金工实习-第六章课件

第6章磨削加工6.1磨削加工概述6.2砂轮6.3磨床及磨削加工方法6.4磨削加工技能训练6.1磨削加工概述在磨床上用砂轮进行切削加工的过程称为磨削。磨削用的砂轮是由许多细小而且极硬的磨粒用结合剂黏结而成的，将砂轮表面放大，可以看到在砂轮表面杂乱地布满很多尖棱多角的颗粒，它们称为砂粒或磨粒，如图所示。这些锋利的磨粒就像铣刀的刀齿一样，在砂轮的高速旋转下切入工件表面，将工件表面的金属层不断切除。所以，磨削的实质是一种多刀多刃的超高速切削过程。磨削原理及砂轮的组成1—待加工表面2—空隙3—加工表面4—砂轮5—已加工表面6—工件7—砂粒8—结合剂6.1磨削加工概述在磨削过程中，由于磨削速度很高，产生大量的切削热，所以在磨削时，需使用大量冷却液。由于砂轮的砂粒硬度极高，因此磨削不仅可以加工一般的金属材料，而且可以加工硬度很高的材料由于磨削时每次磨去的金属层很薄，因此磨削只适用于精加工。磨削主要用于零件的内外圆柱面、圆锥面、平面、成形表面（螺纹、齿轮等）的精加工，常见的磨削方式如图所示。（a）外圆磨削

（b）内圆磨削

（c）平面磨削（d）花键磨削

（e）螺纹磨削

（f）齿形磨削6.2砂轮磨料是制作砂轮的主要原料，直接担负着磨削工作。因此，磨料应具有很高的硬度、一定的强度和韧性及良好的耐热性。常用的磨料有刚玉类、碳化硅类和高硬度磨料类。按其纯度和添加元素的不同，每一类又可分为不同的种类。常用磨料的名称、代号、主要性能和用途如表所示。6.2.1磨料类别名称代号特性用途刚玉类棕刚玉A含91%～96%氧化铝，呈棕色，硬度高，韧性好，价格便宜磨碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜白刚玉WA含97%～99%氧化铝，白色，比棕刚玉硬度高，韧性低，磨削时发热少精磨淬火钢、高碳钢、高速钢及薄壁钢件碳化硅类黑色碳化硅C含95%以上的碳化硅，呈黑色或深蓝色，有光泽，硬度比白刚玉高，性脆而锋利，导热性好磨削铸铁、黄铜、铝及非金属材料绿色碳化硅GC含97%以上的碳化硅，呈绿色，硬度和脆性比C强，导热性和导电性好磨削硬质合金、光学玻璃、宝石、玉石、陶瓷，珩磨发动机汽缸套等金刚石类人造金刚石D无色透明或淡黄色、黄绿色、黑色，硬度高，比天然金刚石性脆，价格比其他磨料贵好多倍磨削硬质合金、宝石等高硬度材料粒度是指磨料颗粒的粗细。粒度分磨粒与微磨粒两组。磨粒用筛选法分类，以一英寸长的筛子上的孔网数来表示。微磨粒（W）用显微测量法测得磨料的最大尺寸来分类，并在前面冠以“W”来表示粒度。表列出了不同粒度的磨料使用范围。6.2.2粒度类别粒度/#颗粒尺寸/μm适用范围类别粒度颗粒尺寸/μm适用范围磨粒12～362000～1600500～400荒磨、打毛刺微磨粒W40～W2840～2828～20珩磨、研磨46～80400～315200～160粗磨、半精磨、精磨W20～W1420～1414～10研磨、超精加工100～280160～12550～40精磨、珩磨W10～W510～75～3.5研磨、超精加工、镜面磨削结合剂是砂轮中用以黏结磨料的物质。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力等，主要取决于结合剂的性能。常用结合剂的性能及用途如表所示。6.2.3结合剂名称代号性能用途陶瓷结合剂V耐腐蚀性好，能保持正确的几何形状，气孔率大，磨削效率高，强度较大，韧性、弹性、抗震性差，不能承受侧向力，应用最广，能制作各种模具，适用于成形磨削和磨螺纹、齿轮、曲轴等树脂结合剂B强度大，富有弹性，耐冲击，能够在高速下工作；耐热及耐腐蚀性能比较差，气孔率小的高速磨削，可制成薄片砂轮磨槽，刃磨刀具前刀面，高精度磨削。湿磨时，切削液中含碱量小于1.5%橡胶结合剂R弹性更好，强度更大，气孔率小，磨粒易脱落，耐热、耐腐蚀性差，有臭味制造磨轴承槽和无心磨砂轮、导轮、薄片砂轮、柔性抛光砂轮金属结合剂

