第二章切削方法与设备ppt-磨削

第五节磨削加工

一、磨削的特点和应用凡在磨床上利用砂轮等磨料、磨具对工件进行切削，使其在形状、精度和表面质量等方面能满足预定要求的加工方法均称为磨削加工。1、磨削的加工方式2、磨削加工特点（1）加工余量少，加工精度高。一般磨削可获得

IT5～7级精度，表面粗糙度可达Ra0.2～1.6μm，高精度外圆磨床的表面粗糙度可控制到Ra

0.01μm。各种表面：内外圆表面、圆锥面、平面、齿面、螺旋面

各种材料：普通塑性材料、铸件等脆材、淬硬钢、硬质合金、宝石等高硬度难切削材料。（2）磨削加工范围广（3）一般情况下，磨削时的切削深度较小，在一次行程中切除的金属层较薄。（4）磨削速度高、耗能多，切削效率低，磨削温度高，工件表面易产生烧伤、残余应力等缺陷。

广泛用于零件的精加工,尤其是淬硬钢件,高硬度特殊材料及非金属材料(如陶瓷)的精加工。二、磨床

磨床种类很多,其主要类型有:外圆磨床,内圆磨床,平面磨床,工具磨床，刀具和刃具磨床及各种专门化磨床.如曲轴磨床、凸轮磨床、齿轮磨床、螺纹磨床……1、外圆磨床主要用于磨削内,外圆柱和圆锥表面,也能磨阶梯轴的轴肩和端面,可获得IT6-IT7及精度Ra在1.25--0.08μm之间。外圆磨床的主要类型有：普通外圆磨床、万能外圆磨床，无心外圆磨床、宽砂轮外圆磨床和端面外圆磨床等。主参数:最大磨削直径。

万能型外圆磨床:M1432A万能磨床的主要结构:如图所示。M1432A型万能外圆磨床外形图1----床身2—头架3—内圆磨具4—砂轮架

5—尾架6—滑鞍7—手轮8—工作台

2、无心外圆磨床（1）工作原理①工件放在砂轮和导轨之间,由托板支撑进行磨削。而由工件的被磨削外圆面作为定位面；②导轮是用树脂或橡胶为粘结剂制成的刚玉砂轮，不起磨削作用，它与工件之间的磨擦系数较大，靠摩擦力带动工件旋转，实现圆周进给运动；③导轮的线速度在10～50m/min范围内。砂轮的转速很高，从而在砂轮和工件间形成很大的相对速度，即磨削速度；④为了避免磨削出棱圆形工件，工件的中心应高于磨削砂轮与导轮的中心连线（高出工件直径的15～25%），使工件和导轮、砂轮的接触相当于是在假想的V形槽中转动，工件的凸起部分和V形槽两侧的接触不可能对称，这样使工件在多次转动中，逐步磨圆。无心外圆磨削的加工示意图纵磨法示意图横磨法示意图粗磨α=3°-6°精磨α=1°-3°磨削长度取决于砂轮的宽度（3）无心外圆磨床与外圆磨床相比,具有以下优点:

①生产率高(无须打中心空,且装夹省时),所以多用于成批生产和大量生产；②磨削表面尺寸精度,几何形状精度较高,表面粗糙度Ra小；③能配上自动上料机构,实现自动化生产。（2）、无心外圆磨床磨削方式：纵磨法：不能磨削带孔的外圆，无法保证外圆与内孔同心，也不能磨削花键轴、有槽轴等不连续的外圆表面，适于成批生产不带台阶的小型圆柱形工件。横磨法：又称切入法，用于磨削不能轴向通过的阶梯轴或具有成形回转表面的工件。3、内圆磨床用于磨圆柱孔和圆锥孔,主参数是最大磨削内孔直径。主要类型：普通内圆磨床、无心内圆磨床、行星内圆磨床及专用内圆磨床。

