《双分型面塑料模具制作》 课件 磨削加工

磨削加工【教学目的和要求】要求掌握磨削加工的特点及应用，了解磨床的主要部件及功用；掌握砂轮的特性及选用；掌握各种磨削加工方法。能够按照工件结构和加工要求，合理选用磨床、砂轮，确定合理磨削工艺。【教学内容摘要】磨削加工的特点及应用磨床的种类、主要组成部件砂轮的特性及选用磨削加工方法：外圆磨削、平面磨削、内圆磨削【教学重点、难点】磨削加工的特点及应用、砂轮的特性、选用、磨削加工方法【教学方法和使用教具】讲授、现场教学、课件以磨料、磨具作为工具对工件进行切削加工的机床统称为磨床。

一、磨削加工的特点与工艺范围（一）磨削加工的特点1．切削刃不规则2．背吃刀量小、加工质量高3．磨削速度快、温度高4．磨削加工的适应性强5．砂轮具有自锐性6．径向磨削分力大（二）磨削加工的工艺范围

磨削加工的应用范围非常广泛，可以加工内外圆柱面、内外圆锥面、平面、成形面和组合面等，如图1所示。目前磨削主要用于对工件进行精加工，经过淬火的工件及其它高硬度的特殊材料，几乎只能用磨削来进行加工。另外，磨削也可以用于粗加工。

磨削加工的应用范围非常广泛，可以加工内外圆柱面、内外圆锥面、平面、成形面和组合面等，如图1所示。目前磨削主要用于对工件进行精加工，经过淬火的工件及其它高硬度的特殊材料，几乎只能用磨削来进行加工。另外，磨削也可以用于粗加工。二、磨床

（一）磨床的种类1．外圆磨床

图2所示（1）床身

（2）头架（3）内圆磨装置（4）砂轮架

（5）尾座

（6）滑鞍及横向进给机构

（7）工作台1．外圆磨床

包括万能外圆磨床、普通外圆磨床、无心外圆磨床等。M1432A型万能外圆磨床是普通精度级经一次重大改进的万能外圆磨床。这种机床的工艺范围广,但生产效率低,适用于单件、小批生产或工具车间和机修车间。图2所示为M1432A型万能外圆磨床，它由下列主要部件组成。2．内圆磨床

包括普通内圆磨床、行星内圆磨床、无心内圆磨床等。3．平面磨床

包括卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床、立轴圆台平面磨床等。4．工具磨床

包括工具曲线磨床、钻头沟槽磨床等。5．刀具刃磨磨床

包括万能工具磨床、拉刀刃磨床、滚刀刃磨床等。6．专门化磨床

包括花键轴磨床、曲轴磨床、齿轮磨床、螺纹磨床等。7．其它磨床

包括珩磨机、研磨机、砂带磨床、超精加工机床、砂轮机等

三、砂

轮

（一）

砂轮的特性要素与选择砂轮是用各种类型的结合剂把磨料粘合起来，经压坯、干燥、焙烧及车整而成的磨削工具。因此，砂轮由磨料、结合剂及气孔三要素组成。

1．磨料普通砂轮所用的磨料主要有刚玉类和碳化硅类，表

1列出了常用磨料的名称、代号、主要性能和用途。表1常用磨料的性能及适用范围

高强度

人造金刚石

氮化硼

绿碳化硅

黑碳化硅

白刚玉

棕钢玉硬质合金、宝石

＞700℃石墨化

乳白色

碳结晶体

D硬质合金、高速钢

＜1300℃稳定

高硬度黑色

立方氮化硼

CBN高硬磨料类

硬质合金等

绿色

SiC＞99%GC铸铁、黄铜、非金属材料

＞1500℃氧化

黑色

SiC＞95%C碳化硅类

淬火钢、高速钢

白色

Al2O3＞99%

WA碳钢、合金钢、铸铁

2100℃熔融

韧性好硬度大

褐色

Al2O395%TiO22%~3%

A

钢玉类适用磨削范围热稳定性

力学性能

颜色

主要成分

代号

材料名称

2．粒度

粒度是指砂轮中磨粒尺寸的大小。磨粒粒度选择的原则是：粗磨时，应选用磨粒较粗大的砂轮，以提高生产效率。精磨时，应选用磨粒较细小的砂轮，以获得较细的表面粗糙度。磨料常用的粒度号、尺寸及应用范围见表2