（青铜、电镀镍）J韧性、成形性好，强度大，自砺性能差制造各种金刚石磨具，使用寿命长。制造直径以上的用青铜；直径以下的用电镀镍砂轮硬度是指砂轮工作表面的磨粒在外力作用下脱落的难易程度。砂轮硬度软，磨粒易脱落；砂轮硬度硬，磨粒不易脱落。砂轮硬度主要取决于结合剂的性能、数量及砂轮的制造工艺。表列出了砂轮的硬度等级。6.2.4砂轮硬度硬度等级名称代号硬度等级名称代号大级名称小级名称大级名称小级名称超软超软1D中中1M超软2E中2N超软3F中硬中硬1P软软1G中硬2Q软2H中硬3R软3J硬硬1S中软中软1K硬2T中软2L超硬超硬Y砂轮组织表示磨粒、结合剂、气孔三者体积的比例关系。砂轮的组织号是以磨粒所占磨轮体积的百分数来确定，组织号越大，砂轮组织越松，磨削时不易堵塞，磨削效率高，但磨刃少，磨削后表面粗糙度较大。表所示是砂轮组织的分类及用途。6.2.5砂轮组织类别紧密中等疏松组织号0123456789101112磨料占砂轮体积/%62605356545250434644424038用途成形磨削及精密磨削磨削淬火钢，刃磨刀具磨削韧性大而硬度低的材料，大面积磨削在生产上，为了适应工件表面形状、尺寸以及磨床种类规格的不同，砂轮可制成各种不同形状和尺寸。在可能情况下，砂轮的外径应尽量选得大一些，以提高砂轮的线速度，获得较高的生产率和较低的表面粗糙度。表所示为各种常用砂轮的形状、代号和适用范围。6.2.6砂轮的形状和尺寸砂轮名称代号断面形状适用范围平形砂轮1外圆磨、内圆磨、平面磨、无芯磨、工具磨筒形砂轮2端磨平面双斜边砂轮4磨齿轮及螺纹杯形砂轮6磨平面、内圆，刃磨刀具碗形砂轮11刃磨刀具、磨导轨蝶形一号砂轮12a磨铣刀、铰刀、拉刀和齿轮薄片砂轮41切断及切槽砂轮的标志印在砂轮的端面上，其顺序是：形状代号、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、线速度。例如，外径300mm、厚度50mm、孔径75mm、棕刚玉、粒度60#、硬度L、5号组织、陶瓷结合剂、最高工作线速度35m/s的平形砂轮标记为：砂轮1-300×50×75-A60L5V-35GB/T2484—94。6.2.7砂轮的标记6.2.8砂轮的安装及平衡1—砂轮2—法兰盘3—垫片4—螺母1—砂轮2—心轴3—砂轮套筒4—平衡铁

5—平衡轨道6—平衡架砂轮的安装方法砂轮平衡装置6.2.9砂轮的修整砂轮工作一段时间后，磨粒逐渐变钝，砂轮表面空隙被堵塞，使磨削质量和生产率都降低，这时就须修整砂轮。修整砂轮通常采用金刚石刀，如图所示。修整时，金刚石刀与水平面倾斜5°～15°，刀尖低于砂轮中心1～2mm，以减小振动。修整时要充分冷却或不用冷却，不可在点滴冷却下修整，以防金刚石刀因忽冷忽热而碎裂。金刚石刀修整砂轮6.3磨床及磨削加工方法磨床有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、无心磨床、工具磨床等。本节主要介绍外圆磨床和平面磨床。外圆磨床有普通外圆磨床及万能外圆磨床等。普通外圆磨床可以磨削圆柱面及外圆锥面；万能外圆磨床除可实现普通外圆磨床的功能外，还可以磨削内圆柱面、内圆锥面及端面。平面磨床主要用于磨削工件上的平面。磨床的型号示例如下：6.2.8砂轮的安装及平衡1．外圆磨床外圆磨床是使用最广泛的，能加工各种圆柱形和圆锥形外表面及轴肩端面的磨床。万能外圆磨床还带有内圆磨削附件，可磨削内孔和锥度较大的内、外锥面。不过外圆磨床的自动化程度较低，只适用于中小批单件生产和修配工作。外圆磨床中最常用的是万能外圆磨床，其结构形式如图所示。6.3.2外圆磨床及磨削加工方法M1432型万能外圆磨床2．磨削加工方法（2）内圆磨削方法内圆磨削就是用直径较小的砂轮磨削内孔表面，包括圆柱孔、圆锥孔、成形内孔、盲孔等。内圆磨削时砂轮必须深入工件内孔，砂轮直径必须小于工件孔径，砂轮必须用相对应的接长杆与主轴连接。因此，内圆磨削具有以下特点：①砂轮的转速很高（10000r/min以上），但仍然常常达不到所需的磨削速度；②砂轮与工件的接触面积较大，发热量集中，但冷却散热条件却很差；③砂轮及其接长杆与主轴的运转平稳性要求很高，但其刚性往往较差。④砂轮直径小，磨耗大，需要经常修整、更换，增加了辅助时间；⑤砂轮系统刚性差，横向进给量小，增加了磨削次数。因此，内圆磨削的精度较低（IT8～IT6），表面粗糙度较大（Ra1.6～0.4μm），生产率低。内圆磨削常用方法主要有纵磨法和横磨法。6.3.2外圆磨床及磨削加工方法3．万能外圆磨床的典型工艺方法万能外圆磨床的典型工艺方法如图所示。6.3.2外圆磨床及磨削加工方法（a）纵磨外圆柱面

