磨工(技师、高级技师)第八章课件

第八章磨削工艺理论基础第八章磨削工艺理论基础掌握金属磨削原理的基础知识，了解磨削工艺分类的系统知识，工件装卸的自动化和成形砂轮的修整方法。熟悉磨床结构。初步了解工艺创新的理念，掌握工艺改革的方法，能促进企业的工艺创新。第一章设备维修前的准备工作掌握金属磨削原理的基础知识，了解磨削工艺分类的系统知第一节金属磨削原理一、磨屑形成的过程

磨削加工是工件被磨削的金属表层在无数磨粒的瞬间挤压、刻划、切削、摩擦、抛光作用下进行的。表8-1每克白刚玉磨料的磨粒数1.磨粒的挤压、刻划、切削、摩擦、抛光作用第一节金属磨削原理一、磨屑形成的过程

磨削加工是工件图8-1磨屑的形状第一节金属磨削原理图8-1磨屑的形状第一节金属磨削原理表8-2磨粒结构2.金属磨削的过程(1)挤压和摩擦阶段

当磨粒与工件刚接触时，工件表层的金属受到压力的作用，发生弹性变形。第一节金属磨削原理表8-2磨粒结构2.金属磨削的过程(1)挤压和摩擦阶段当(2)滑移阶段

磨粒尖端压入工件金属层，金属受到更大的压力，使金属的晶格沿某方向滑移，在此区域金属表层发生剧烈的塑性变形，这个变形过程较长，如图8-2a所示的刻划区和切削区，在工件表面留下一个刻痕。

不同材料的塑性变形也不同。

(3)挤裂阶段

当磨粒对金属层的压力超过金属的强度极限时，金属沿某方向挤裂。

(4)切离阶段

磨粒走完切削的全程，形成磨屑，磨屑被切离工件表面，并在工件表面留下一条划痕。第一节金属磨削原理(2)滑移阶段磨粒尖端压入工件金属层，金属受到更大的压力，

综上所述，磨削过程是无数磨刃点对工件表面的挤压、刻划、切削、摩擦抛光的综合作用的结果，故可以获得光洁的加工表面。图8-2磨粒的切削过程

a)磨削区域b)理论有效磨刃第一节金属磨削原理综上所述，磨削过程是无数磨刃点对工件表面的挤压、刻划、切二、磨屑厚度

磨削时，磨粒的切削厚度对磨削力、功率、磨削热、表面粗糙度及砂轮钝化等，都有很大的影响，但是磨削过程相当复杂，要确定磨粒的实际磨屑厚度是很困难的。图8-3单颗磨粒磨屑厚度1.单颗磨粒的磨屑厚度第一节金属磨削原理二、磨屑厚度

磨削时，磨粒的切削厚度对磨削力、功率、磨2.磨屑厚度对加工的影响(1)砂轮圆周速度

提高砂轮圆周速度，在各种磨削情况下都可以使磨屑厚度减小，这种磨削可称为薄屑磨削。3.影响磨屑厚度的因素第一节金属磨削原理2.磨屑厚度对加工的影响(1)砂轮圆周速度提高砂轮圆周速度

高速磨削时，由于砂轮圆周速度的提高和磨屑厚度的减小，每颗磨粒所受负荷便相应减小，因此有利于降低工件的表面粗糙度，延长砂轮使用寿命；同时，增大磨削用量，提高了生产率。图8-4砂轮圆周速度对工件表面粗糙度的影响第一节金属磨削原理高速磨削时，由于砂轮圆周速度的提高和磨屑厚度的减小，每颗(2)工件圆周速度

工件圆周速度对磨屑厚度的影响与砂轮圆周速度的影响相反。图8-5工件转速对工件表面多角形深度的影响第一节金属磨削原理(2)工件圆周速度工件圆周速度对磨屑厚度的影响与砂轮圆周速(3)背吃刀量在其它条件不变的情况下，若背吃刀量增加，则磨屑厚度增加，工件表面粗糙度增大。

(4)砂轮粒度

acgmax公式中的M代表了相应的砂轮粒度。三、磨削弧第一节金属磨削原理(3)背吃刀量在其它条件不变的情况下，若背吃刀量增加，则磨图8-６磨削弧

a)外圆磨削b)平面磨削c)内圆磨削第一节金属磨削原理图8-６磨削弧

a)外圆磨削b)平面磨削c)内圆磨削第图8-7磨削区域第一节金属磨削原理图8-7磨削区域第一节金属磨削原理图8-8工件直径对磨削弧长的影响第一节金属磨削原理图8-8工件直径对磨削弧长的影响第一节金属磨削原理图8-9渗入磨削弧的切削液四、磨削力第一节金属磨削原理图8-9渗入磨削弧的切削液四、磨削力第一节金属磨削原理

磨削时，在砂轮与工件上分别作用着大小相等、方向相反的力，这种相互作用的力叫磨削力。

为了便于分析，通常将磨削力分解为三个相互垂直的分力：

(1)切削力Fc总切削力在主运动方向上的正投影。1.磨削力２.磨削力的形成3.磨削力的分解第一节金属磨削原理

为了便于分析，通常将磨削力分解为三个相互垂直的分力：

(2)背向力Fp

总切削力在垂直于进给方向上的分力。

(3)进给力Ff总切削力在进给方向上的正投影。

(1)单位磨削力很大

由于磨削厚度极小，单个磨粒的单位磨削力很大。

(2)三个分力中背向力最大在磨削力的三个分力中以背向力最大，这是单颗磨粒的负前角切削所致。

如图8⁃10所示，磨粒以负前角切削，切削刃的钝圆半径相对背吃刀量要大。4.磨削力的特点第一节金属磨削原理(2)背向力Fp总切削力在垂直于进给方向上的分力。

(3)图8-11砂轮杆的弯曲变形第一节金属磨削原理图8-11砂轮杆的弯曲变形第一节金属磨削原理图8-11砂轮杆的弯曲变形(3)切入磨削法的磨削力

用切入法磨削外圆时进给力第一节金属磨削原理图8-11砂轮杆的弯曲变形(3)切入磨削法的磨削力用切入为零，背向力最大(图8-12)。图8-12切入磨削法的磨削力第一节金属磨削原理为零，背向力最大(图8-12)。图8-12切入磨削法的磨削(4)恒压力磨削恒压力磨削是在切入磨削时，砂轮以一定的压力压住工件，从粗磨、精磨到无火花磨削，完成磨削循环。

(5)磨削周期

用纵向法精磨外圆时，需要增加光磨次数，在超精密磨削时为获得低的表面粗糙度值，要光磨4～6次。图8-13磨削周期第一节金属磨削原理(4)恒压力磨削恒压力磨削是在切入磨削时，砂轮以一定的压力1)初磨阶段。

2)稳定阶段。

3)光磨阶段。

光磨阶段对于减小工件表面的粗糙度值至关重要。图8-14光磨时间对工件表面粗糙度的影响第一节金属磨削原理1)初磨阶段。

2)稳定阶段。

3)光磨阶段。

光磨阶段

由于影响磨削力大小的因素很多，且目前对磨削机理研究还继续深入，因此理论公式的计算准确度不高。表8-3磨削力公式中的系数和指数例1磨削一个轴类零件，工件材料40Cr，硬度42HRC，工件直径ϕ50mm，工件转速n=125r/min，砂轮径向背吃刀量ap=0.1mm，工件轴向进给量fa=10mm/r，求切削力Fc。5.磨削力的计算第一节金属磨削原理表8-3磨削力公式中的系数和指数例1磨削一个轴类零件，解vW=πdn/1000=3．14×50×125/1000≈20m/min查表8-3得