砂轮主轴部件是内圆磨床的关键部分。应用较普遍的中型内圆磨床砂轮主轴，转速一般在10,000～20,000r/min左右，常由普通的交流异步电动机经平带传动。在磨削小孔（例如直径小于10mm）时，要求砂轮主轴的转速高达80,000～120,000r/min或更高。目前常采用内连式中频（或高频）电动机驱动的内圆磨具。由于没有中间传动件，可达到的转速较高，同时它还具有输出功率大，短时间过载能力强、速度特性硬、振动小等优点，所以近年来应用日益广泛。内圆磨床的工件头架安装在工作台上，随工作台一起往复移动，完成纵向进给运动。5、平面磨床平面磨床用于磨削各种零件的平面。磨削方式：端面磨削、周边磨削。分类：卧轴矩台式磨床(生产率低些,但加工精度较高,Ra较小,属于周边磨削)；卧轴圆台式磨床；立轴矩台式磨床；立轴圆台式磨床(生产率高,但加工精度较低,Ra较大,属于端面磨削)磨床与砂轮卧轴矩台式磨床立轴圆台式磨床端面磨削与周边磨削的相比较:

端面磨削的砂轮直径比较大，能一次磨出工件的全宽，磨削面积较大，生产率较高，但端面磨削时砂轮和工件表面是成弧形线或面接触，接触面积大，冷却困难，且磨屑不易排除，加工精度较低，表面粗糙度较大。砂轮周边磨削，砂轮和工件接触面较小，发热量少，冷却和排屑条件较好，可获得较高的加工精度和较小的的表面粗糙度值。圆台平面磨床与矩台平面磨床相比:

圆台式是连续进给，圆台式生产率稍高些，矩台式有换向时间损失。圆台式只适于磨削小零件和大直径的环形零件端面。不能磨削窄长零件。而矩台式可方便地磨削各种零件，包括直径小于矩台宽度的环形零件。砂轮由磨料、结合剂及气孔组成。三、

砂轮主要起切削作用主要起容屑和冷却作用主要起粘接作用磨料氧化物碳化物超硬磨料棕刚玉白刚玉铬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1、砂轮的特性及选择：砂轮特性：决定于

磨料,粒度,结合剂,硬度,组织及形状尺寸。（1）磨料

锋利的形状、高硬度和红硬性、适当的坚韧性。（2）粒度磨粒：以刚能通过的那一号筛网的网号来表示磨料的粒度，如60＃粒度指它可以通过每英寸长度上有60个孔目的筛网；微粉：磨粒的直径＜40um时，例如W20磨粒尺寸在20～14um。

粗磨用粗粒度,精磨用细粒度;当工件材料软，塑性大,磨削面积大时，采用粗粒度，以免堵塞砂轮烧伤工件。

磨床与砂轮取决于加工表面的粗糙度磨粒微粉<63μm磨料磨粒粒度号越大越细，微粉粒度号越小越细。（3）结合剂

磨床与砂轮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，用的最多，使用90%以上VC>35m/s高速磨削或磨槽磨床与砂轮（4）硬度

指砂轮工作时在磨削力作用下磨粒脱落的难易程度。取决于结合剂的结合能力及所占比例，与磨料硬度无关。硬度高，磨料不易脱落；硬度低，自锐性好。硬度分7大级(超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬)，16小级。砂轮硬度选择原则：

磨削硬材，选软砂轮；磨削软材，选硬砂轮；磨导热性差的材料，不易散热，选软砂轮以免工件烧伤；砂轮与工件接触面积大时，选较软的砂轮；成形磨精磨时，选硬砂轮；粗磨时选较软的砂轮。组织反映砂轮中磨料、结合剂和气孔三者体积的比例关系，即砂轮结构的疏密程度，分紧密、中等、疏松三类13级。紧密组织成形性好，加工质量高，适于成形磨、精密磨削和强力磨削。中等组织适于一般磨削工作，如淬火钢、刀具刃磨等。疏松组织不易堵塞砂轮，适于粗磨、磨软材、磨平面、内圆等接触面积较大时，磨削热敏感性强的材料或薄件。（5）砂轮的组织取决于容屑空间6）砂轮的标志方法

