机械制造技术基础 第二版 §39 磨削

1、3.9 3.9 磨削磨削v磨削是一种精加工方法。磨削是一种精加工方法。v尺寸精度可达尺寸精度可达IT5IT5IT6IT6。v表面粗糙度能达到表面粗糙度能达到1.25um1.25um0.00.01um1um，镜面磨可达，镜面磨可达0.040.040.01um0.01umv磨削常用于加工磨削常用于加工淬硬钢、高温合金、硬质合金及其淬硬钢、高温合金、硬质合金及其它硬脆材料，它硬脆材料，可用来加工各种内、外表面和平面可用来加工各种内、外表面和平面, ,也可加工螺纹、花键、齿轮等复杂成形表面。也可加工螺纹、花键、齿轮等复杂成形表面。 一、砂轮特性及其选择一、砂轮特性及其选择1.1. 砂轮砂轮 是用结合剂

2、把磨粒粘结起来，经压坯、干燥、焙烧及车整而成。是用结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、干燥、焙烧及车整而成。磨粒磨粒-主要起切削作用主要起切削作用结合剂结合剂-主要起粘接作用主要起粘接作用气孔气孔-主要起容屑和冷却作用主要起容屑和冷却作用2. 2. 砂轮的特性砂轮的特性 砂轮的特性主要由砂轮的特性主要由磨料、粒度、结合剂、硬度和磨料、粒度、结合剂、硬度和组织组织等五因素所决定。等五因素所决定。 1 1）砂轮的磨料）砂轮的磨料磨磨料料氧化物氧化物碳化物碳化物超硬磨料超硬磨料棕刚玉棕刚玉白刚玉白刚玉络刚玉络刚玉黑色碳化硅黑色碳化硅绿色碳化硅绿色碳化硅碳化硼碳化硼人造金刚石人造金刚石立方氮化硼立方氮化硼磨

3、削碳钢、合金钢、磨削碳钢、合金钢、通用高速钢通用高速钢磨削硬铸铁、硬质磨削硬铸铁、硬质合金、非铁金属合金、非铁金属磨削硬脆材料、硬磨削硬脆材料、硬质合金、宝石、高质合金、宝石、高温合金温合金取决于工件材料的硬度取决于工件材料的硬度2 2）砂轮硬度）砂轮硬度 是指砂轮上的磨粒受力后自砂轮表面脱落的难是指砂轮上的磨粒受力后自砂轮表面脱落的难易程度，也反映磨料与结合剂的粘结强度。砂轮硬易程度，也反映磨料与结合剂的粘结强度。砂轮硬度高，表示磨粒难于脱落。度高，表示磨粒难于脱落。 由结合剂的强度和数量决定由结合剂的强度和数量决定 砂轮硬度与磨料硬度是两个不同的概念，切不砂轮硬度与磨料硬度是两个不同的概念

4、，切不可混淆。可混淆。砂轮的硬度是由结合剂的粘结强度和砂轮的砂轮的硬度是由结合剂的粘结强度和砂轮的制造工艺决定的，与磨粒本身的硬度无关。制造工艺决定的，与磨粒本身的硬度无关。 工件材料软工件材料软硬砂轮；硬砂轮；工件材料硬工件材料硬软砂轮；软砂轮；砂轮与工件接触面积大时，应选用较软的砂轮；砂轮与工件接触面积大时，应选用较软的砂轮；磨薄壁件及导热性差的工件时，选用较软的砂轮；磨薄壁件及导热性差的工件时，选用较软的砂轮；精磨或成型磨时选用较硬的砂轮；精磨或成型磨时选用较硬的砂轮；砂轮粒度号大是，应选用较软的砂轮；砂轮粒度号大是，应选用较软的砂轮；选择原则：选择原则：3 3）粒度）粒度 粒度表示磨料