Kz=1399．20，az=0．336，bz=0．556，cz=1．304

1)磨削时，进给力Pf很小，对磨削加工的影响很小。

2)由于背向力Fp较大，使工艺系统产生的弹性变形也较大，故Fp力对工件的加工精度的影响也较大。

3)切削力Fc对磨削加工的影响与Ff力相似，但影响的程度较小。

4)影响磨削力的因素主要是：工件材料、磨削用量、砂轮特性等方面。6.磨削力对磨削加工的影响及减小磨削力的方法第一节金属磨削原理解vW=πdn/1000=3．14×50×125/1000砂轮磨削力的大小主要取决于工件材料的硬度和强度，一般难磨的材料磨削力就很大。图8-15砂轮圆周速度对磨削力的影响第一节金属磨削原理砂轮磨削力的大小主要取决于工件材料的硬度和强度，一般难磨图8-16切入速度对磨削力的影响五、磨削热第一节金属磨削原理图8-16切入速度对磨削力的影响五、磨削热第一节金属磨削1.磨削热的产生及其特点磨削所消耗的功率将转化为热能。第一节金属磨削原理1.磨削热的产生及其特点磨削所消耗的功率将转化为热能。第一节图8-17表面温度场的温度梯度第一节金属磨削原理图8-17表面温度场的温度梯度第一节金属磨削原理图8-18不同背吃刀量对表面温度场的影响

1—=0.01mm2—=0.02mm3—=0.04mm

4—=0.06mm=30m/min=35m/s第一节金属磨削原理图8-18不同背吃刀量对表面温度场的影响

1—=0.012.常用金属材料的热参数及磨削温度的测量图8-19不同进给量对温度场的影响

1—f=24mm/行程2—f=12mm/行程3—f=6mm/行程

=60m/min=35m/s=0.02mm第一节金属磨削原理2.常用金属材料的热参数及磨削温度的测量图8-19不同进给图8-20不同工件旋转速度对温度场的影响第一节金属磨削原理图8-20不同工件旋转速度对温度场的影响第一节金属磨削原图8-21不同材料的磨削温度第一节金属磨削原理图8-21不同材料的磨削温度第一节金属磨削原理表8-4常用金属材料的热参数第一节金属磨削原理表8-4常用金属材料的热参数第一节金属磨削原理图8-22平面磨削温度测量示意图第一节金属磨削原理图8-22平面磨削温度测量示意图第一节金属磨削原理(1)磨削热对加工精度的影响在第二章中已作较详细的分析，这里就不再重复。

(2)磨削烧伤问题的分析

在瞬时高温作用下，工件表层可能被烧伤。3.磨削热对加工的影响第一节金属磨削原理3.磨削热对加工的影响第一节金属磨削原理图8-23磨削时表面烧伤颜色的变化第一节金属磨削原理图8-23磨削时表面烧伤颜色的变化第一节金属磨削原理图8-24内冷却系统1)采用良好的冷却措施，选用合适的切削液冷却工件。第一节金属磨削原理图8-24内冷却系统1)采用良好的冷却措施，选用合适的切削2)磨料的切削性能对磨削热有很大的影响。

3)砂轮的硬度对磨削热有较大的影响。图8-25大气孔砂轮第一节金属磨削原理2)磨料的切削性能对磨削热有很大的影响。

3)砂轮的硬度对磨4)在磨削热特别大的情况下，可选用大气孔砂轮(图8-25)。

5)树脂结合剂砂轮要比陶瓷砂轮不易使工件烧伤，目前在滚动轴承磨削中广泛采用。

6)磨削的背吃刀量对磨削热影响最大。(3)磨削裂纹

如果磨削温度过高，会引起高温塑性变形、金相组织变化，并产生残余应力。第一节金属磨削原理4)在磨削热特别大的情况下，可选用大气孔砂轮(图8-25)。这主要是由于磨削热使金属材料的金相组织发生变化（简称相变）引起的。

六、砂轮的制造及磨削性能的评定

陶瓷砂轮在窑中的烧结过程：

1)低温(200℃)，坯体主要排除残余水份。

2)脱水分解(200～900℃)。

高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O）400～600℃偏高岭土Al2O3·2SiO2+2H2O

3)高温烧成(900℃)。

4)保温4～8h。1.砂轮烧成过程的物理变化第一节金属磨削原理这主要是由于磨削热使金属材料的金相组织发生变化（简称相变5)冷却。

(1)金属切除率

z=1000vwfaap（8⁃16）

例2粗磨一个零件，vW=25m/min,fa=20mm/r,ap=0.05mm,求金属切除率z？

解根据式(8-16)得：

z=1000vWfaap

(2)磨削比

如果z值很高，而砂轮的磨耗很快，则砂轮的性能也不能算好。

G=磨除金属体积/砂轮消耗体积2.砂轮磨削性能的评定第一节金属磨削原理5)冷却。

(1)金属切除率

z=1000vwfaap（七、砂轮的磨钝及使用寿命

砂轮磨钝的形式有以下三种：

(1)磨粒的钝化

如图8-26a所示，磨粒的锋利微刃已丧失，磨粒表面平滑，失去磨削性能。图8-26砂轮磨钝的形式

a)磨粒的钝化b)磨粒急剧脱落c)砂轮的粘嵌和堵塞1.砂轮的磨钝第一节金属磨削原理七、砂轮的磨钝及使用寿命

砂轮磨钝的形式有以下三种：

图8-27磨粒的磨钝磨损第一节金属磨削原理图8-27磨粒的磨钝磨损第一节金属磨削原理表8-5几种磨料的力学性能(2)磨粒急剧脱落

如图8-26b所示，砂轮工作面磨粒的脱落将使砂轮不再保持正确的工作形面，影响加工精度。第一节金属磨削原理表8-5几种磨料的力学性能(2)磨粒急剧脱落如图8-26(3)砂轮的粘嵌和堵塞

如图8-26c所示，砂轮的网状空隙被磨屑堵塞。

no=×100%（8⁃18）图8-28砂轮孔穴的形状第一节金属磨削原理(3)砂轮的粘嵌和堵塞如图8-26c所示，砂轮的网状空隙被砂轮的使用寿命是指砂轮两次修整之间所经历的实际磨削时间。

1)用金属切除率z的变化来判断。

2)用工件表面质量的变化来判断。

这一标准较易在操作现场应用。

3)用砂轮磨削能力系数的大小来判断。

影响砂轮耐用度的因素主要是：砂轮特性、磨削用量、冷却方式、工艺系统刚度等方面。

八、砂轮和磨削用量的选择

2.砂轮的使用寿命第一节金属磨削原理2.砂轮的使用寿命第一节金属磨削原理表8-６外圆砂轮的选择第一节金属磨削原理表8-６外圆砂轮的选择第一节金属磨削原理表8-7外圆磨削用量第一节金属磨削原理表8-7外圆磨削用量第一节金属磨削原理0.0287

0.0195

0.0143

0.0239

0.0162

0.0119

0.0205

0.0139

0.0102

0.0179

0.0121第一节金属磨削原理0.0287

0.0195

0.0143

0.0239

0.表8-8内圆砂轮的特性及其选择第一节金属磨削原理表8-8内圆砂轮的特性及其选择第一节金属磨削原理表8-9内圆磨削用量表(单位：mm)第一节金属磨削原理表8-9内圆磨削用量表(单位：mm)第一节金属磨削原理表8-10平面磨削砂轮选择第一节金属磨削原理表8-10平面磨削砂轮选择第一节金属磨削原理表8-11平面磨削用量选择第一节金属磨削原理表8-11平面磨削用量选择第一节金属磨削原理表8-12无心磨削砂轮选择第一节金属磨削原理表8-12无心磨削砂轮选择第一节金属磨削原理