按GB2484—84规定，标志顺序如下：磨具形状、尺寸、磨料、粒度、硬度、组织、结合剂和最高线速度。砂轮标志方法见示例：

磨床与砂轮常用砂轮的形状、代号及主要用途如表所示。砂轮种类断面形状形状代号主要用途平形砂轮P磨外圆、内孔、平面及刃磨刀具双斜边砂轮PSX磨齿轮及螺纹双面凹砂轮PSA磨外圆、刃磨刀具、无心磨的磨轮和导轮双面凹带锥砂轮PSZA磨外圆及台肩薄片砂轮PB切断、磨槽筒形砂轮N主轴端磨平面碗形砂轮BW磨机床导轨、刃磨刀具碟形1号砂轮D1刃磨刀具碟形3号砂轮D3磨齿轮及插齿刀常用砂轮的形状代号及主要用途2、砂轮的安装与修整（1）砂轮的安装砂轮在高速旋转下进行工作，使用前必须仔细地检查安装是否正确、牢固；砂轮外观不允许有裂纹，以免发生破裂，造成人身和质量事故。为了使砂轮平稳地工作，一般直径较大的砂轮均装夹在法兰盘上。安装前，还应该进行静平衡试验，否则将引起机床振动，使磨削质量降低。（2）砂轮的修整在磨损过程中，砂轮的磨粒逐渐变钝，作用在磨粒上的切削抗力增大，结果使变钝的磨粒破碎，一部分脱落，露出锋利刃口继续切削，这就是砂轮的自砺性。自砺性对磨削是有利的。但是砂轮不能完全自砺，工作一般时间后不能脱落的磨粒留在砂轮表面，结果就使砂轮的磨削能力显著地下降；同时也使砂轮外形产生失真，这时，就要对砂轮进行修整，以恢复其磨削性能和外形精度。修整砂轮一般都用金刚石笔，修整时要用大量切削液冲刷掉脱落的碎粒，以免粉尘飞扬。四、磨削加工方法：1、外圆磨削：外圆磨削可以在普通外圆磨床或万能外圆磨床上进行，外径较小的短轴也可在无心磨床上进行磨削。外圆磨削包括磨外圆柱面、外圆锥面和台肩面等。经外圆磨削后的工件表面粗糙度一般能达到Ra1.25～0.32μm，加工精度为IT7、IT6。（1）砂轮的选择 外圆磨削砂轮的选择必须考虑工件的加工精度、磨削性能、磨削力、磨削热等因素。一般选择中等组织的平形砂轮，而砂轮尺寸则按机床规格选用。（2）工件的装夹a.用前、后顶尖装夹工件如图6-13所示是外圆磨削中最常用的装夹方法。装夹时，利用工件两端的顶尖孔，把工件支承在磨床的头架及尾座顶尖间，这种装夹方法的特点是装夹迅速方便，加工精度高。b.用三爪卡盘或四爪卡盘装夹工件三爪卡盘适用于装夹没有中心孔的工件，而四爪卡盘特别适用于夹持表面不规则的工件。图6-13前、后顶尖装夹工件1—工件；2—头架顶尖；3—尾顶尖；4—尾座；5—头架；6—拔盘；7—拔杆；8—夹头（3）外圆的一般磨削方法a.纵磨法

磨削时，工件在主轴带动下作旋转运动，并随工作台一起作纵向移动，当一次纵向行程或往复行程结束时，砂轮需按要求的磨削深度再作一次横向进给，这样就能使工件上的磨削余量不断被切除，如图所示。磨削特点是：磨削力小，散热条件好，精度高、表面粗糙度值小；磨削深度小，磨削余量需多次纵向进给切除，生产效率低；磨削力小，用于加工细长、精密或薄壁的工件，适合单件小批量生产及零件的精磨。b.横磨法（切入磨法）

磨削时，工件只需与砂轮作同向转动（圆周进给），而砂轮除高速旋转外，还需根据工件加工余量作缓慢连续的横向切入，直到加工余量全部被切除为止。磨削特点是：磨削效率高，磨削长度较短，磨削较困难，如图所示。横磨法适用于批量生产，磨削刚性好的工件上较短的外圆表面。c.分段磨削法（综合磨削法）是横磨法和纵磨法的综合应用，即先用横磨法将工件分段粗磨，相邻两段间有一定量的重叠，各段留精磨余量，然后用纵磨法进行精磨，如图所示。磨削特点：即利用了切入法生产效率高的优点，又有纵磨法加工精度高的特点，保证了精度和表面粗糙度，又提高了磨削效率。适用于磨削余量大和刚性好的工件。d、深度磨削法：采用较大的磨削深度在一次纵向进给中磨去工件的全部磨削余。磨削特点：机动时间短，生产效率高。2、平面的磨削

