學(xué)習(xí)情境一任務(wù)二磨削加工外圓面

1、學(xué)習(xí)情境一 外圓面加工1.2子任務(wù)二 磨削加工外圓面1.2.1 工作任務(wù)光滑軸的磨削加工（零件圖樣見圖1-35）。圖1-35 光軸零件圖樣1.2.2 學(xué)習(xí)目標1.2.2.1 知識目標1. 熟悉磨削的工藝特點及應(yīng)用范圍；2. 了解磨床的類型及組成，并能熟練操作磨床；3. 明確砂輪的性能指標；4. 掌握外圓磨削加工工藝；5. 了解外圓表面的精密加工與裝備以及外圓面加工方案的確定。1.2.2.2 能力目標1. 能夠熟練操作磨床并加工零件；2. 能夠合理選擇砂輪類型并能夠正確裝夾；3. 熟練運用外圓磨削加工工藝。4. 能夠正確制定外圓面磨削加工工藝過程。1.2.2.3 素質(zhì)目標1. 培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用

2、能力、學(xué)習(xí)能力和動手能力；2. 培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作能力、成員協(xié)調(diào)能力和決策能力；3. 具備良好的溝通能力及評價自我和他人的能力。4. 強烈的責任感和良好的工作習(xí)慣；5. 培養(yǎng)節(jié)約及保護環(huán)境的意識。1.2.3 任務(wù)資訊本任務(wù)中，光滑軸的精度要求較高，而磨削是使用砂輪或者其他磨具精加工工件的過程。磨削加工是外圓表面主要精加工方法，特別適用于各種高硬度和淬火后的零件精加工。對工件進行磨削加工前，必須了解以下知識。1.2.3.1 知識鏈接1磨削加工概述1磨削加工的工藝特點磨削是一種重要的零件精加工方法，其主要工藝特點如下。 精度高、表面粗糙度小。由于砂輪具有極多切削刃，刀刃圓弧半徑小，加工時實際上是多刃

3、微量切削。同時，磨床精度、剛性和穩(wěn)定性都較好，磨削時切削速度高，因此可以達到高的精度和小的表面粗糙度。 砂輪具有自銳作用。砂輪在磨削過程中，磨粒在高速、高溫和高壓作用下逐漸磨損變得圓鈍，切削力下降，作用在磨粒上的外力增大，該力超過磨粒的強度極限時，磨粒破碎，產(chǎn)生新的較鋒利的棱角，露出一層新鮮鋒利的磨粒繼續(xù)磨削，這就是砂輪的自銳作用。由于砂輪的自銳作用，可以不必在加工中更換刀具，節(jié)約輔助加工時間。同時，砂輪可以始終維持鋒利的刀刃進行切削，以提高加工質(zhì)量和效率。 背向磨削力大。砂輪磨削時，背向磨削力凡大于磨削力F,，而且材料塑性越小，其值越大。由于背向磨削力作用在由機床、夾具、工件和刀具組成的工藝

4、系統(tǒng)剛度最差的方向上，因此容易使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生變形，影響零件加工精度。上述砂輪磨削力分析如圖1-36所示。 圖1-36 砂輪磨削力分析 圖1-37 磨削加工誤差分析 磨削溫度高。磨削的切削速度是普通切削的1020倍，且磨削過程中擠壓和摩擦嚴重，產(chǎn)生的切削熱較多，加之砂輪傳熱性能差，因此磨削溫度高。高的磨削溫度容易燒傷工件表面，使淬火鋼表面退火，硬度降低。同時，高溫下工件變軟易堵塞砂輪，影響工件表面質(zhì)量。由于工藝系統(tǒng)的變形，在磨削細長零件時，工件彎曲將導(dǎo)致零件產(chǎn)生鼓形誤差，圖1-37所示。同時，由于變形后實際背吃刀量比要求值小，所以磨削加工時，最后要少進刀或不進刀光磨走刀幾次以消除由于變形產(chǎn)生的誤

5、差。2磨削加工的應(yīng)用 磨削過去一般常用于半精加工和精加工，隨著機械制造技術(shù)的發(fā)展，磨床、砂輪、磨削工藝和冷卻技術(shù)等都有了較大的改進，磨削已能經(jīng)濟地、高效地切除大量金屬。又由于日益廣泛地采用精密鑄造、模鍛、精密冷拔等先進的毛坯制造工藝，毛坯的加工余量較小，可不經(jīng)車削、銑削等粗加工，直接利用磨削加工，達到較高的精度和表面質(zhì)量要求。因此，磨削加工獲得了越來越廣泛的應(yīng)用和迅速的發(fā)展，目前，在工業(yè)發(fā)達國家中磨床占機床總數(shù)的3040%，據(jù)推斷，磨床所占比例今后還要增加。 磨削可以加工的零件材料范圍廣泛，既可以加工鑄鐵、碳鋼、合金鋼等一般結(jié)構(gòu)材料，又能夠加工高硬度的淬硬鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和玻璃等難切削的材料