表8-13无心磨削用量选择表8-14花键轴磨削砂轮选择2.切入磨削选择较硬的砂轮。3.磨削热导率较低的钢时，选用硬度较低的砂轮第一节金属磨削原理

表8-13无心磨削用量选择表8-14花键轴磨削砂轮选择表8-15花键轴磨削用量选择第一节金属磨削原理表8-15花键轴磨削用量选择第一节金属磨削原理8.0

10.0

12．5

16.0

0.057～0.076

0.050～0.067

0.045～0.059

0.038～0.050

0.019

0.017

0.015第一节金属磨削原理0.0138.0

10.0

12．5

16.0

0.057～0.076第二节磨削工艺的分类一、外圆磨削

外圆磨削的工艺范围广泛，主要用于磨削轴类，套筒类零件的外圆表面。表8-16外圆磨削的工艺范围第二节磨削工艺的分类一、外圆磨削

外圆磨削的工艺范围广3.无心磨削

4.端面外圆磨削

磨床砂轮主轴轴线相对工件轴线倾斜β角，砂轮斜向切入时可同时磨削工件的外圆和台阶面。

5.多砂轮磨削

6.凸轮轴磨削

7.曲轴磨削

8.轧辊磨削

9.异形轴磨削

10.凸键轴磨削

11.成形砂轮磨削第二节磨削工艺的分类3.无心磨削

4.端面外圆磨削

磨床砂轮主轴轴线相对工件轴12.切入成形磨削

二、内圆磨削

内圆磨削也是磨工的基本操作之一，主要用于各种零件的内圆表面加工。表8-17内圆磨削的工艺范围第二节磨削工艺的分类12.切入成形磨削

二、内圆磨削

内圆磨削也是磨工的基本5.深孔磨削

6.小孔磨削

7.多磨头内圆磨

8.立式内圆磨削

9.内圆成形磨削

三、平面磨削

平面磨削的工艺范围也很广泛。第二节磨削工艺的分类5.深孔磨削

6.小孔磨削

7.多磨头内圆磨

8.立式内圆磨表8-18平面磨削的工艺范围第二节磨削工艺的分类表8-18平面磨削的工艺范围第二节磨削工艺的分类4.双端面磨削

能同时磨削工件的两个平行面，磨削时工件可连续送料，常用于自动生产线中。

5.平面成形磨削

6.深切缓进磨削

7.花键磨削

四、成形磨削

成形磨削主要包括样板、模具、螺纹和齿轮的磨削。第二节磨削工艺的分类4.双端面磨削

能同时磨削工件的两个平行面，磨削时工件可连表8-19成形磨削的工艺范围3.仿形法磨成形面

4.展成法磨球面

5.坐标磨床磨成形面

6.数控凸轮磨削

7.用正弦分度夹具装夹磨成形面

8.螺纹磨削

9.齿轮磨削第二节磨削工艺的分类表8-19成形磨削的工艺范围3.仿形法磨成形面

4.展成法五、刀具刃磨

刀具刃磨的主要工艺内容是铰刀、铣刀、插齿刀、拉刀的刃磨和齿轮滚刀的铲磨、刃磨。第二节磨削工艺的分类五、刀具刃磨

刀具刃磨的主要工艺内容是铰刀、铣刀、插齿刀表8-20刀具刃磨的主要内容第二节磨削工艺的分类表8-20刀具刃磨的主要内容第二节磨削工艺的分类表8-20刀具刃磨的主要内容第二节磨削工艺的分类表8-20刀具刃磨的主要内容第二节磨削工艺的分类4.刃磨铰刀前刀面

H=D/2×sinγo第二节磨削工艺的分类4.刃磨铰刀前刀面

H=D/2×sinγo第二节磨削工艺的5.刃磨铰刀后刀面

H=D/2×sinαo第二节磨削工艺的分类5.刃磨铰刀后刀面

H=D/2×sinαo第二节磨削工艺的6.刃磨滚刀前刀面第二节磨削工艺的分类6.刃磨滚刀前刀面第二节磨削工艺的分类7.刃磨成形车刀第二节磨削工艺的分类7.刃磨成形车刀第二节磨削工艺的分类θz—底盘转角θx—转体转角8.刃磨车刀第二节磨削工艺的分类θz—底盘转角θx—转体转角8.刃磨车刀第二节磨削工艺的9.刃磨麻花钻后刀面第二节磨削工艺的分类9.刃磨麻花钻后刀面第二节磨削工艺的分类第三节成形砂轮的修整一、用金刚钻修整成形砂轮

用金刚钻修整成形砂轮时，多数是将成形面按几何形状分段进行修整，但也有将砂轮整体修整成形，来进行成形磨削。图8-29修整砂轮角度工具

1—正弦尺2—滑块3—体座第三节成形砂轮的修整一、用金刚钻修整成形砂轮

用金刚钻(1)用正弦修整角度工具修整砂轮

修整砂轮的角度工具，主要用来修整各种角度的成形砂轮，然后用此砂轮磨削工件的斜面。

当需要修整砂轮斜角为α时

(2)靠模成形砂轮修整器

有的工件形状比较复杂，要采用靠模修整器来修整砂轮。

图8⁃31所示为用于平面磨床的砂轮修整器。

(3)砂轮圆弧的修整

修整砂轮圆弧的方法是调整金刚石尖端到修整器的回转中心的距离来控制半径的。第三节成形砂轮的修整(1)用正弦修整角度工具修整砂轮修整砂轮的角度工具，主要用图8-30角度修整器

1—正弦尺座2—滑块3—金刚钻4—齿条5—心轴6—小齿轮7—捏手

8—轴套9—主体10—螺母11—螺钉12—平板13—垫板14—圆柱第三节成形砂轮的修整图8-30角度修整器

1—正弦尺座2—滑块3—金刚钻图8-31靠模砂轮成形修整器

1—手轮2—丝杠3、5—零件4—金刚钻座

6—弹簧7—壳体8—靠模第三节成形砂轮的修整图8-31靠模砂轮成形修整器

1—手轮2—丝杠3、5—图8-32砂轮圆弧修整器

1—轮盘2—定位销3—定位板4—支架5—金刚石

6—螺钉7—可调节撞块8—固定块9—手轮10—量块第三节成形砂轮的修整图8-32砂轮圆弧修整器

1—轮盘2—定位销3—定位板图8-33修整器的调整第三节成形砂轮的修整图8-33修整器的调整第三节成形砂轮的修整图8-34圆弧砂轮的形状第三节成形砂轮的修整图8-34圆弧砂轮的形状第三节成形砂轮的修整图8-35多圆弧砂轮的修整第三节成形砂轮的修整图8-35多圆弧砂轮的修整第三节成形砂轮的修整

用非金刚钻修整砂轮，主要是代替昂贵的金刚钻，以降低工艺成本。

(1)基本原理

将滚压轮制成所需的形状后作为修整工具，对砂轮施加压力，使砂轮上的磨料和结合剂被挤碎脱落下来，达到修整成形砂轮的目的。

(2)分类

常用的滚压轮有两种：1)硬质合金滚压轮，即滚压轮由YG6、YG8、YG15硬质合金制成；2)金属滚压轮，即滚压轮由合金工具钢或碳素钢等制成，淬火硬度至63～65HRC。二、用非金刚钻修整成形砂轮第三节成形砂轮的修整用非金刚钻修整砂轮，主要是代替昂贵的金刚钻，以降低工艺成(3)滚压轮修整成形砂轮

用滚压轮修整砂轮时，滚压轮本身也会有少量的磨损，因而会影响成形面的精度。

当工作滚压轮磨损后，可用标准滚压轮将砂轮精修成形，再用此砂轮来磨工作滚压轮，以修复工作滚压轮的精度。图8-36滚压砂轮装置及滚压轮

1—前座2—滚压轮3—后座第三节成形砂轮的修整(3)滚压轮修整成形砂轮用滚压轮修整砂轮时，滚压轮本身也会三、用金刚石滚轮和金刚石模板修整成形砂轮

(1)用金刚石滚轮修整成形砂轮

金刚石滚轮修整器在复杂成形面修整中，应用广泛，修整精度高。图8-37金刚石滚轮修整器第三节成形砂轮的修整三、用金刚石滚轮和金刚石模板修整成形砂轮

(1)用金刚石滚轮(2)用金刚石模板修整成形砂轮

金刚石模板的制造类似于金刚滚轮，也是用电镀法将金刚石层电镀在工作表面上，用以修整砂轮。图8-38多齿金刚石模板修整平面砂轮第三节成形砂轮的修整(2)用金刚石模板修整成形砂轮金刚石模板的制造类似于金刚滚四、成形砂轮修整时的注意事项