。

表2常用磨粒的粒度、尺寸及应用范围

研磨、超精加工、镜面磨削

10~75~3.5W10~W5研磨、超精磨削

20~1414~10W20~W14珩磨、研磨

40~2828~20W40~W28微粉

半精磨、精磨、珩磨

160~12550~40100~280粗磨半精磨、精磨

400~315200~16046~80荒磨、打毛刺

2000~1600500~40012~36磨

粒

应用范围

颗粒尺寸（μm）

粒度号

类别

3．结合剂

砂轮的结合剂将磨粒粘合起来，使砂轮具有一定的强度、硬度、气孔和抗腐蚀、抗潮湿等性能。常用结合剂的名称、代号、性能和适用范围见表3。

适用于金刚石砂轮

强度最高，导电性好，磨耗少，自锐性差

M金属

适用于切断、开槽

强度较B高，更富有弹性，气孔率小，耐热性差

R橡胶

适用于高速磨削、切断、开槽等

强度较V高，弹性好，耐热性差

B树脂

最常用，适用于各类磨削加工耐热、耐蚀，气孔率大，易保持廓形，弹性差

V陶瓷

适用范围

性能

代号

结合剂

4．硬度

砂轮的硬度是指磨粒在外力作用下从其表面脱落的难易程度。砂轮的硬度等级及代号见表4。

表4砂轮的硬度等级及代号

砂轮硬度的选用原则是：工件材料越硬，应选用越软的砂轮。这是因为硬材料使磨粒磨损，需用较软的砂轮以使磨钝的磨粒及时脱落。工件材料越软，砂轮的硬度应越硬，以使磨粒脱落慢些，发挥其磨削作用。但在磨削有色金属、橡胶、树脂等软材料时，要用较软的砂轮，以便使堵塞处的磨粒较易脱落，露出锋锐的新磨粒。半精磨与粗磨相比，需用较软的砂轮；但精磨和成形磨削时，为了较长时间保持砂轮轮廓，需用较硬的砂轮。大级名称

超软

软

中软中

中硬

硬

超硬

小级名称

超软1超软2超软3软1软2软3中软1中软2中1中2中硬1中硬2中硬3硬1硬2超硬代号

DEFGHJKLMNPQRSTY5．组织

砂轮的组织系指磨粒、结合剂和气孔三者体积的比例关系，用来表示结构紧密和疏松程度。砂轮的组织用组织号的大小来表示，砂轮的组织号及使用范围见表9-5。

表5砂轮的组织号

有色金属及塑料、橡胶等非金属以及热敏合金粗磨及磨削韧性大、硬度低的工件，适合磨削薄壁、细长工件，或砂轮与工件接触面大以及平面磨削等

外圆、内圆、无心磨及工具磨，淬硬工件及刀具刃磨等

重负载、成形、精密磨削，加工脆硬材料

适用范围

大气孔疏松

中等

紧密

疏密程度

343638404244464850525456586062磨粒率/(%)

14131211109876543210组织号四、磨削方法

1.外圆磨削外圆磨削是用砂轮外圆周面来磨削工件的外回转表面。它不仅能加工圆柱面端面（台阶部分），还能加工球面和特殊形状的外表面等。（1）工件的装夹（2）外圆磨削方法

1）纵磨法

如图3a所示。2）横磨法

如图9-3b所示。1）纵磨法

如图3a所示。2）横磨法

又称切入磨法，如图3b所示。3）复合磨削法是纵磨法和横磨法的综合运用，如图3c即先用横磨法将工件分段粗磨，各段留精磨余量，相邻两段有一定量的重叠，最后，再用纵磨法进行精磨。复合磨削法兼有横磨法效率高、纵磨法质量好的优点。4)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（见图3d），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．内圆磨削