平面磨削主要在平面磨床上进行，平面磨削精度可达IT7～IT5，表面粗糙度值为Ra0.8～0.2μm。常用的平面磨削方式有4种，如图所示，平面磨削的特点如表所示。表6-3平面磨削的特点平面磨削的类型平面磨削方式磨削特点利用砂轮圆柱面进行磨削（周磨）卧轴矩台平面磨床磨削卧轴圆台平面磨床磨削砂轮与工件接触面积小，且排屑和冷却条件好，工件发热小。磨粒与磨屑不易落入砂轮与工件之间，因而能获得较高的加工质量，适合于工件的精磨。但因砂轮主轴悬伸，刚性差，不能采用较大的切削用量，且周磨时参加切削的磨粒少，所以生产率较低利用砂轮的端面进行磨削（端磨）立轴圆台平面磨床磨削立轴矩台平面磨床磨削磨床主轴受压力小，刚性好，可采用较大的切削用量，砂轮与工件的接触面积大，同时参加切削的磨粒多，因而生产率高。但由于磨削过程中发热量大，冷却、散热条件差，排屑困难，所以加工质量较差，故适用于粗磨（1）磨平行面a.工件安装平面零件磨削时最常用的安装夹具是电磁吸盘。凡是由铜、铸铁等磁性材料制成的平行面零件，都可由电磁吸盘安装，利用磁力吸牢工件。这种方法装卸工件方便迅速，牢固可靠，能同时安装许多工件。由于定位基准面被均匀地吸紧在台面上，从而能很好地保证加工平面与基准面的平行度。b.砂轮选择平面磨削时一般根据工件的加工精度、磨削方式以及工件材料等因素来选择砂轮。周磨时一般采用平形砂轮；由于砂轮与工件的接触面积比外圆磨削时大，所以砂轮的硬度应比外圆磨削时选用的砂轮稍软一些。端磨时一般采用筒形砂轮或碗形砂轮，粗磨时也可选用镶块砂轮。

c.平行面的磨削方法①横向磨削法当工作台纵向行程终了时，砂轮主轴或工作台作一次横向进给，这时砂轮所磨削的金属层厚就是实际磨削深度，磨削宽度等于横向进给量。待工件上第一层金属磨削完后，砂轮重新作一次垂直进给，再按上述过程磨削第二层金属，直至达到所需的尺寸为止。②深度磨削法一般深度磨削法砂轮只作两次垂直进给，第一次垂直进给量等于粗磨的全部余量，当工作台纵向行程终了时，将砂轮或工作沿砂轮主轴轴线方向横向移动～的砂轮宽度，直到工件整个表面的粗磨余量全部磨完为止。第二次垂直进给量等于精磨余量，其磨削过程与横向磨削相同③阶梯磨削法阶梯磨削法是根据工件磨削余量的大小，将砂轮修整成阶梯形状，使其在一次垂直进给中磨去全部余量。2）磨垂直面垂直面是指那些与主要基面垂直的平面。磨削垂直面的关键问题是采用何种装夹方法，以达到相邻之间的垂直度要求。a.用精密平口钳装夹工件

磨小型垂直面，特别是非磁性材料工件时，通常采用此种方法装夹工件。这种磨削方法较简便，生产率高，且能保证工件的加工精度。图6-7精密平口钳1—固定钳口2—活动钳口3—凸台4—螺杆5—平口钳体b.用精密角铁装夹工件这种安装方法能达到较高的磨削精度。磨削时，工件以精加工过的面贴紧在角铁的垂直面上，用压板和螺钉夹紧，并用百分表校正后进行加工。此种方法虽装夹较烦，但可以获得较高的垂直精度，通常适用于制造工夹具的装夹。（3）磨斜面