成形砂轮磨削所获得的工件的精度，首先决定于砂轮修整的精度和正确性，所以对于砂轮修整还需要注意以下几点：

1)在夹具上用金刚钻修整成形砂轮时，工具的回转中心必须垂直于砂轮主轴中心线，金刚钻刀尖应在通过砂轮主轴轴线的垂直面或水平面内运动，这样才能保证修整出的砂轮形状准确。第三节成形砂轮的修整四、成形砂轮修整时的注意事项

成形砂轮磨削所获得的工件的图8-39砂轮与工件的关系

a)凸圆弧b)凹圆弧第三节成形砂轮的修整图8-39砂轮与工件的关系

a)凸圆弧b)凹圆弧第三节2)被磨削的工件是凸圆弧，如图8-39a所示，则修凹圆弧砂轮的半径R砂比工件的实际尺寸R工大0.01～0.02mm。

3)被磨削的工件是凹圆弧，如图8-39b所示，则修凸圆弧砂轮的半径R砂比工件的实际尺寸R工小0.01～0.02mm。

4)在修整成形砂轮时，均需在修整前用碳化硅砂条作粗修整，这样不仅减少金刚钻的损耗，同时可提高修整砂轮效率。

5)由于砂轮和工件接触面比较大，故产生较大磨削力，因此需要使用功率较大、刚度较好的磨床。第三节成形砂轮的修整2)被磨削的工件是凸圆弧，如图8-39a所示，则修凹圆弧砂轮6)成形磨削热量较大，故需要进行充分地冷却，磨削用量不宜过大，砂轮也不宜修得太细。第三节成形砂轮的修整6)成形磨削热量较大，故需要进行充分地冷却，磨削用量不宜过大第四节工件装卸的自动化一、上下料机构图8-40下落式自动装料器动作顺序第四节工件装卸的自动化一、上下料机构图8-40下落式自动图8-41上下料机构

a)带滑道的上料机构b)带横梁、移动架的下料机构第四节工件装卸的自动化图8-41上下料机构

a)带滑道的上料机构b)带横梁、移二、双臂机械手

图8⁃42a所示为斜置式机械手。图8-42双臂机械手

a)斜置式机械手b)回转式机械手

1、2—机械手3、4—转臂第四节工件装卸的自动化二、双臂机械手

图8⁃42a所示为斜置式机械手。图8-4图8-43工业机器人的组成

1—机身2—控制系统3—驱动系统

4—上臂5—腰部6—前臂7—腕三、工业机器人第四节工件装卸的自动化图8-43工业机器人的组成

1—机身2—控制系统3—驱图8-44机器人的分类及示例

a)机器人的分类b)示例

1—手指2—腕3—手臂4—柱5—基座第四节工件装卸的自动化图8-44机器人的分类及示例

a)机器人的分类b)示例

第五节磨削工艺的改进一、技术创新的概念二、工艺创新的重要意义

工艺是指原材料经过加工，改变其几何形状、物理和化学性质，生产出具有使用价值的产品的方式或过程。第五节磨削工艺的改进一、技术创新的概念二、工艺创新的重要意三、磨削工艺的改革(1)工艺创新是不断提高企业经济效益的客观要求

一定的工艺技术水平决定了企业的经济效益，要想持续不断地提高企业的经济效益，就必须不断地开展工艺创新。

(2)工艺创新使企业在知识经济大潮中立于不败之地

通过工艺创新，降低产品生产过程的资源、能源消耗，提高材料使用率，降低生产成本。

(3)工艺创新的几项基本原则

工艺创新应符合下列五项基本原则：经济效益原则；可替代原则；技术先进原则；切合实际原则；可持续发展原则。第五节磨削工艺的改进三、磨削工艺的改革第五节磨削工艺的改进

如第二章所阐述的世界磨削工艺的发展趋势，表明了在磨削领域技术创新的特点。

(1)低熔点材料粘固法磨薄片零件

这种工艺改革的特点是消除工件的夹紧变形，以提高工件的形状精度(平面度)和位置精度(平行度)。

(2)电磁无心夹具

滚动轴承的磨削原来用弹性膜片多点夹紧。

(3)展成法磨球面

杯形砂轮与工件安装成轴线交角α，砂轮与工件同时绕各自的轴线旋转，展成球面。

(4)偏心后刀面磨立铣刀的圆周齿

用金刚石将砂轮修整出较窄的工作面。第五节磨削工艺的改进如第二章所阐述的世界磨削工艺的发展趋势，表明了在磨削领域(5)特殊结构顶尖在较大磨床磨削小直径尺寸的细长轴时，机床尾座的顶尖顶紧力就相对较大。

(6)中心孔行星磨削用中心孔磨床磨削中心孔，中心孔的圆度可达到0.0008mm。

(7)弦线传动的V形成组夹具

工件由弦线传动，消除传动惯性力对加工精度的影响，定位精度高。

(8)内冷却心轴

能使切削液流入工件的内壁，冷却工件，防止工件热变形。

(9)密珠心轴

心轴定心圆直径与孔壁能保持2μm的过盈量，达到较高的中心定位精度。第五节磨削工艺的改进(5)特殊结构顶尖在较大磨床磨削小直径尺寸的细长轴时，机床(10)深孔磨具

在万能外圆磨床上的深孔磨具适合磨削大直径的深孔。

(11)高频电动磨具

转速为50000～90000r/min,磨削轴承滚道的表面粗糙度值达到Ra0.1μm。

通常，可针对加工的问题对磨削工艺进行改革。

1)在工作台液压缸上增加一个放气阀，以便排除液压缸中的空气，其结构如图8-45所示。图8-45放气阀的安装图第五节磨削工艺的改进(10)深孔磨具在万能外圆磨床上的深孔磨具适合磨削大直径的2)提高工作台与床身导轨面的接触精度。

3)改善导轨润滑效果。图8-46改善工作台油槽结构第五节磨削工艺的改进2)提高工作台与床身导轨面的接触精度。

3)改善导轨润滑效果图8-47专用百分表座第五节磨削工艺的改进图8-47专用百分表座第五节磨削工艺的改进图8-48摩擦片第五节磨削工艺的改进图8-48摩擦片第五节磨削工艺的改进图8-49磨摩擦片的夹具第五节磨削工艺的改进图8-49磨摩擦片的夹具第五节磨削工艺的改进图8-50用正弦规和精密角铁装夹磨斜面第五节磨削工艺的改进图8-50用正弦规和精密角铁装夹磨斜面第五节磨削工艺的改图8-51开槽砂轮第五节磨削工艺的改进图8-51开槽砂轮第五节磨削工艺的改进

举两个例子来说明设备改进的方法。图8-52薄膜可变节流静压轴承工作原理四、设备改进的方法第五节磨削工艺的改进举两个例子来说明设备改进的方法。图8-52薄膜可变节流图8-53内圆磨具沟槽节流静压轴承第五节磨削工艺的改进图8-53内圆磨具沟槽节流静压轴承第五节磨削工艺的改进图8-54供油系统第五节磨削工艺的改进图8-54供油系统第五节磨削工艺的改进图8-55静压轴承的结构第五节磨削工艺的改进图8-55静压轴承的结构第五节磨削工艺的改进图8-56动静压轴承第五节磨削工艺的改进图8-56动静压轴承第五节磨削工艺的改进图8-57螺纹磨床工件喷淋恒温控制系统第五节磨削工艺的改进图8-57螺纹磨床工件喷淋恒温控制系统第五节磨削工艺的改第六节磨床一、外圆磨床

外圆磨床分为无心外圆磨床、宽砂轮无心外圆磨床、普通外圆磨床、万能外圆磨床、宽砂轮外圆磨床、端面外圆磨床、多砂轮架外圆磨床、多片砂轮外圆磨床等。图8-58MB1332B半自动外圆磨床第六节磨床一、外圆磨床

外圆磨床分为无心外圆磨床、图8-59MA1420/750—H万能外圆磨床第六节磨床图8-59MA1420/750—H万能外圆磨床第六节磨图8-６0MK1620数控端面外圆磨床第六节磨床图8-６0MK1620数控端面外圆磨床第六节磨床表8-21MK1620数控端面外圆磨床的主要技术规格及参数第六节磨床表8-21MK1620数控端面外圆磨床的主要技术规格及参数图8-６1MK1320数控外圆磨床第六节磨床图8-６1MK1320数控外圆磨床第六节磨床表8-22主要技术参数二、内圆磨床