用砂轮磨削工件内孔的磨削方式称为内圆磨削。（1）磨削方法

1）纵向磨削法如图4所示。

2）切入磨削法（2）裝夹方法在实际生产中，常采用减少横向进给量，增加光磨次数等措施来提高内孔的加工质量。用砂轮磨削工件内孔的磨削方式称为内圆磨削。（1）磨削方法

1）纵向磨削法这种磨削方法与外圆纵向磨削方法相同，如图4所示。3．平面磨削

平面磨削是平面的精加工方法之一，可以得到较篼的加工精度和表面质量。平面磨削通常是在平面磨床上进行的，可以采用砂轮的圆周表面来进行磨削，也可以采用砂轮的端面来进行磨削。常见的平面磨削方式有四种，如图5所示。图5a、b属于圆周磨削图5c、d属于端面磨削常见的平面磨削方式有四种，如图5所示。采用砂轮的圆周表面进行磨削时，砂轮与工件的接触面积小，发热量小，冷却和排屑条件好，可获得较高的加工精度和较小的表面粗糙度值，但生产效率较低。采用砂轮的端而进行磨削时，砂轮与工件的接触面积大，发热量大，冷却和排屑条件较差，加工精度和表面粗糙度较差，但生产效率高。为了提高磨削效率，经常采用多件磨削。3.1平面磨削的特点平面磨削的特点：平面磨削的形式不同，其特点也各不相同。1、周边磨削的特点能减少工件受热所产生的变形，有利于提高工件的磨削精度。适用于精磨各种工件的平面，平面度误差能控制在0.01~0.02mm/1000mm，表面粗糙度可达Ra0.8~0.2μm。但由于不磨削时要用间断的横向进给来完成工件表面的磨削，所以生产效率低。2、端面磨削的特点弯曲变形小，刚性好，可选用较大的磨削用量。上产效率高。工件容易产生热变形和烧伤。只适用于磨削精度不高且形状简单的工件。为改善端面磨削加工的质量，可采用以下措施：①选用粒度较粗、硬度较软的树脂结合剂砂轮。②磨削时供应充分的切削液。③采用镶块砂轮磨削。④将砂轮端面修成内锥心，使砂轮与工件成线接触或调整磨头倾斜一微小的角度，减少砂轮与工件的接触，改善散热条件。3、周边一端面磨削的特点：磨削用量不宜过大。3.2工件的装夹工件的装夹挡块﹕挡块必须经研磨且平面度0.002mm以内,直角度单边偏差0.003mm以内及四周倒角,挡块使用前须经铁工油石推平,布擦拭清洁始可使用.

图6

图7挡块高度必须高于工件高度的2/3.挡块水平长度必须大于挡块高度.挡好后必须要轻推工件,看是否牢固.注意研磨受力方向务必须挡确实.拿下工件量尺寸须重新再研磨时,挡块处也必须清理干净.常见的挡块装夹方式﹕

图8

图9

图10

图11

图12

图13

图14

图153.3磨削的方法1）横向磨削法横向磨削法如图16所示。这种磨削法是当工作台每次纵向行程终了时，磨头作一次横向进给。等到工件表面上第一层金属磨削完毕，砂轮按预选磨削深度作一次垂直进给，接着照上述过程逐层磨削，直至把全部余量磨去，使工件达到所需尺寸。粗磨时，应选较大垂直进给量和横向进给量，精磨时则两者均应选较小值。这种方法适用于磨削宽长工件，也适用于相同小件按序排列集合磨削。图16横向磨削法2）深度磨削法深度磨削法如图17所示。这种磨削法的纵向进给量较小，砂轮只作两次垂直进给，第一次垂直进给量等于全部粗磨余量，当工作台纵向行程终了时．将砂轮横向移动3／4～4／5的砂轮宽度，直到将工件整个表面的粗磨余量磨完为止。第二次垂直进给量等于精磨余量。其磨削过程与横向磨削法相同。