常用的斜面磨削方法有以下三种。a.用正弦规和精密角铁装夹工件磨斜面b.用正弦精密平口钳或正弦电磁吸盘装夹工件磨斜面3、内圆磨削内圆磨床用于磨削内圆柱孔（通孔、盲孔、阶梯孔和断续表面的孔等）和内圆锥孔，其磨削方法有下列几种，常用纵向法和切入法进行加工。a）普通内圆磨削b）无心内圆磨削c）行星内圆磨削内圆磨削方式第七节刨削与拉削加工一、刨削加工1、刨削加工的特点及应用：（1）刨削加工及应用：刨削加工是在刨床上利用刨刀（或工件）的直线往复运动进行切削加工的一种方法。生产率低加工成本低加工精度低应用：刨削可以加工平面、平行面、垂直面、台阶、沟槽、斜面、曲面等。刨削加工精度可达IT9-IT8，表面粗糙度值可达Ra6.3～1.6μm，可以保证一定的相互位置精度，适宜于加工箱体、导轨等平面。（2）刨削的基本运动：牛头刨床：主运动——刀具的直线运动进给运动——工件的横向间歇运动；龙门刨床：主运动——工件的直线运动进给运动——刀具的横向间歇运动。插削加工：主运动——刀具上下往复直线运动进给运动——工件的间歇运动（3）刨削加工的特点：1）间歇运动；2）断续切削，刀具可以自然冷却；3）主运动为往复运动；4）刨削过程中有冲击力，与材料、切削用量、切削速度有关。2、刨床：刨床类机床主要有牛头刨床、龙门刨床、插床三类。（1）牛头刨床：主要加工小型零件。由于换向时有惯性冲击，滑枕往复频率不能太高，往复行程短，因而切削速度较低，一般不超过80m/min，生产率低。（2）、龙门刨床：

主要用于加工大型或重型零件上的各种平面、沟槽和各种导轨面。工件的长度可达十几米甚至几十米，大型龙门刨床还附有铣头和磨头等附件，可完成刨、铣、磨等工作。其形体大、结构复杂，刚性好，加工精度比较高。（3）插床：又称立式刨床，主要用于加工工件的内部表面，如多边形孔或孔内键槽等，也可加工成形内外表面。加工范围较广，加工费用低，生产率低，适用于工具、模具、修理或试制车间进行单件小批量生产。3、刨刀（1）刨刀的种类1）按加工表面的形状和用途平面刨刀-刨削水平面；偏刀-刨削垂直面、台阶面和外斜面等；切刀-切断和刨削垂直；弯切刀-刨削T形槽角度刀-刨削燕尾槽和内斜面等；样板刀-刨削V形槽和特殊形状的表面等2）按刀具的形状和结构①左刨刀和右刨刀②直头刨刀和弯头刨刀③整体刨刀和组合刨刀小结：1、磨削加工的特点；2、砂轮的特征及选用；3、刨削加工的特点。作业：P2082-16、2-17、2-19谢谢使用，再见！山东英才学院第五节磨削加工

一.磨削的特点与应用磨削的加工方式见图2－118所示。磨削加工的特点：1.加工精度很高，IT5～6级，表面粗糙度0.32～1.25……2.可以加工淬火工件；3.材料的去除量很小，用于精加工。4.不能磨削软金属材料。二.磨床

1.种类：外圆磨床，内圆磨床，平面磨床，螺纹磨床，齿轮磨床，工具磨床，万能磨床，无心磨床……

2.M1432A万能外圆磨床－见图2－119所示。可以完成：外圆，锥形件，表面成形工件（修成形砂轮）……。A.主要技术参数见讲义151。B.磨床的主要部件及其功能

1）床身；2）头架；3）砂轮架；4）内圆磨具；5）尾座；6）工作台；7）滑鞍及横向进给结构。C.磨床的传动系统：机械传动与液压传动相结合的传动方式。机械传动主要为砂轮（外圆磨削砂轮和内圆磨具的运动）和夹持工件头架的运动；液压传动为工作台的快速纵向运动，砂轮架的快速进退和周期自动进给，尾座顶尖的退回等运动。当然有一些运动也可以使用液压传动，或者手动实现。如工作台和砂轮架的横向进给运动等。