同样，磨床制造厂也在不断地开发数控内圆磨床。第六节磨床表8-22主要技术参数二、内圆磨床

同样，磨床制造厂也图8-６2MK2710数控内圆磨床三、平面磨床第六节磨床图8-６2MK2710数控内圆磨床三、平面磨床第六节磨常用平面磨床有卧轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床、立轴矩台平面磨床、立轴圆台平面磨床和双端面磨床等。图8-６3M7163/3000—H(H238)卧轴矩台平面磨床第六节磨床常用平面磨床有卧轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床、立轴矩表8-23主要技术规格及参数第六节磨床表8-23主要技术规格及参数第六节磨床图8-６4MB7150/H半自动卧轴矩台平面磨床第六节磨床图8-６4MB7150/H半自动卧轴矩台平面磨床第六节磨表8-24主要技术规格及参数第六节磨床表8-24主要技术规格及参数第六节磨床第六节磨床表8-25主要技术规格及参数第六节磨床表8-25主要技术规格及参数图8-65MM7132A精密卧轴矩台平面磨床

1—床身2—电磁吸盘3—磨头4—立柱5、6—工作台

7—操纵箱8—冷却箱9、10、11—手轮12、13—手柄第六节磨床图8-65MM7132A精密卧轴矩台平面磨床

1—床身2第六节磨床第六节磨床图8-67MM7132A精密平面磨床横向进给机构

1—手轮2—齿轮3、8、9—手柄4、5、14、15、16、17—齿轮6—螺母

7—丝杠10—蜗杆11—斜齿轮12—轴13—直流电动机第六节磨床图8-67MM7132A精密平面磨床横向进给机构

1—手轮图8-68MM7132A精密平面磨床工作台纵向液压传动机构

1—弹簧片2—换向阀3—齿条4—拨叉5—齿轮轴6、7—齿轮

8—电动机9—轴10—转子11—定子12—定量泵13—偏心轴第六节磨床图8-68MM7132A精密平面磨床工作台纵向液压传动机构第六节磨床第六节磨床四、万能工具磨床图8-69MM7132A精密平面磨床磨头

1—螺钉2—塞铁3—磨头体壳4—主轴5—轴承第六节磨床四、万能工具磨床图8-69MM7132A精密平面磨床磨头

图8⁃70所示为M6025型万能工具磨床，备有多种附件，可刃磨各种工具。图8-70M6025型万能工具磨床

1、2、3、4、11—手轮5—立柱6—磨头架7—导轨

8—纵向工作台9—调节捏手10—手柄12—横向滑板13—床身第六节磨床图8⁃70所示为M6025型万能工具磨床，备有多种附件，表8-26M6025型万能工具磨床主要技术规格第六节磨床表8-26M6025型万能工具磨床主要技术规格第六节磨表8-27MQ6025A型万能工具磨床主要技术规格第六节磨床表8-27MQ6025A型万能工具磨床主要技术规格第六节图8-71MQ6025A型万能工具磨床

1—床身2、3—工作台4—床头架5—尾座

6、7、8、13—手轮9—滑板10—升降机构

11—磨头12—操纵盒第六节磨床图8-71MQ6025A型万能工具磨床

1—床身2、3—第八章磨削工艺理论基础第八章磨削工艺理论基础掌握金属磨削原理的基础知识，了解磨削工艺分类的系统知识，工件装卸的自动化和成形砂轮的修整方法。熟悉磨床结构。初步了解工艺创新的理念，掌握工艺改革的方法，能促进企业的工艺创新。第一章设备维修前的准备工作掌握金属磨削原理的基础知识，了解磨削工艺分类的系统知第一节金属磨削原理一、磨屑形成的过程

磨削加工是工件被磨削的金属表层在无数磨粒的瞬间挤压、刻划、切削、摩擦、抛光作用下进行的。表8-1每克白刚玉磨料的磨粒数1.磨粒的挤压、刻划、切削、摩擦、抛光作用第一节金属磨削原理一、磨屑形成的过程

磨削加工是工件图8-1磨屑的形状第一节金属磨削原理图8-1磨屑的形状第一节金属磨削原理表8-2磨粒结构2.金属磨削的过程(1)挤压和摩擦阶段

当磨粒与工件刚接触时，工件表层的金属受到压力的作用，发生弹性变形。第一节金属磨削原理表8-2磨粒结构2.金属磨削的过程(1)挤压和摩擦阶段当(2)滑移阶段

磨粒尖端压入工件金属层，金属受到更大的压力，使金属的晶格沿某方向滑移，在此区域金属表层发生剧烈的塑性变形，这个变形过程较长，如图8-2a所示的刻划区和切削区，在工件表面留下一个刻痕。

不同材料的塑性变形也不同。

(3)挤裂阶段

当磨粒对金属层的压力超过金属的强度极限时，金属沿某方向挤裂。

(4)切离阶段

磨粒走完切削的全程，形成磨屑，磨屑被切离工件表面，并在工件表面留下一条划痕。第一节金属磨削原理(2)滑移阶段磨粒尖端压入工件金属层，金属受到更大的压力，

综上所述，磨削过程是无数磨刃点对工件表面的挤压、刻划、切削、摩擦抛光的综合作用的结果，故可以获得光洁的加工表面。图8-2磨粒的切削过程

a)磨削区域b)理论有效磨刃第一节金属磨削原理综上所述，磨削过程是无数磨刃点对工件表面的挤压、刻划、切二、磨屑厚度

磨削时，磨粒的切削厚度对磨削力、功率、磨削热、表面粗糙度及砂轮钝化等，都有很大的影响，但是磨削过程相当复杂，要确定磨粒的实际磨屑厚度是很困难的。图8-3单颗磨粒磨屑厚度1.单颗磨粒的磨屑厚度第一节金属磨削原理二、磨屑厚度

磨削时，磨粒的切削厚度对磨削力、功率、磨2.磨屑厚度对加工的影响(1)砂轮圆周速度

提高砂轮圆周速度，在各种磨削情况下都可以使磨屑厚度减小，这种磨削可称为薄屑磨削。3.影响磨屑厚度的因素第一节金属磨削原理2.磨屑厚度对加工的影响(1)砂轮圆周速度提高砂轮圆周速度

高速磨削时，由于砂轮圆周速度的提高和磨屑厚度的减小，每颗磨粒所受负荷便相应减小，因此有利于降低工件的表面粗糙度，延长砂轮使用寿命；同时，增大磨削用量，提高了生产率。图8-4砂轮圆周速度对工件表面粗糙度的影响第一节金属磨削原理高速磨削时，由于砂轮圆周速度的提高和磨屑厚度的减小，每颗(2)工件圆周速度

工件圆周速度对磨屑厚度的影响与砂轮圆周速度的影响相反。图8-5工件转速对工件表面多角形深度的影响第一节金属磨削原理(2)工件圆周速度工件圆周速度对磨屑厚度的影响与砂轮圆周速(3)背吃刀量在其它条件不变的情况下，若背吃刀量增加，则磨屑厚度增加，工件表面粗糙度增大。

(4)砂轮粒度

acgmax公式中的M代表了相应的砂轮粒度。三、磨削弧第一节金属磨削原理(3)背吃刀量在其它条件不变的情况下，若背吃刀量增加，则磨图8-６磨削弧

a)外圆磨削b)平面磨削c)内圆磨削第一节金属磨削原理图8-６磨削弧

a)外圆磨削b)平面磨削c)内圆磨削第图8-7磨削区域第一节金属磨削原理图8-7磨削区域第一节金属磨削原理图8-8工件直径对磨削弧长的影响第一节金属磨削原理图8-8工件直径对磨削弧长的影响第一节金属磨削原理图8-9渗入磨削弧的切削液四、磨削力第一节金属磨削原理图8-9渗入磨削弧的切削液四、磨削力第一节金属磨削原理

