第七章第四五节

砂轮的特性及选择磨削过程的实质磨削的工艺特点磨削的应用（外圆、内孔、平面的磨削）7.4

磨削加工主要内容：工作运动磨削：在磨床上，用磨具从工件表面切除细微金属层的方法，是零件精加工主要方法。磨削加工设备：磨床刀具：砂轮外圆磨床无心磨床内圆磨床平面磨床磨削外圆磨削孔磨削平面主运动：砂轮的转动进给运动：工件移动和转动砂轮的特性：

磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状尺寸等。砂轮：磨料＋结合剂多孔体压坯、干燥、焙烧磨料：切削作用，露出的尖角为切削刃结合剂：主要起粘接作用气孔：主要起容屑和冷却作用7.4.1

砂轮的特性及其选择原则1.磨料性能要求：具有硬度高，耐磨性好，棱角多且锋利。磨料氧化物（Al2O3）碳化物超硬磨料棕刚玉白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种类及应用：2.粒度

指磨料颗粒的大小，两大类：磨粒、微粉磨粒粒度：用×××＃表示，粒度号↑，尺寸↓微粉粒度：用W××表示，数字↓，尺寸↓12＃～280＃为磨粒W40～W0.5，更细，为微粉(表)选择原则

取决于加工表面粗糙度的要求。粗磨：选号小的。因磨削力大，需磨粒强度高。精磨：选号大的。因磨粒直径小，等高性好。

接触面积大，选小号。因小号，磨粒直径大，气孔大，容屑空间大。（内圆磨→平面磨→外圆磨接触面积下降）3.

结合剂●作用：粘结磨料。影响砂轮的耐蚀性、抗冲击性，以及经受高速旋转而不破裂的性能。取决于磨削速度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，用得最多，90%以上。VC>35m/s4.砂轮的硬度在磨削力的作用下，砂轮工作面上的磨料脱落的难易程度。

（1）工件材料磨硬材料，选软的砂轮；磨软材料，选硬的砂轮；磨导热性差的材料及薄壁零件，选软些的砂轮。砂轮硬度的选择原则磨料容易脱落软磨料不容易脱落硬由结合剂的强度和数量决定（4）砂轮粒度的大小磨粒细小，其硬度应软一些，以免被磨屑堵塞。机械加工中，常用软2(H)～中2(N)级砂轮；磨削未淬火钢可用L～N级砂轮；磨削淬火钢、高速钢可用H～K级砂轮。（2）加工接触面积砂轮与工件接触面大，选用软一些的。例如：内圆磨削应比外圆磨削的砂轮硬度低。砂轮硬度的选择原则（3）加工类型：精磨和成形磨削时，砂轮应硬一些；粗磨时，砂轮应软一些。5．砂轮的组织反映了磨料、结合剂、气孔三者之间的比例关系。

细分为15级（见表）。

磨料比例气孔组织越紧密指磨料与结合剂结合的疏密程度。分类紧密中等疏松5．砂轮的组织组织号越大，砂轮组织越疏松。取决于容屑空间选择原则：一般，选用中等组织号的砂轮。砂轮的型号、代号、标记和尺寸: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外径×厚度×内径形状白刚玉硬度粒度号组织号最高线速度结合剂6.砂轮的形状和尺寸1.磨削过程砂轮工作表面的特征磨粒随机分布；磨粒的形状和大小形状不规则；磨粒尖角900～1200，形成微刃切削前角大且为负值。

指砂轮表面的磨粒从工件表面切除细微金属层的过程。7.4.2

磨削过程及工艺特点磨粒切削过程的三个阶段Ⅰ滑擦：磨粒在工件表面滑擦而过，不能切入工件；Ⅱ刻划：磨粒切入工件，材料向两边隆起，工件表面出现刻痕(犁沟)，但无磨屑产生；Ⅲ切削：磨削深度、磨削点温度和应力达到一定数值，切下金属层，形成磨屑并沿磨粒前刀面流出。（1）单颗凸出、锋利的磨粒（2）多个磨粒的磨削凸起、锋利的磨粒起切削作用，切削厚度较大，切下切屑；凸起较小或磨钝的磨粒起刻划、挤压作用，在工件表面留下细小的沟痕；凹下或更钝的磨粒起滑擦作用，不参与切削，从工件表面滑擦而过。磨削过程实质：磨粒对工件表面滑擦、刻划、切削，三者综合作用的结果。2.磨削的工艺特点（1）加工精度高，表面粗糙度小。常作为零件的最后一道加工工序。

