级制造技术-第六章 磨削与光整加工

第六章磨削与光整加工第一节磨削加工目录第二节光整加工第一节磨削加工概述：常用的磨削方法：

外圆磨削、平面磨削、内圆磨削、成型磨削、无心外圆磨削磨削是一种精加工方法。尺寸精度可达IT5～IT6。表面粗糙度能达到0.8～0.08。第六章磨削与光整加工第一节磨削加工一、磨床万能外圆磨床外观图平面磨床第一节磨削加工一、磨床平面磨床内孔磨床第一节磨削加工一、磨床无心磨床数控磨床第一节磨削加工二、砂轮砂轮是最重要的磨削工具。它是用结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、干燥、焙烧及车整而成的多孔疏松物体。1、砂轮种类第一节磨削加工二、砂轮棕刚玉（A）棕刚玉是以铝钒土、焦碳（无烟煤）为主要原料，在电炉内经高温冶炼而成，主要化学成份为Al2O3（95%-97%）、TiO2。还含有少量的SiO2和Fe2O3等，显微硬度1800-2200kg/mm2，韧性比SiC高，用它制成的磨具和磨料，适于磨削抗张较高的金属，如各种通用钢材、可锻铸铁、硬青铜等，1、砂轮种类第六章磨削与光整加工第一节磨削加工二、砂轮白刚玉(WA)白刚玉是铝矾土为主要原料经矿业炉炼出的人造材料，可做磨料和耐火材料。纯度较高的为白色叫白刚玉，含有少量杂质的为棕色叫棕刚玉。白刚玉以工业氧化铝粉为原料，于电弧中经2000度以上高温熔炼制成。白刚玉主要化学成份是AL2O3，其含量在98.65％一-99.37%,另含有少量的Fe，Si，Ti等1、砂轮种类第一节磨削加工二、砂轮黑碳化硅（C）黑碳化硅碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石，可以称为金钢砂或耐火砂。1、砂轮种类第一节磨削加工二、砂轮绿碳化硅（GC

）绿碳化硅是以石油焦和优质硅石为主要原料,添加食盐作为添加剂，通过电阻炉高温冶炼而成。黑碳化硅含SiC约98.5％，其韧性高于绿碳化硅，大多用于加工抗张强度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁和有色金属等。绿碳化硅含SiC99％以上，自锐性好，大多用于加工硬质合金、钛合金和光学玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速钢刀具

1、砂轮种类第一节磨削加工二、砂轮2、砂轮特性（1）砂轮的磨料磨料氧化物碳化物超硬磨料棕刚玉白刚玉络刚玉黑色碳化硅绿色碳化硅碳化硼人造金刚石立方氮化硼磨削碳钢、合金钢、通用高速钢磨削硬铸铁、硬质合金、非铁金属磨削硬脆材料、硬质合金、宝石、高温合金取决于工件材料的硬度砂轮的特性主要由:磨料、粒度、硬度、结合剂、组织磨料是制造砂轮的主要材料，直接担负切削工作。磨料应具有高硬度，高耐热性和一定的韧性，在磨削过程中受力破坏后还要能形成锋利的几何形状。第一节磨削加工二、砂轮（2）砂轮粒度取决于加工表面的粗糙度的要求选择原则：加工表面粗糙度值越大→选用越粗的磨料加工表面粗糙度值越小→选用越细的磨料粒度是指磨粒颗粒的大小，通常分为磨粒（颗粒尺寸>40μm)和微粉（颗粒尺寸<=40μm）两类。磨粒用筛选法确定粒度号，粒度号越大，表示磨粒颗粒越小。微粉按其颗粒的实际尺寸分级。一般来说，粗磨用粗粒度（30＃－46＃），精磨用细粒度（60＃－120＃）。2、砂轮特性第一节磨削加工二、砂轮（3）砂轮硬度取决于工件材料硬度、粗精加工方式砂轮的硬度是指砂轮工作表面的磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度。它反映磨粒与结合剂的粘固强度。磨粒不易脱落，称砂轮硬度高；反之，称砂轮硬度低。砂轮的硬度从低到高分为超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬7个等级