磨削时，在砂轮与工件上分别作用着大小相等、方向相反的力，这种相互作用的力叫磨削力。

为了便于分析，通常将磨削力分解为三个相互垂直的分力：

(1)切削力Fc总切削力在主运动方向上的正投影。1.磨削力２.磨削力的形成3.磨削力的分解第一节金属磨削原理

为了便于分析，通常将磨削力分解为三个相互垂直的分力：

(2)背向力Fp

总切削力在垂直于进给方向上的分力。

(3)进给力Ff总切削力在进给方向上的正投影。

(1)单位磨削力很大

由于磨削厚度极小，单个磨粒的单位磨削力很大。

(2)三个分力中背向力最大在磨削力的三个分力中以背向力最大，这是单颗磨粒的负前角切削所致。

如图8⁃10所示，磨粒以负前角切削，切削刃的钝圆半径相对背吃刀量要大。4.磨削力的特点第一节金属磨削原理(2)背向力Fp总切削力在垂直于进给方向上的分力。

(3)图8-11砂轮杆的弯曲变形第一节金属磨削原理图8-11砂轮杆的弯曲变形第一节金属磨削原理图8-11砂轮杆的弯曲变形(3)切入磨削法的磨削力

用切入法磨削外圆时进给力第一节金属磨削原理图8-11砂轮杆的弯曲变形(3)切入磨削法的磨削力用切入为零，背向力最大(图8-12)。图8-12切入磨削法的磨削力第一节金属磨削原理为零，背向力最大(图8-12)。图8-12切入磨削法的磨削(4)恒压力磨削恒压力磨削是在切入磨削时，砂轮以一定的压力压住工件，从粗磨、精磨到无火花磨削，完成磨削循环。

(5)磨削周期

用纵向法精磨外圆时，需要增加光磨次数，在超精密磨削时为获得低的表面粗糙度值，要光磨4～6次。图8-13磨削周期第一节金属磨削原理(4)恒压力磨削恒压力磨削是在切入磨削时，砂轮以一定的压力1)初磨阶段。

2)稳定阶段。

3)光磨阶段。

光磨阶段对于减小工件表面的粗糙度值至关重要。图8-14光磨时间对工件表面粗糙度的影响第一节金属磨削原理1)初磨阶段。

2)稳定阶段。

3)光磨阶段。

光磨阶段

由于影响磨削力大小的因素很多，且目前对磨削机理研究还继续深入，因此理论公式的计算准确度不高。表8-3磨削力公式中的系数和指数例1磨削一个轴类零件，工件材料40Cr，硬度42HRC，工件直径ϕ50mm，工件转速n=125r/min，砂轮径向背吃刀量ap=0.1mm，工件轴向进给量fa=10mm/r，求切削力Fc。5.磨削力的计算第一节金属磨削原理表8-3磨削力公式中的系数和指数例1磨削一个轴类零件，解vW=πdn/1000=3．14×50×125/1000≈20m/min查表8-3得

Kz=1399．20，az=0．336，bz=0．556，cz=1．304

1)磨削时，进给力Pf很小，对磨削加工的影响很小。

2)由于背向力Fp较大，使工艺系统产生的弹性变形也较大，故Fp力对工件的加工精度的影响也较大。

3)切削力Fc对磨削加工的影响与Ff力相似，但影响的程度较小。

4)影响磨削力的因素主要是：工件材料、磨削用量、砂轮特性等方面。6.磨削力对磨削加工的影响及减小磨削力的方法第一节金属磨削原理解vW=πdn/1000=3．14×50×125/1000砂轮磨削力的大小主要取决于工件材料的硬度和强度，一般难磨的材料磨削力就很大。图8-15砂轮圆周速度对磨削力的影响第一节金属磨削原理砂轮磨削力的大小主要取决于工件材料的硬度和强度，一般难磨图8-16切入速度对磨削力的影响五、磨削热第一节金属磨削原理图8-16切入速度对磨削力的影响五、磨削热第一节金属磨削1.磨削热的产生及其特点磨削所消耗的功率将转化为热能。第一节金属磨削原理1.磨削热的产生及其特点磨削所消耗的功率将转化为热能。第一节图8-17表面温度场的温度梯度第一节金属磨削原理图8-17表面温度场的温度梯度第一节金属磨削原理图8-18不同背吃刀量对表面温度场的影响

1—=0.01mm2—=0.02mm3—=0.04mm

4—=0.06mm=30m/min=35m/s第一节金属磨削原理图8-18不同背吃刀量对表面温度场的影响

1—=0.012.常用金属材料的热参数及磨削温度的测量图8-19不同进给量对温度场的影响

1—f=24mm/行程2—f=12mm/行程3—f=6mm/行程

=60m/min=35m/s=0.02mm第一节金属磨削原理2.常用金属材料的热参数及磨削温度的测量图8-19不同进给图8-20不同工件旋转速度对温度场的影响第一节金属磨削原理图8-20不同工件旋转速度对温度场的影响第一节金属磨削原图8-21不同材料的磨削温度第一节金属磨削原理图8-21不同材料的磨削温度第一节金属磨削原理表8-4常用金属材料的热参数第一节金属磨削原理表8-4常用金属材料的热参数第一节金属磨削原理图8-22平面磨削温度测量示意图第一节金属磨削原理图8-22平面磨削温度测量示意图第一节金属磨削原理(1)磨削热对加工精度的影响在第二章中已作较详细的分析，这里就不再重复。

(2)磨削烧伤问题的分析

在瞬时高温作用下，工件表层可能被烧伤。3.磨削热对加工的影响第一节金属磨削原理3.磨削热对加工的影响第一节金属磨削原理图8-23磨削时表面烧伤颜色的变化第一节金属磨削原理图8-23磨削时表面烧伤颜色的变化第一节金属磨削原理图8-24内冷却系统1)采用良好的冷却措施，选用合适的切削液冷却工件。第一节金属磨削原理图8-24内冷却系统1)采用良好的冷却措施，选用合适的切削2)磨料的切削性能对磨削热有很大的影响。

3)砂轮的硬度对磨削热有较大的影响。图8-25大气孔砂轮第一节金属磨削原理2)磨料的切削性能对磨削热有很大的影响。

3)砂轮的硬度对磨4)在磨削热特别大的情况下，可选用大气孔砂轮(图8-25)。

5)树脂结合剂砂轮要比陶瓷砂轮不易使工件烧伤，目前在滚动轴承磨削中广泛采用。

6)磨削的背吃刀量对磨削热影响最大。(3)磨削裂纹

如果磨削温度过高，会引起高温塑性变形、金相组织变化，并产生残余应力。第一节金属磨削原理4)在磨削热特别大的情况下，可选用大气孔砂轮(图8-25)。这主要是由于磨削热使金属材料的金相组织发生变化（简称相变）引起的。

六、砂轮的制造及磨削性能的评定

陶瓷砂轮在窑中的烧结过程：

1)低温(200℃)，坯体主要排除残余水份。

2)脱水分解(200～900℃)。

高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O）400～600℃偏高岭土Al2O3·2SiO2+2H2O

3)高温烧成(900℃)。

4)保温4～8h。1.砂轮烧成过程的物理变化第一节金属磨削原理这主要是由于磨削热使金属材料的金相组织发生变化（简称相变5)冷却。

(1)金属切除率

z=1000vwfaap（8⁃16）

例2粗磨一个零件，vW=25m/min,fa=20mm/r,ap=0.05mm,求金属切除率z？

解根据式(8-16)得：

z=1000vWfaap

(2)磨削比

如果z值很高，而砂轮的磨耗很快，则砂轮的性能也不能算好。

G=磨除金属体积/砂轮消耗体积2.砂轮磨削性能的评定第一节金属磨削原理5)冷却。

(1)金属切除率

z=1000vwfaap（七、砂轮的磨钝及使用寿命

砂轮磨钝的形式有以下三种：

(1)磨粒的钝化

如图8-26a所示，磨粒的锋利微刃已丧失，磨粒表面平滑，失去磨削性能。图8-26砂轮磨钝的形式

a)磨粒的钝化b)磨粒急剧脱落c)砂轮的粘嵌和堵塞1.砂轮的磨钝第一节金属磨削原理七、砂轮的磨钝及使用寿命

砂轮磨钝的形式有以下三种：

图8-27磨粒的磨钝磨损第一节金属磨削原理图8-27磨粒的磨钝磨损第一节金属磨削原理表8-5几种磨料的力学性能(2)磨粒急剧脱落

如图8-26b所示，砂轮工作面磨粒的脱落将使砂轮不再保持正确的工作形面，影响加工精度。第一节金属磨削原理表8-5几种磨料的力学性能(2)磨粒急剧脱落如图8-26(3)砂轮的粘嵌和堵塞