5、颗粒的大小粒度表示磨料颗粒的大小 。取决于加工表面的粗糙度取决于加工表面的粗糙度磨粒：磨粒：微粉微粉磨料磨料磨粒磨粒：颗粒尺寸大于颗粒尺寸大于53um53um的磨料，用的磨料，用机械筛分法机械筛分法决定其决定其粒度号；号数就是该种颗粒刚能通过的筛网号，即每英粒度号；号数就是该种颗粒刚能通过的筛网号，即每英寸寸(25.1mm)(25.1mm)长度上的筛孔数长度上的筛孔数. .微粉：微粉：颗粒尺寸小于颗粒尺寸小于53um53um者称微粉，其尺寸者称微粉，其尺寸用显微镜分用显微镜分析法测量析法测量。微粉的粒度号数即颗粒最大尺寸的微米数。微粉的粒度号数即颗粒最大尺寸的微米数。3 3）粒度）粒度 取决于

6、加工表面的粗糙度的要求取决于加工表面的粗糙度的要求选择原则：选择原则：加工表面粗糙度值越大加工表面粗糙度值越大 选用越粗的磨料；选用越粗的磨料；加工表面粗糙度值越小加工表面粗糙度值越小 选用越细的磨料选用越细的磨料粗磨时选用颗粒较粗的砂轮，以提高生产率；粗磨时选用颗粒较粗的砂轮，以提高生产率；砂轮与工件接触面积大时，应选用较粗的砂轮，防止烧伤；砂轮与工件接触面积大时，应选用较粗的砂轮，防止烧伤；4 4）砂轮的结合剂）砂轮的结合剂作用：将磨粒粘结在一起，形成具有一定形状和强度的砂轮。作用：将磨粒粘结在一起，形成具有一定形状和强度的砂轮。结结合合剂剂陶瓷结合剂陶瓷结合剂树脂结合剂树脂结合剂橡胶结合

7、剂橡胶结合剂取决于磨削速度取决于磨削速度价格便宜，耐酸、耐碱，价格便宜，耐酸、耐碱，用的最多，使用用的最多，使用90%以上，以上，应用于各类磨削。应用于各类磨削。VC35m/s金属结合剂金属结合剂 青铜青铜5 5）砂轮的组织）砂轮的组织 砂轮的组织是指磨粒、结合砂轮的组织是指磨粒、结合剂、气孔三者之间的比例关剂、气孔三者之间的比例关系。磨粒在砂轮体积中所占系。磨粒在砂轮体积中所占的比例越大，则组织越紧密。的比例越大，则组织越紧密。 取决于容屑空间取决于容屑空间选择原则：选择原则：一般选用中等组织号的砂轮。一般选用中等组织号的砂轮。v6 6）砂轮形状）砂轮形状 3. 3. 砂轮的型号、代号、标记

8、和尺寸砂轮的型号、代号、标记和尺寸形状形状尺寸尺寸磨料磨料粒度号粒度号硬度硬度组织号组织号结合结合剂剂最高线速度最高线速度形状例：例： P3003075WA60L6V35外径厚度内径白刚玉粒度号硬度组织号结合剂最高线速度二、磨削运动及磨削用量二、磨削运动及磨削用量常用的磨常用的磨削方法：削方法： 二、磨削运动及磨削用量二、磨削运动及磨削用量1. 1. 磨削的主运动磨削的主运动1000oondvcm/s2. 2. 工件的切向进给运动工件的切向进给运动VWm/s或m/min3. 3. 工件轴向进给运动工件轴向进给运动famm/r或mm/st4. 4. 径向进给量径向进给量frmm三、磨削过程三、磨

9、削过程1.砂轮工作表面的形貌特征砂轮工作表面的形貌特征1）磨粒在砂轮工作表面上是）磨粒在砂轮工作表面上是随机分布的；随机分布的；2）每一颗磨粒的形状和大小）每一颗磨粒的形状和大小都是不规则的。都是不规则的。1.砂轮工作表面的形貌特征砂轮工作表面的形貌特征 2. 磨屑的形成过程磨屑的形成过程1）单颗磨粒的切削过程）单颗磨粒的切削过程滑擦滑擦耕犁耕犁切削切削2 2）磨削速度与隆起量的关系）磨削速度与隆起量的关系3. 3. 磨削力和磨削功率磨削力和磨削功率 切向力切向力Fc径向力径向力Fp轴向力轴向力Fav与切削力相比，磨削力有如下主要特征；与切削力相比，磨削力有如下主要特征；v 1)1)单位磨削力