工件由头架2（上有工件的拨叉）的电机0.55/0.1KW（700/1350r/min,6级转速)带动，磨削外圆时，砂轮由4KW电机带动（1400r/min)

;磨削内圆时。砂轮由1.1KW电机带动（2800r/min)），工件与砂轮存在转速差，从而完成磨削加工工作。3.普通外圆磨床－其结构与万能外圆磨床基本相同。4.无心外圆磨床不使用顶尖和支撑夹持工件，而利用工件被加工表面本身作为定位面。见图2－121所示。工件与导轮无线速度差，而工件与砂轮之间存在很大的线速度差值，所以能够进行磨削加工。注意:工件的中心应高于砂轮和导轮的中心连线－防止工件被磨出棱形。见图2－122所示。无心磨床两种磨削方法，纵向磨削法和横向磨削法

1）纵向磨削：主要依靠导轮的中心线在垂直平面内向前倾斜了一个角度（粗磨削3～6度，精加工磨削1～3度），使导轮与工件的接触处的速度进行分解，产生一个垂直的速度（使工件产生转动）和一个水平速度（使工件实现自动的轴向进给）,从而实现工件的自动加工。－适应加工无台阶的小型圆柱件。

2）横磨法。磨削加工方法见图2－123。内圆磨床5.内圆磨床－磨削通孔，盲孔，台阶孔，断续内表面孔……。

A.普通内圆磨床－见图2－124a所示。B.无心内圆磨床－见图2－124b所示。C.行星内圆磨床－见图2－124c所示。砂轮除高速自转外，还绕工件的轴线作公转－行星运动，可以加工大型工件或者形状不对称的工件。（其公转轨迹不一定为圆）。6.平面磨床的加工示意图－见图2－125所示。三.磨削加工工具－砂轮

砂轮加工的三要素：磨粒（磨削刀刃），结合剂，空隙（容纳磨屑）砂轮的材料不同，结构不同，－使用于不同材料的加工。

1.砂轮的特性

A.磨料－磨料的材料。分为天然的和人造的两大类。以人造类为主。

三.磨削加工工具－砂轮1）刚玉类（氧化铝AL2O3）－磨削抗拉强度较高的材料，如各种钢材。见讲义159常用5种。

2）碳化硅类－不使用于磨削韧性材料，而适应磨削脆性材料，如硬质合金。见讲义159，常用2类。

3）超硬类－近年来发展的新磨料，人造金刚石；立体氮化硼；各种磨料的化学成分，性能使用范围见表2－10所示。三.磨削加工工具－砂轮B.粒度磨粒大小尺寸的参数，影响工件的表面粗糙度和磨削效率。

GB2477-83规定基本－11所示。41级。

C.结合剂结合剂的种类及其性质决定砂轮的硬度，强度以及耐腐蚀的能力。

1）陶瓷结合剂；2）树脂结合剂；3）橡胶结合剂。三.磨削加工工具－砂轮D.硬度结合剂粘结磨料的牢固程度。硬度分为七级，见表2－12所示。硬度高（磨料不易脱落），使用寿命高，但是磨料由于磨损，刃口变钝仍然粘结在砂轮上，影响磨削力和磨削热以及工件的表面质量。对于硬度低（磨料容易脱落）的砂轮，砂轮的消耗量大。三.磨削加工工具－砂轮E.砂轮的组织表示砂轮内部的结构松紧程度。与磨料，结合剂和气孔的比例有关。分为十五级，见表2－13所示。F.砂轮的形状、代号和尺寸见表2－14所示。砂轮的代号表示见讲义165。2.砂轮的选择－根据磨削工件的材料、形状、热处理方法、加工精度、表面粗糙度、磨削用量及其磨削方式选择。A.磨料－按加工工件的材料及其热处理硬度选择。B.粒度－按工件的表面粗糙度和粗加工，精加工的性质选择。见表2－15所示。C.砂轮的硬度－按工件材料及磨削的方式选择。