如图8-26c所示，砂轮的网状空隙被磨屑堵塞。

no=×100%（8⁃18）图8-28砂轮孔穴的形状第一节金属磨削原理(3)砂轮的粘嵌和堵塞如图8-26c所示，砂轮的网状空隙被砂轮的使用寿命是指砂轮两次修整之间所经历的实际磨削时间。

1)用金属切除率z的变化来判断。

2)用工件表面质量的变化来判断。

这一标准较易在操作现场应用。

3)用砂轮磨削能力系数的大小来判断。

影响砂轮耐用度的因素主要是：砂轮特性、磨削用量、冷却方式、工艺系统刚度等方面。

八、砂轮和磨削用量的选择

2.砂轮的使用寿命第一节金属磨削原理2.砂轮的使用寿命第一节金属磨削原理表8-６外圆砂轮的选择第一节金属磨削原理表8-６外圆砂轮的选择第一节金属磨削原理表8-7外圆磨削用量第一节金属磨削原理表8-7外圆磨削用量第一节金属磨削原理0.0287

0.0195

0.0143

0.0239

0.0162

0.0119

0.0205

0.0139

0.0102

0.0179

0.0121第一节金属磨削原理0.0287

0.0195

0.0143

0.0239

0.表8-8内圆砂轮的特性及其选择第一节金属磨削原理表8-8内圆砂轮的特性及其选择第一节金属磨削原理表8-9内圆磨削用量表(单位：mm)第一节金属磨削原理表8-9内圆磨削用量表(单位：mm)第一节金属磨削原理表8-10平面磨削砂轮选择第一节金属磨削原理表8-10平面磨削砂轮选择第一节金属磨削原理表8-11平面磨削用量选择第一节金属磨削原理表8-11平面磨削用量选择第一节金属磨削原理表8-12无心磨削砂轮选择第一节金属磨削原理表8-12无心磨削砂轮选择第一节金属磨削原理

表8-13无心磨削用量选择表8-14花键轴磨削砂轮选择2.切入磨削选择较硬的砂轮。3.磨削热导率较低的钢时，选用硬度较低的砂轮第一节金属磨削原理

表8-13无心磨削用量选择表8-14花键轴磨削砂轮选择表8-15花键轴磨削用量选择第一节金属磨削原理表8-15花键轴磨削用量选择第一节金属磨削原理8.0

10.0

12．5

16.0

0.057～0.076

0.050～0.067

0.045～0.059

0.038～0.050

0.019

0.017

0.015第一节金属磨削原理0.0138.0

10.0

12．5

16.0

0.057～0.076第二节磨削工艺的分类一、外圆磨削

外圆磨削的工艺范围广泛，主要用于磨削轴类，套筒类零件的外圆表面。表8-16外圆磨削的工艺范围第二节磨削工艺的分类一、外圆磨削

外圆磨削的工艺范围广3.无心磨削

4.端面外圆磨削

磨床砂轮主轴轴线相对工件轴线倾斜β角，砂轮斜向切入时可同时磨削工件的外圆和台阶面。

5.多砂轮磨削

6.凸轮轴磨削

7.曲轴磨削

8.轧辊磨削

9.异形轴磨削

10.凸键轴磨削

11.成形砂轮磨削第二节磨削工艺的分类3.无心磨削

4.端面外圆磨削

磨床砂轮主轴轴线相对工件轴12.切入成形磨削

二、内圆磨削

内圆磨削也是磨工的基本操作之一，主要用于各种零件的内圆表面加工。表8-17内圆磨削的工艺范围第二节磨削工艺的分类12.切入成形磨削

二、内圆磨削

内圆磨削也是磨工的基本5.深孔磨削

6.小孔磨削

7.多磨头内圆磨

8.立式内圆磨削

9.内圆成形磨削

三、平面磨削

平面磨削的工艺范围也很广泛。第二节磨削工艺的分类5.深孔磨削

6.小孔磨削

7.多磨头内圆磨

8.立式内圆磨表8-18平面磨削的工艺范围第二节磨削工艺的分类表8-18平面磨削的工艺范围第二节磨削工艺的分类4.双端面磨削

能同时磨削工件的两个平行面，磨削时工件可连续送料，常用于自动生产线中。

5.平面成形磨削

6.深切缓进磨削

7.花键磨削

四、成形磨削

成形磨削主要包括样板、模具、螺纹和齿轮的磨削。第二节磨削工艺的分类4.双端面磨削

能同时磨削工件的两个平行面，磨削时工件可连表8-19成形磨削的工艺范围3.仿形法磨成形面

4.展成法磨球面

5.坐标磨床磨成形面

6.数控凸轮磨削

7.用正弦分度夹具装夹磨成形面

8.螺纹磨削

9.齿轮磨削第二节磨削工艺的分类表8-19成形磨削的工艺范围3.仿形法磨成形面

4.展成法五、刀具刃磨

刀具刃磨的主要工艺内容是铰刀、铣刀、插齿刀、拉刀的刃磨和齿轮滚刀的铲磨、刃磨。第二节磨削工艺的分类五、刀具刃磨

刀具刃磨的主要工艺内容是铰刀、铣刀、插齿刀表8-20刀具刃磨的主要内容第二节磨削工艺的分类表8-20刀具刃磨的主要内容第二节磨削工艺的分类表8-20刀具刃磨的主要内容第二节磨削工艺的分类表8-20刀具刃磨的主要内容第二节磨削工艺的分类4.刃磨铰刀前刀面

H=D/2×sinγo第二节磨削工艺的分类4.刃磨铰刀前刀面

H=D/2×sinγo第二节磨削工艺的5.刃磨铰刀后刀面

H=D/2×sinαo第二节磨削工艺的分类5.刃磨铰刀后刀面

H=D/2×sinαo第二节磨削工艺的6.刃磨滚刀前刀面第二节磨削工艺的分类6.刃磨滚刀前刀面第二节磨削工艺的分类7.刃磨成形车刀第二节磨削工艺的分类7.刃磨成形车刀第二节磨削工艺的分类θz—底盘转角θx—转体转角8.刃磨车刀第二节磨削工艺的分类θz—底盘转角θx—转体转角8.刃磨车刀第二节磨削工艺的9.刃磨麻花钻后刀面第二节磨削工艺的分类9.刃磨麻花钻后刀面第二节磨削工艺的分类第三节成形砂轮的修整一、用金刚钻修整成形砂轮

用金刚钻修整成形砂轮时，多数是将成形面按几何形状分段进行修整，但也有将砂轮整体修整成形，来进行成形磨削。图8-29修整砂轮角度工具

1—正弦尺2—滑块3—体座第三节成形砂轮的修整一、用金刚钻修整成形砂轮

用金刚钻(1)用正弦修整角度工具修整砂轮

修整砂轮的角度工具，主要用来修整各种角度的成形砂轮，然后用此砂轮磨削工件的斜面。

当需要修整砂轮斜角为α时

(2)靠模成形砂轮修整器

有的工件形状比较复杂，要采用靠模修整器来修整砂轮。

图8⁃31所示为用于平面磨床的砂轮修整器。

(3)砂轮圆弧的修整

修整砂轮圆弧的方法是调整金刚石尖端到修整器的回转中心的距离来控制半径的。第三节成形砂轮的修整(1)用正弦修整角度工具修整砂轮修整砂轮的角度工具，主要用图8-30角度修整器