10、值大，原因是磨粒大多以较大的单位磨削力值大，原因是磨粒大多以较大的负前角进行切削。负前角进行切削。单位磨削力在单位磨削力在70KN/mm70KN/mm2 2以上，而以上，而其他切削加工的值均在其他切削加工的值均在7KN/mm7KN/mm2 2以下。以下。v 2)2)三向磨削分力中切深力三向磨削分力中切深力FpFp值最大。值最大。在正常磨在正常磨削条件下，削条件下，FpFp与与FcFc的比值约为的比值约为2.0-2.52.0-2.5。被磨材料。被磨材料塑性越小、硬度越大，塑性越小、硬度越大，Fp/FcFp/Fc值越大。值越大。四、磨削温度四、磨削温度1.1.磨削温度磨削温度 由于磨削时单位磨削力

11、比车削时大得多，切除由于磨削时单位磨削力比车削时大得多，切除金属体积相同时，磨削所消耗的能量远远大于车金属体积相同时，磨削所消耗的能量远远大于车削所消耗的能量。这些能量在磨削中将迅速转变削所消耗的能量。这些能量在磨削中将迅速转变为热能，磨粒磨削点温度高为热能，磨粒磨削点温度高1000 1000 C -1400C -1400C C，砂，砂轮磨削区温度也有几百度。磨削温度对加工表面轮磨削区温度也有几百度。磨削温度对加工表面质量影响很大质量影响很大 。 v 2.2.影响磨削温度的因素影响磨削温度的因素v (1)(1)砂轮速度砂轮速度 提高砂轮速度提高砂轮速度, ,单位时间通过工件表面的磨粒数增单位时

12、间通过工件表面的磨粒数增多，单颗磨粒切削厚度减小，挤压和摩擦作用加剧，单多，单颗磨粒切削厚度减小，挤压和摩擦作用加剧，单位时间内产生的热量增加，使磨削温度升高。位时间内产生的热量增加，使磨削温度升高。v (2)(2)工件速度工件速度 增大工件速度，单位时间内进入磨削区的工件材增大工件速度，单位时间内进入磨削区的工件材料增加，单颗磨粒的切削厚度加大，磨削力及能耗增加，料增加，单颗磨粒的切削厚度加大，磨削力及能耗增加，磨削温度上升；磨削温度上升； 但从热量传递的观点分析，提高工件速度，但从热量传递的观点分析，提高工件速度，工件表工件表面被磨削点与砂轮的接触时间缩短，工件上受热影响区面被磨削点与砂轮

13、的接触时间缩短，工件上受热影响区的深度较浅，可以有效防止工件表面层产生磨削烧伤和的深度较浅，可以有效防止工件表面层产生磨削烧伤和磨削裂纹，磨削裂纹，在生产实践中常采用提高工件速度的方法来在生产实践中常采用提高工件速度的方法来减少工件表面烧伤和裂纹。减少工件表面烧伤和裂纹。v ( (3)3)径向进给量径向进给量 径向进给量增大，单颗磨粒径向进给量增大，单颗磨粒的切削厚度增大，产生的热量增多，使磨削温度的切削厚度增大，产生的热量增多，使磨削温度升高。升高。v (4)(4)工件材料工件材料 磨削韧性大、强度高、导热磨削韧性大、强度高、导热性差的材料，因为消耗于金属变形和摩擦的能量性差的材料，因为消耗于金属变形和摩擦的能量大，发热多，散热性能又差，故磨削温度较高。大，发热多，散热性能又差，故磨削温度较高。磨削脆性大、强度低、导热性好的材料，磨削温磨削脆性大