工件材料较硬时，为使砂轮有较好的自砺性，应选用较软的砂轮

工件与砂轮的接触面积大，工件的导热性差时，为减少磨削热，避免工件表面烧伤，应选用较软的砂轮；对于精磨和成形磨削，为了保持砂轮的廓形精度，应选用较硬的砂轮粗磨时应选用较软的砂轮，以提高磨削效率。选取原则2、砂轮特性第一节磨削加工二、砂轮（4）砂轮的结合剂结合剂陶瓷结合剂树脂结合剂橡胶结合剂价格便宜，耐酸、耐碱，用的最多，使用90%以上VC>35m/s结合剂是将磨料粘结在一起，使砂轮具有必要的形状和强度的材料。结合剂的性能对砂轮的强度、抗冲击性、耐热性、耐腐蚀性，以及对磨削温度和磨削表面质量都有较大的影响。常用结合剂的种类有陶瓷、树脂、橡胶及金属等。2、砂轮特性第一节磨削加工二、砂轮（5）砂轮的组织取决于容屑空间砂轮的组织是指砂轮中磨粒、结合剂和气孔三者间的体积比例关系。按磨粒在砂轮中所占体积的不同，砂轮的组织分为紧密、中等和疏松三大类。选择原则：一般选用中等组织号的砂轮。2、砂轮特性第一节磨削加工二、砂轮3、砂轮标记形状—尺寸—磨料—粒度号—硬度—组织号—结合剂—最高线速度例：P300×30×75WA60L6V35形状外径×厚度×内径白刚玉粒度号硬度组织号结合剂最高线速度【例】PSA400×100×127A60L5B35 形状为双面凹砂轮，尺寸外径为400mm，厚度为100mm，内径为127mm，磨料为棕刚玉（A），粒度为60#，硬度为中软（L），组织号为5号（中等），结合剂为树脂（B），最高线速度为35m/s。第一节磨削加工三、磨削运动磨削加工特点1、IT5—IT7Ra0.8---0.1um2、温度800---1000度3、径向切削力大磨削运动第一节磨削加工三、磨削运动磨削主运动m

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工件的切向进给运动VWm

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s或m/minfamm/

r或mm/st工件轴向进给运动径向进给量frmm四、外圆磨削1、工件安装双顶尖装夹中心孔定位第一节磨削加工心轴装夹内孔定位2、磨削方法纵磨法磨削外圆时，砂轮的高速旋转为主运动，工件作圆周进给运动，同时随工作台沿工件轴向作纵向进给运动。四、外圆磨削第一节磨削加工机械制造技术横磨法在磨削外圆时工件不需作纵向进给运动，砂轮以缓慢的速度连续或断续地沿工件径向作横向进给运动，直至达到精度要求。2、磨削方法四、外圆磨削第一节磨削加工机械制造技术综合磨法为了提高生产效率和质量，可采取分段横磨和纵磨结合的方法进行加工，此法称为综合磨削法。使用时，横磨各段之间应有5～15mm的间隔并保留0.01～0.03mm的加工余量。2、磨削方法四、外圆磨削第一节磨削加工深磨法是在一次纵向进给中磨去全部磨削余量。磨削时，砂轮修整成一端有锥面或阶梯状。工件的圆周进给速度与纵向进给速度都很慢。此方法生产率较高，但砂轮修整复杂，并且要求工件的结构必须保证砂轮有足够的切入和切出长度。2、磨削方法四、外圆磨削第一节磨削加工五、无心外圆磨削磨削方法贯穿磨削法（纵磨法）

磨削时，将工件从机床前面放到托板上并推至磨削区。导轮轴线在垂直平面内倾斜一个a角，导轮表面经修整后为一回转双曲面，其直母线与托板表面平行。工件被导轮带动回转时产生一个水平方向的分速度,从导轮与磨削砂轮之间穿过。贯穿法磨削时，工件可以一个接一个地连续进入磨削区，生产率高且易于实现自动化。贯穿法可以磨削圆柱形、圆锥形、球形工件，但不能磨削带台阶的圆柱形工件第一节磨削加工切入磨削法（横磨法）