6、。但是，磨削不宜精加工塑性較大的有色金屬材料。磨削可以加工外圓面、內(nèi)孔、平面、成形面、螺紋、齒輪形等各種各樣的表面，如圖1-38所示，還常用于各種刀具的刃磨。圖1-38 磨削加工范圍1.2.3.2 知識鏈接2磨削裝備 磨削的使用范圍日益擴大，它在金屬切削機床中所占的比重不斷上升，目前在工業(yè)發(fā)達的國家中，磨床在機床總數(shù)中的比例已達3040%。1磨床 用磨料磨具（砂輪、砂帶、油石或研磨等）作為工具對工件表面進行切削加工的機床，統(tǒng)稱為磨床。磨床的種類很多，主要類型有以下幾種。（1）外圓磨床。外圓磨床主要由床身、工作臺、頭架、尾座、砂輪架、內(nèi)圓磨頭、砂輪等部分組成，如圖1-39所示。工件安裝在頭架的主

7、軸和尾座的頂尖之間，由頭架上的電動機帶動旋轉(zhuǎn)，砂輪裝在砂輪架的主軸上，由另一臺電動機帶動旋轉(zhuǎn)，且砂輪架可以前后移動，工作臺在床身上可做縱向往復(fù)運動，靠液壓傳動實現(xiàn)。1一床身；2-頭架；3一內(nèi)圓磨具；4一砂輪架；5-尾架；6-沿鞍；7一轉(zhuǎn)動橫向進給手輪；8一工作臺；圖1-39 M1432A型萬能外圓磨床結(jié)構(gòu)圖 外圓磨床應(yīng)用廣泛，能加工各種圓柱形和圓錐形外表面以及軸肩端面。萬能外圓磨床還帶有內(nèi)圓磨削附件，可以磨削內(nèi)孔和錐度較大的內(nèi)外圓錐面。外圓磨床包括普通外圓磨床、萬能外圓磨床、無心外圓磨床、數(shù)控外圓磨床等。圖1-40所示為無心外圓磨床和數(shù)控外圓磨床。 (a）無心外圓磨床 (b）數(shù)控外圓磨床圖1-

8、40 外圓磨床 (2）內(nèi)圓磨床。內(nèi)圓磨床砂輪主軸轉(zhuǎn)速較高，可以磨削圓柱、圓錐形內(nèi)孔表面，普通內(nèi)圓磨床主要用于單件和小批生產(chǎn)，在大批生產(chǎn)中可以使用半自動或自動內(nèi)圓磨床。 內(nèi)圓磨床包括普通內(nèi)圓磨床、無心內(nèi)圓磨床、行星式內(nèi)圓磨床、數(shù)控內(nèi)圓磨床等。圖1-41所示為普通內(nèi)圓磨床和數(shù)控內(nèi)圓磨床。(3）平面磨床。平面磨床主要由床身、工作臺、磨頭、立柱、砂輪修整器等部分組成，如圖1-42所示。工件由工作臺上的電磁吸盤固定；工作臺由液壓傳動實現(xiàn)往復(fù)運動；砂輪裝在磨頭上，由電動機直接驅(qū)動；磨頭可沿著托板的水平導(dǎo)軸作橫向進給運動；托板則沿著立柱的垂直導(dǎo)軸上下移動，實現(xiàn)垂直進給。平面磨床一般用于加工平面，通常將工件通

9、過電磁力固定在電磁工作臺上，然后用砂輪圓周或者端面磨削零件上的平整表面。平面磨床包括普通平面磨床、精密平面磨床、臥軸矩臺平面磨床、立軸矩臺平面磨床、臥軸圓臺平面磨床、立軸圓臺平面磨床等。圖1-43所示為普通平面磨床和精密平面磨床。圖1-41內(nèi)圓磨床 1-工作臺手柄；2-箱頭；3-拖板；4-橫向進給手輪；5-砂輪修整器；6-立柱；7-行程擋塊；8-工作合；9-垂直進給手輪；圖1-42 M7120A平面磨床結(jié)構(gòu)圖 ( a ）普通平面磨床 ( b ）精密平面磨床圖1-43 平面磨床（4）工具磨床。工具磨床專用于工具制造和刀具刃磨，多用于工具制造廠及機械制造廠的工具車間。其結(jié)構(gòu)圖如圖1-44所示。工具