这种方法由于垂直进给次数少，生产率较高，且加工质量也有保证。但磨削抗力大，仅适用在动力大、刚性好的磨床上磨较大的工件。图17深度磨削法3）阶梯磨削法如图18所示，阶梯磨削法是按工件余量的大小，将砂轮修整成阶梯形，使其在一次垂直进给中磨去全部余量。用于粗磨的各阶梯宽度和磨削深度都应相同，而其精磨阶梯的宽度则应大于砂轮宽度的1／2，磨削深度等于精磨余量(0.03～0.05mm)。磨削时横向进给量应小些。由于磨削用量分配在各段阶梯的轮面上，各段轮面的磨粒受力均匀，磨损也均匀，能较多地发挥砂轮的磨削性能。但砂轮修整工图18阶梯磨削法3.4平面磨削砂轮及磨削用量的选择1、平面磨削砂轮的选择当用砂轮的圆周磨削时，一般选用陶瓷结合剂的平行砂轮，粒度为F36~F60，硬度在H~L之间。当用砂轮的端面磨削时，由于接触面积大，排屑困难，容易发热，所以大多数采用树脂结合剂的筒形或镶块砂轮，粒度为F20~F36，硬度在J~L之间。2、磨削用量的选择（1）砂轮的速度。（2）工作台纵向进给量：工作台为矩形时，纵向进给量选1~12m/min。（3）砂轮垂直进给量：其大小是依据横向进给量的大小来确定。图19磨削用量的选择3.5垂直面的磨削方法在精密加工中为了能很好的保证零件各表面间的相互垂直度,最常用的方法就是使用精密平口钳.因为平口钳自身各表面间具有很高的平行度,垂只要加工出两平行基准面,便可利用平口钳加工。平面磨床垂直面磨削的关键技术是如何采用合适的装夹方法，达到相邻面之间的垂直度要求。一、用精密平口虎钳装夹磨削垂直度的技巧与诀窍1.平面磨床精密平口虎钳的结构平面磨床精密平口虎钳主要由底座3、固定钳口1、活动钳口2、传动螺杆4、等组成，固定钳口与底座制成一体，其各个侧面与底面互相垂直，钳口的夹紧面也与底面、侧面垂直。活动钳口可在燕尾导轨上前后移动，把工件夹紧在钳口中。图202.用精密平口虎钳装夹磨削垂直磨削小型垂直面，特别是非磁性材料工件时常采用精密平口虎钳及装夹加工。磨削步骤与诀窍如下：1)把平口钳放裂电磁吸盘台面上，并使钳口夹紧平面与工作台运动方向相同；然后用百分表找正钳口夹紧平面，一般误差应找正在0.05mm之内。（在使用冶具虎钳装夹工件时,一定要夹紧,且与工作台接触面一定要擦拭干净）.(如图21)2)调节平口钳传动螺杆，将工件装夹在钳口内，使工件平面略高于钳口平面；然后用百分表找正工件待磨平面，一般误差应找正在0.03mm之内，找正后夹紧工件。3)调整工作台行程距离及磨头高度，使砂轮处于磨削位置。4)磨削工作台平面，使平面度符合图样要求。5)先加工工件出两平行基准面,利用虎钳两平行面夹持两基准面得以重合。磨削时,下刀量要严格控制.一般在0.01-0.05mm,材料硬度越高磨量越少。磨削时不使工件过热,否则工件会因骤热出现烧伤,变形膨胀使夹具精度受损,严重时还会出现砂轮破裂,发生事故。6)把工件紧靠在虎钳上,保证工件与平口钳底面紧靠,再将工件紧固.先把平口钳底面吸在工作台上磨出一边(图22),再翻转90°将侧面吸在工作台上,加工另一面(图22),如此两加工表面与两基准面垂直。7.工作时工件一定要冷却达到或接近室温,