用切入法磨削时，导轮轴线的倾斜角度很小，仅用于使工件产生小的轴向推力，顶住挡块5而得到可靠的轴向定位，工件与导轮向磨削轮作横向切入进给，或由磨削轮向工件进给。五、无心外圆磨削磨削方法第一节磨削加工加工特点磨削速度低：砂轮直径受到工件孔径的限制砂轮直径为孔径0.5—0.9倍刚度低：砂轮轴悬伸长度大磨削时容易发生弯曲和振动，使用权工件的加工精度和表面粗糙度难于控制，限制了磨削用量的提高砂轮磨损严重。六、内孔磨削第一节磨削加工周磨多用于加工质量要求较高的工件。端磨多用于加工质量要求不高的工件，或代替铣削作为精磨前的预加工。七、平面磨削第一节磨削加工1、高速磨削砂轮线速度大于45m/s，现在高速磨削砂轮速度达60~250m/s磨削力小，零件加工精度高；可以得到高质量、低粗糙度值的工件表面；可以大幅度提高磨削效率，减小设备使用台数可以大幅度延长砂轮寿命，有利于实现磨削加工的自动化。2、镜面磨削粗糙度达到Ra0.02~0.01μm、表面光泽如镜的磨削方法超精密磨削是一种亚微米级的加工方法，并正向纳米级发展。它是指加工精度达到或高于0.1μm、表面粗糙度低于Ra0.025μm的磨床磨削方法八、磨削新技术第一节磨削加工1）高精度、小粗糙度磨削2）高效磨削精密磨削（Ra=0.04~0.1um）超精磨削（Ra=0.012~0.025um）镜面磨削（Ra=0.04~0.1um）高速磨削：砂带磨削：以砂带代替砂轮进行磨削。强力磨削：以大的磨削深度、小的磨削速度进行磨削。工件传送带张紧轮压轮支承板八、磨削新技术第一节磨削加工加工精度：IT5~IT3，表面粗糙度：Ra=0.2~0.012um1—工件低速回转运动2—磨条轴向进给运动3—磨条高速往复振摆运动研磨是通过研具在一定压力下与加工面作复杂的相对运动而完成的。研具和工件之间的磨粒与研磨剂在相对运动中，分别起机械切削作用和物理、化学作用，使磨粒能从工件表面上切去极薄的一层材料，从而得到极高的尺寸精度和极细的表面粗糙度。一、研磨第二节光整加工研磨的特点及应用可提高尺寸精度、形状精度，不能提高位置精度可提高零件的耐磨性、抗蚀性、疲劳强度和使用寿命研磨所用的设备和研具简单，成本低研磨生产率低，余量不应超过0.01~0.03mm应用范围广（表面、材料）研磨剂：1.磨料：机械切削作用（氧化铝、碳化硅、金刚石W14~W5）2.研磨液：冷却、润滑作用（煤油、汽油、机油）3.辅助填料：使金属表面产生极薄、较软的化合物薄膜（硬脂酸、油酸）研具：1.比工件材料软2.涂敷、镶嵌磨料3.用铸铁、软钢、紫铜、塑料或硬木制造（铸铁常用）一、研磨第二节光整加工IT6~IT4,Ra值0.2~0.025μm珩磨的特点及应用可提高尺寸精度、形状精度，不能提高位置精度可提高零件的耐磨性珩磨效率高不宜加工有色金属二、珩磨第二节光整加工双轮珩磨

双轮珩磨也是一种高效的光整加工方法。珩磨时工件在两顶尖上以转速n旋转，两个修整成双曲线的磨轮轴线反向倾斜，与工件轴线成α角安装在工件两边，用弹簧3压向工件1。工件靠摩擦力带动珩轮2旋转，同时沿工件轴向作往复运动。磨轮和工件的相对滑动速度v使其产生切削力。

双轮珩磨出来的工件表面呈黑色镜面，其表面粗糙度Ra值达0.04-0.01μm。此外，由于磨轮本身回转，磨损均匀，因此耐用度较高。采用这种加工方法的最大特点是对前道工序的表面粗糙度要求不高，即使是车削表面，也可直接进行珩磨。但采用这种方法，不能纠正前道工序的圆度误差。

二、珩磨第二节光整加工IT5～IT4。Ra值0.2~0.012μm超精加工的工艺特点设备简单，也可用通用机床改装，自动化程度高，操作简便加工余量极小（2~10um）加工表面耐磨性好生产率高超精加工实际上是摩擦抛光过程，是降低表面粗糙度的一种有效的光整加工方法。

超精加工使用细粒度磨条（油石）以较低的压力和切削速度对工件表面进行精密加工的方法，如图所示。三、超精加工第二节光整加工

滚压是冷压加工方法之一，属无屑加工。滚压加工是利用金属产生塑性变形从而达到改变工件的表面性能、获得工件尺寸形状的目的。