（b）纵磨长锥面（c）横磨短锥面

（d）纵磨锥孔万能外圆磨床的典型工艺方法1．平面磨床平面磨床上，工件一般是夹紧在工作台上，或靠电磁吸力固定在电磁工作台上，然后用砂轮的周边或端面磨削工件平面。如图所示为M7120型卧轴矩台式平面磨床，是平面磨床中应用最广泛的类型。磨头9不仅能实现砂轮的旋转运动，还能由液压传动机构实现轴向进给。工作台3上的电磁吸盘用来固定工件或平口钳等夹具。床身1内的液压传动装置可驱动工作台3实现工件的纵向往复进给运动。砂轮的径向进给（或调整）由操作手轮2实现。工作台的纵向位置，可通过手轮10调整。行程开关4用来调整工作台的往复行程。6.3.3平面磨床及磨削加工方法M7120型卧轴矩台式平面磨床1—床身2，7，10—手轮3—工作台4—行程开关

5—立柱6—砂轮修整器8—砂轮架9—磨头2．平面磨削加工方法平面磨削主要有两种方法，用砂轮周边磨削或用砂轮端面磨削，如图所示。用砂轮周边磨削时，由于砂轮与工件表面为线接触，砂轮与工件都有良好的散热条件，磨削表面质量容易保证，但生产效率较低。用砂轮端面磨削时，砂轮与工件之间为面接触，因为有较多的磨粒同时参加磨削，因此，生产效率较高，但因散热条件差，容易出现磨削缺陷，表面质量不易保证。6.3.3平面磨床及磨削加工方法平面磨削方法（a）用砂轮周边磨削

（b）用砂轮端面磨削6.4磨削加工技能训练6.4.1平面垫板磨削技能训练平面垫板6.4.2平衡轴磨削技能训练平衡轴6.4.3磨床日常维护及安全注意事项①操作前要穿紧身防护服，袖口扣紧，上衣下摆不能敞开，严禁戴手套，不得在开动的机床旁穿、脱换衣服，或围布于身上，防止机器绞伤。必须戴好安全帽，头发应放入帽内，不得穿裙子、拖鞋。②检查磁盘可靠性，检查磨头、砂轮架罩、电机紧固情况；给导轨上油。③开车前应先检查各操作手柄是否已退到空挡位置上，然后空车运转，并注意各润滑部位是否有油，空转数分钟，确认机床情况正常再进行工作。④装卸重大工件时应先垫好木板及其他防护装置，工件必须装夹牢固，严禁在砂轮的正面和侧面用手拿工件磨削。⑤开车后应站在砂轮侧面，砂轮和工件应平稳地接触，使磨削量逐渐加大，不准骤然加大进给量。细长工件应用中心架，防止工件弯曲伤人。停车时，应先退回砂轮后，方可停车。⑥调换砂轮时，必须认真检查，砂轮规格应符合要求无裂纹，响声清脆，并经过静平衡试验，新砂轮安装时一般应经过二次平衡，以防产生震动。安装后应先空转3～5分钟，确认正常后，方可使用。⑦磨平面时，应检查磁盘吸力是否正常，工件要吸牢，接触面较小的工件，前后要放挡块、挡板，按工件磨削长度