1—正弦尺座2—滑块3—金刚钻4—齿条5—心轴6—小齿轮7—捏手

8—轴套9—主体10—螺母11—螺钉12—平板13—垫板14—圆柱第三节成形砂轮的修整图8-30角度修整器

1—正弦尺座2—滑块3—金刚钻图8-31靠模砂轮成形修整器

1—手轮2—丝杠3、5—零件4—金刚钻座

6—弹簧7—壳体8—靠模第三节成形砂轮的修整图8-31靠模砂轮成形修整器

1—手轮2—丝杠3、5—图8-32砂轮圆弧修整器

1—轮盘2—定位销3—定位板4—支架5—金刚石

6—螺钉7—可调节撞块8—固定块9—手轮10—量块第三节成形砂轮的修整图8-32砂轮圆弧修整器

1—轮盘2—定位销3—定位板图8-33修整器的调整第三节成形砂轮的修整图8-33修整器的调整第三节成形砂轮的修整图8-34圆弧砂轮的形状第三节成形砂轮的修整图8-34圆弧砂轮的形状第三节成形砂轮的修整图8-35多圆弧砂轮的修整第三节成形砂轮的修整图8-35多圆弧砂轮的修整第三节成形砂轮的修整

用非金刚钻修整砂轮，主要是代替昂贵的金刚钻，以降低工艺成本。

(1)基本原理

将滚压轮制成所需的形状后作为修整工具，对砂轮施加压力，使砂轮上的磨料和结合剂被挤碎脱落下来，达到修整成形砂轮的目的。

(2)分类

常用的滚压轮有两种：1)硬质合金滚压轮，即滚压轮由YG6、YG8、YG15硬质合金制成；2)金属滚压轮，即滚压轮由合金工具钢或碳素钢等制成，淬火硬度至63～65HRC。二、用非金刚钻修整成形砂轮第三节成形砂轮的修整用非金刚钻修整砂轮，主要是代替昂贵的金刚钻，以降低工艺成(3)滚压轮修整成形砂轮

用滚压轮修整砂轮时，滚压轮本身也会有少量的磨损，因而会影响成形面的精度。

当工作滚压轮磨损后，可用标准滚压轮将砂轮精修成形，再用此砂轮来磨工作滚压轮，以修复工作滚压轮的精度。图8-36滚压砂轮装置及滚压轮

1—前座2—滚压轮3—后座第三节成形砂轮的修整(3)滚压轮修整成形砂轮用滚压轮修整砂轮时，滚压轮本身也会三、用金刚石滚轮和金刚石模板修整成形砂轮

(1)用金刚石滚轮修整成形砂轮

金刚石滚轮修整器在复杂成形面修整中，应用广泛，修整精度高。图8-37金刚石滚轮修整器第三节成形砂轮的修整三、用金刚石滚轮和金刚石模板修整成形砂轮

(1)用金刚石滚轮(2)用金刚石模板修整成形砂轮

金刚石模板的制造类似于金刚滚轮，也是用电镀法将金刚石层电镀在工作表面上，用以修整砂轮。图8-38多齿金刚石模板修整平面砂轮第三节成形砂轮的修整(2)用金刚石模板修整成形砂轮金刚石模板的制造类似于金刚滚四、成形砂轮修整时的注意事项

成形砂轮磨削所获得的工件的精度，首先决定于砂轮修整的精度和正确性，所以对于砂轮修整还需要注意以下几点：

1)在夹具上用金刚钻修整成形砂轮时，工具的回转中心必须垂直于砂轮主轴中心线，金刚钻刀尖应在通过砂轮主轴轴线的垂直面或水平面内运动，这样才能保证修整出的砂轮形状准确。第三节成形砂轮的修整四、成形砂轮修整时的注意事项

成形砂轮磨削所获得的工件的图8-39砂轮与工件的关系

a)凸圆弧b)凹圆弧第三节成形砂轮的修整图8-39砂轮与工件的关系

a)凸圆弧b)凹圆弧第三节2)被磨削的工件是凸圆弧，如图8-39a所示，则修凹圆弧砂轮的半径R砂比工件的实际尺寸R工大0.01～0.02mm。

3)被磨削的工件是凹圆弧，如图8-39b所示，则修凸圆弧砂轮的半径R砂比工件的实际尺寸R工小0.01～0.02mm。

4)在修整成形砂轮时，均需在修整前用碳化硅砂条作粗修整，这样不仅减少金刚钻的损耗，同时可提高修整砂轮效率。

5)由于砂轮和工件接触面比较大，故产生较大磨削力，因此需要使用功率较大、刚度较好的磨床。第三节成形砂轮的修整2)被磨削的工件是凸圆弧，如图8-39a所示，则修凹圆弧砂轮6)成形磨削热量较大，故需要进行充分地冷却，磨削用量不宜过大，砂轮也不宜修得太细。第三节成形砂轮的修整6)成形磨削热量较大，故需要进行充分地冷却，磨削用量不宜过大第四节工件装卸的自动化一、上下料机构图8-40下落式自动装料器动作顺序第四节工件装卸的自动化一、上下料机构图8-40下落式自动图8-41上下料机构

a)带滑道的上料机构b)带横梁、移动架的下料机构第四节工件装卸的自动化图8-41上下料机构

a)带滑道的上料机构b)带横梁、移二、双臂机械手

图8⁃42a所示为斜置式机械手。图8-42双臂机械手

a)斜置式机械手b)回转式机械手

1、2—机械手3、4—转臂第四节工件装卸的自动化二、双臂机械手

图8⁃42a所示为斜置式机械手。图8-4图8-43工业机器人的组成

1—机身2—控制系统3—驱动系统

4—上臂5—腰部6—前臂7—腕三、工业机器人第四节工件装卸的自动化图8-43工业机器人的组成

1—机身2—控制系统3—驱图8-44机器人的分类及示例

a)机器人的分类b)示例

1—手指2—腕3—手臂4—柱5—基座第四节工件装卸的自动化图8-44机器人的分类及示例

a)机器人的分类b)示例

第五节磨削工艺的改进一、技术创新的概念二、工艺创新的重要意义

工艺是指原材料经过加工，改变其几何形状、物理和化学性质，生产出具有使用价值的产品的方式或过程。第五节磨削工艺的改进一、技术创新的概念二、工艺创新的重要意三、磨削工艺的改革(1)工艺创新是不断提高企业经济效益的客观要求

一定的工艺技术水平决定了企业的经济效益，要想持续不断地提高企业的经济效益，就必须不断地开展工艺创新。

(2)工艺创新使企业在知识经济大潮中立于不败之地

通过工艺创新，降低产品生产过程的资源、能源消耗，提高材料使用率，降低生产成本。

(3)工艺创新的几项基本原则

工艺创新应符合下列五项基本原则：经济效益原则；可替代原则；技术先进原则；切合实际原则；可持续发展原则。第五节磨削工艺的改进三、磨削工艺的改革第五节磨削工艺的改进

如第二章所阐述的世界磨削工艺的发展趋势，表明了在磨削领域技术创新的特点。

(1)低熔点材料粘固法磨薄片零件

这种工艺改革的特点是消除工件的夹紧变形，以提高工件的形状精度(平面度)和位置精度(平行度)。

(2)电磁无心夹具

滚动轴承的磨削原来用弹性膜片多点夹紧。

(3)展成法磨球面

杯形砂轮与工件安装成轴线交角α，砂轮与工件同时绕各自的轴线旋转，展成球面。

(4)偏心后刀面磨立铣刀的圆周齿

用金刚石将砂轮修整出较窄的工作面。第五节磨削工艺的改进如第二章所阐述的世界磨削工艺的发展趋势，表明了在磨削领域(5)特殊结构顶尖在较大磨床磨削小直径尺寸的细长轴时，机床尾座的顶尖顶紧力就相对较大。

(6)中心孔行星磨削用中心孔磨床磨削中心孔，中心孔的圆度可达到0.0008mm。

(7)弦线传动的V形成组夹具

工件由弦线传动，消除传动惯性力对加工精度的影响，定位精度高。

(8)内冷却心轴

能使切削液流入工件的内壁，冷却工件，防止工件热变形。

(9)密珠心轴

心轴定心圆直径与孔壁能保持2μm的过盈量，达到较高的中