，则砂轮会来回摆动，直到砂轮停止 转同为止，那么如图所示，那么砂轮的不平衡量必然在砂轮的下方。在砂轮的另一侧做记号 A,在A位置装一块平衡块，并 在A位置两侧分别装B、C两块平衡块。装好后再次把砂轮放到平衡架上，以 A 点为水平位置，若不平衡则调整平衡块 B和C,直到砂轮放到任何位置都可以静 止说明砂轮平衡已经结束；在第一次平衡后装上磨床，把砂轮的两个侧面和正面 修整后要取下来进行第二次精平衡，第二次平衡特别对高精度磨床有特别的要 求，一般要达到使砂轮在圆周上八个点进行平衡，所以针对磨床操作人员来讲， 砂轮是否平衡好是

14、检验磨床操作人员素质最基本的体现。三、砂轮的磨削过程:磨料切削加工方法有磨削、珩磨、研磨和抛光等，其中以磨削加工应用最为 广泛。磨削时各个磨粒表现出来的磨削作用有很大的 不同，如图所示。b)（1）砂轮上比较凸出的和比较锋利的磨粒起切 削作用这些磨粒在开始接触工件时，由于切入深度 极小，磨粒棱尖圆弧的负前角很大，在工件表面上仅 产生弹性变形；随着切入深度增大，磨粒与工件表层 之间的压力加大，工件表层产生塑性变形并被刻划出 沟纹；当切深进一步加大，被切的金属层才产生明显 的滑移而形成切屑。这是磨粒的典型切削过程，其本 质与刀具切削金属的过程相同（如图a）。（2）砂轮上凸出高度较小或较钝的磨粒起刻划

15、作 用 这些磨粒的切削作用很弱，与工件接触时由于切削层的厚度很薄，磨粒不是切削，而是在工件表面上刻划出细小的沟纹， 工件材 料被挤向磨粒的两旁而隆起（如图b）。（3） 砂轮上磨钝的或比较凹下的磨粒这些磨粒既不切削也不刻划工件，而 只是与工件表面产生滑擦，起摩擦抛光作用（如图c）。即使比较锋利且凸出的单个磨粒，其切削过程大致也可分为三个阶段（如下图所示）。在第一阶段，磨粒从工件表面滑擦而过，只有弹性变形而无切屑。第 二阶段，磨粒切入工件表层，刻划出沟痕并形成隆起。第三阶段，切削层厚度增 大到某一临界值，切下切屑。磨削过程实际上是无数磨粒对工件表面进行错综复杂的切削、刻划、滑擦 三种作用的综合过程

16、。一般地说，粗磨时以切削作用为主；精磨时既有切削作用， 也有摩擦抛光作用；超精磨和镜面磨削时摩擦抛光作用更为明显。四、砂轮的修整用砂轮修整工具将砂轮工作表面已经磨钝的表层修去，以恢复砂轮切削性 能和正确几何形状的过程，称为砂轮的修整。当砂轮在使用一段时间后，砂轮工 作表面就会在磨削过程中砂轮的磨粒在摩擦、 挤压作用下，它的棱角逐渐磨圆变 钝，或者在磨韧性材料时，磨屑常常嵌塞在砂轮表面的孔隙中，使砂轮表面堵塞， 最后使砂轮丧失切削能力。这时，砂轮与工件之间会产生打滑现象， 并可能引起 振动和出现噪音，使磨削效率下降，表面粗糙度变差。同时由于磨削力及磨削热 的增加，会引起工件变形和影响磨削精度，严

17、重时还会使磨削表面出现烧伤和细 小裂纹，所以这就需要对砂轮工作表面进行修整。1金刚石刀车削法：是将大颗粒的金刚石镶焊在特制的刀杆上。金刚石的 尖端被修磨成70-80的尖角，修整时砂轮磨粒碰到金刚石坚硬的尖角，就会破 裂形成微刃。这种方法是目前被广泛使用的一种。在使用金刚石刀修整砂轮时应注意的几个方面：1） 、应该根据砂轮的直径选择金刚石颗粒的大小。 一般情况下，砂轮直径为 100mm以下时，可选0.25克拉的金刚石；砂轮直径为 300 - 400mm时， 可选用0.5-1克拉的金刚石。2）、由于金刚石比较昂贵，在使用前应该检查其焊接是否牢固，以免脱落。 在修整砂轮时要不间断的进行冷却，以免金刚

18、石碎裂。3）、金刚石的安装角度一般取10 -15，金刚石安装高度要低于砂轮中心 1-2m m,且装夹要牢固，防止金刚石振动或扎入砂轮；4）、必须根据加工要求选择修整余量。 粗休时，可以增大吃刀量和纵向进给 速度；精修时则相反。一般要做2-3次吃刀，然后在无吃刀量的情况下进行往复修整一遍；2、金刚石笔修整法： 金刚石笔是有较小颗粒的金刚石或金刚石粉， 用结合 力很强的合金结合并压入金属刀杆而制成。 根据金刚石分布的情况， 金刚石笔有 三种：层状、链状、粉状金刚石笔。其使用方法和金刚石刀相同，在一些要求不 高的工序中可以代替金刚石刀修整砂轮， 不过其中粉状金刚石笔主要用于修整细 粒度砂轮。3、滚轮式割刀滚压法：割刀片时多片渗碳淬火钢制成的金属盘。其形状为 尖角形， 修整时金属盘随砂轮高速转动， 并对砂轮表面滚压。 这种工具只用于大 型砂轮的整形粗修整。4、金刚石滚压磨削法：我们又称金刚滚轮，是将细小的金刚石颗粒均匀的 粘固在滚轮体上， 一般采用电镀法， 滚轮外形可以做成比较复杂的形状， 具有较 高的修整精度。但是价格比较昂贵，只有在批量较大和高附加值产品磨削中使用， 普通情况一般不采用。五、实际操作中要注意的事项1、每次起动砂轮前， 应将液压开停伐放在停止位置， 调整手柄放在最