IT7~IT6；Ra0.8~0.2μm磨粒上锋利的切削刃，能够切下一层很薄的金属，切削厚度可以小到数微米；磨床的精度和刚度较高，并有实现微量进给机构，可以实现微量切削；磨削速度高，同时参与切削的切削刃多，每个磨刃只切下极细薄的金属层，残留面积的高度小，Ra值低。原因：2.磨削的工艺特点（2）适于加工各种材料，甚至是一般刀具难以切削的高硬度材料。（3）适于加工各种形状表面。如外圆、内孔、平面、齿轮、螺纹、花键轴等。（4）砂轮具有“自锐性”。

自锐性的实现：

磨削力>结合剂强度磨粒变钝磨削能力磨粒破碎或脱落露出新的磨粒和锋锐的棱角自身磨削能力*

砂轮的自锐性：砂轮在磨削过程中保持自身锋锐的特性。砂轮的硬度低，自锐性好。思考题：

砂轮具有自锐性，为何有时要修整？（1）获得等高性和微刃性；（2）去除粘结在磨粒上的金属及杂物；（3）去除堵塞在气孔中的磨屑。知识扩展—砂轮的修整

方法：用金刚石修正笔切去砂轮工作面上的一层磨料。将金刚石修正笔以一定角度和高度固定在工作台上；砂轮旋转，工作台往复进给，吃刀深度约为0.01～0.02mm。修整1、2遍后，再极轻地光一遍，恢复砂轮的正确形状和切削能力。修整过程中，需注入大量冷却液，避免金刚石因温度剧烈升高而破裂。

金刚石修正笔的形状和金刚石笔的安装

（5）磨削温度高。原因：2.磨削的工艺特点磨削速度高，是一般切削加工的10～20倍，磨粒多为负前角切削，挤压和摩擦严重，产生摩擦热。砂轮本身的导热性差，大量的磨削热在短时间内散不出去，在磨削区形成瞬时高温，有时高达800～1000℃，甚至1500℃。解决烧伤的途径：（1）使用切削液，冷却降温；（2）用较疏松的砂轮，增加容屑空间；（3）及时修整砂轮，保持切削能力；（4）提高砂轮速度，加快热的传出。知识扩展—磨削热的危害

大部分磨削热将传入工件，使工件表面软化、烧伤或变形，使零件的表面质量和使用寿命降低。（6）磨削的背向力Fp

较大。2.磨削的工艺特点机床—砂轮—夹具—工件工艺系统弹性变形;实际背吃刀量ap加工质量振动、工件腰鼓形常用于半精加工、精加工，精度可达IT7～IT6或更高；可加工内外圆、平面、螺纹、齿形、花键、凸轮等。

重点介绍：外圆表面的磨削孔（内圆）的磨削平面的磨削外圆磨床磨削无心磨床磨削7.4.3

磨削的应用1.外圆表面磨削1）外圆磨床磨削外圆。专门用于轴类磨削。加工精度：IT6～IT5，Ra0.2～0.1μm外圆磨削方法：纵磨法、横磨法、深磨法、综合法。纵磨法适宜加工细长轴深磨法适宜大批量生产刚度大的工件横磨法适宜加工短成形面安装方法盘套类工件：用心轴和顶尖安装。轴类工件：常用顶尖安装，与车削基本相同，但磨床所用顶尖都不随工件一起转动。1）外圆磨床磨削外圆2）无心磨床磨削外圆导轮工件托板磨削轮工件托板磨削轮导轮工件在加工中自定心的磨床。1）工件的安装：工件放在料斗中，通过滑道，进入砂轮与导轮之间的托板上。无需装卡。2)工件的定位：依靠工件的外圆自行定位。3）磨削尺寸：由砂轮与导轮的间隙保证。导轮工件托板磨削轮工件托板磨削轮导轮优点：工件自动进给，生产率高，尺寸稳定，操作简单。缺点：不能加工圆周面上有键槽或小平面工件；对于套筒类零件不能保证内、外圆的同轴度要求；机床的调整较费时。应用：适于大批量生产不允许有中心孔的短销、短轴类零件。2）无心磨床磨削外圆2.孔的磨削三爪卡盘砂轮工件

磨孔是孔的精加工方法之一，是淬火钢等硬材料的唯一精加工方法。

设备：内圆磨床，加工精度

IT7～IT6，Ra3.2～0.3μm。

装夹：工件装在自定心卡盘上。

特点：加工精度、表面质量、生产率都比磨外圆低。原因：砂轮小，主轴细、悬伸长、刚性差，故磨削速度低，进给量和背吃刀量小。砂轮与工件接触面积大，切削液不易进入，冷却排屑困难，质量低。磨孔在轴与孔配合的加工中，应优先选择基孔制还是基轴制？为什么？3.平面的磨削（1）周磨法：利用砂轮的圆周面磨削工件，在卧式平面磨床上进行。特点：接触面积小，排屑及冷却好，质量高；但效率较低，适于精磨和小批量生产。（2）端磨法：利用砂轮的端面磨削工件，在立式平面磨床上进行。

特点：刚性好，磨削用量大，工件与砂轮接触面大，生产率高，加工质量不如周磨，适于粗磨。磨平面一般，平面磨削的表面粗糙度Ra值为0.8～0.2μm。思考及作业题：7.5

光整加工采用颗粒很细的磨料对工件表面进行挤压、擦研和微量切削的加工过程称为光整加工，是进一步提高零件加工精度和表面质量的精密加工方法之一。常用方法研磨珩磨抛光、等7.5.1

研磨（lapping）原理：研具工件＋研磨剂压力相对运动机械＋化学作用切除工件表面很薄一层材料加工精度可达IT5～0.1μm，Ra≤0.025μm。比工件材料软，常用铸铁、软钢、紫铜、塑料或硬木。研具：研磨剂：磨料＋研磨液＋辅助填料W14～W5氧化铝、碳化硅、金刚石微粉；机械切削作用。煤油、汽油、机油等，冷却、润滑作用。硬脂酸、油酸等，使金属表面产生极薄、较软的薄膜。设备和研具简单，成本低；可提高尺寸精度、形状精度，不能提高位置精度；加工表面质量高；耐磨性↑耐蚀性↑疲劳强度↑寿命↑④生产率低。研磨余量一般5~30μm；研磨效率很低，干研10～30m/min，湿研20～120m/min。加工各种金属、非金属材料。加工的表面形状有：平面，内外圆柱面，圆锥面，凸凹球面，螺纹，齿面等。尤其，有密封要求的配偶件，如球阀的阀体与阀芯间的配合。特点应用7.5.1

研磨（lapping）研磨孔

7.5.2珩

磨（honing）用带有油石条的珩磨头对工件进行精密加工的方法。大批量生产中，最常用的孔的精密加工方法。磨具：由几根粒度很细的油石条组成的珩磨头。

珩磨运动轨迹为单条油石在孔内珩磨时的运动轨迹。油石上下往复一次，工件回转一圈多。珩磨头和珩磨方法加工生产率高。加工精度和表面质量高，IT6～IT4，Ra0.2～0.025μm，但不能提高位置精度。工件表面耐磨性好。珩磨表面形成交叉网纹，有利于油膜的形成，润滑性好，表面磨损减慢。不宜加工有色金属件，易堵塞油石条。珩磨头结构复杂，调整时间长。

主要用于孔的光整加工，加工孔径范围为Ф5～500mm，并可加工深径比大于10的深孔。用于加工钢、铸铁，不宜加工硬度低、塑性好的有色金属件。应用：特点：珩磨孔

7.5.2珩

磨（honing）挤压珩磨又称磨料流加工，是利用半固体状研磨磨料，在压力作用下，使磨料在被加工零件表面进行往复运动，对零件的各种型腔、交叉孔及边棱进行研磨抛光、倒圆角去毛刺的一种新型工艺。可使零件表面粗糙度在原来的基础上，经3～5分钟珩磨，提高2～3级。

模具行业应用：各种异型孔。例如：铝型材挤压模、拉伸模、冷冲模、精密注塑模、精密模具配件等。知识扩展：挤压珩磨7.5.3抛光（polishing）利用机械、化学或电化学的方法，对工件表面进行的一种微细加工方法。目的：降低表面粗糙度，但不能提高尺寸精度

和形位精度。常用方法手