10、磨床包括普通工具磨床、萬能工具磨床、數(shù)控工具磨床、工具曲線磨床、鉆頭溝槽磨床等。圖1-45所示為萬能工具磨床和數(shù)控工具磨床。1一床身；2-橫向進給手柄；3一工作臺； 4一尾座；5一砂輪架；6一頭架；7-換向撞塊；8一縱向進給手柄；9一換向手柄；圖1-44 M6020A萬能工具磨床結(jié)構(gòu)圖 (a）萬能工具磨床 (b>數(shù)控工具磨床圖1-45 工具磨床2砂輪砂輪是磨削加工中最主要的一類磨具。砂輪是由一定比例的硬度很高的粒狀磨料和結(jié)合劑壓制燒結(jié)而成的多孔物體，其結(jié)構(gòu)如圖1-46所示。磨削時能否取得較高的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，與砂輪的選擇合理與否關(guān)系重要。砂輪的性能主要取決于砂輪的磨料、粒度、結(jié)合劑、硬

11、度、組織、形狀尺寸等因素。圖1-46 砂輪的構(gòu)造（1）磨料。砂輪的磨料應(yīng)具有很高的硬度、耐熱性，適當?shù)捻g度和強度及邊刃。常用磨料如表1-3所示。表1-3 磨料的性能、代號和用途磨料名稱代號主要成分顏色力學(xué)性能熱穩(wěn)定性適合磨削范圍剛玉類棕剛玉AA1203 95 % TiO223 %褐色韌性好硬度大2 100 熔融碳鋼、合金鋼、鑄鐵白剛玉WAA1203> 95%白色淬火鋼、高速鋼碳化硅類黑碳化硅CSiC>95 %黑色>1500 氧化鑄鐵、黃銅、非金屬材料綠碳化硅GCSiC > 99 %綠色硬質(zhì)合金鋼高硬磨類氮化硅CBN立方氮化硼黑色高硬度高強度<1300 穩(wěn)定硬質(zhì)合金

12、鋼人造金剛石D碳結(jié)晶體乳白色>700 石墨化硬質(zhì)合金鋼、寶石（2）磨粒。粒度表示磨粒的大小程度。其表示方法有兩種，如表1-4所示。表1-4 粒度的代號、尺寸及用途粒度號顆粒尺寸范圍選用范圍粒度號顆粒尺寸范圍選用范圍1236#20001600500400粗磨、荒磨、切斷鋼坯、打磨毛刺W40W2840282820研磨、珩磨4680400315200160粗磨、半精磨、精磨W20W1420141410研磨、超級加工、超精磨削100280#1651255040精磨、成形磨、刀具刃磨、珩磨W10W510753.5研磨、超級加工、鏡面磨削以磨粒所能通過的篩網(wǎng)上每英寸上的孔數(shù)作為粒度。粒度號為4240

13、號，粒度號越大，則磨料的顆粒越細。粒度號比240#號還要細的磨粒稱為微粉。微粉的粒度用實測的實際最大尺寸，并在前冠以字母“W”來表示。粒度號為W63W0.5，例如W7，即表示此種微粉的最大尺寸為7gm,粒度號越小，微粉顆粒越細。粒度的大小主要影響加工表面的粗糙度和生產(chǎn)率。一般來說，粒度號越大，則加工表面的粗糙度越小，生產(chǎn)率越低。所以精加工宜選粒度號?。w粒較粗）的砂輪，粗加工則選用粒度號大（顆粒較細）的砂輪，而微粉則用于精磨、超精磨等加工。 (3)結(jié)合劑。結(jié)合劑的作用是將磨料薪合成具有各種形狀及尺寸的砂輪，并使砂輪具有一定的強度、硬度、氣孔和抗腐蝕、抗潮濕等性能。砂輪的強度、耐熱性和耐磨性等重

14、要指標，在很大的程度上取決于結(jié)合劑的特性。作為砂輪結(jié)合劑應(yīng)具有的基本要求是：與磨粒不發(fā)生化學(xué)作用，能持久地保持其對磨粒的黏結(jié)強度，并保證所制砂輪在磨削時安全可靠。常用結(jié)合劑的性能及適用范圍如表1-5所示。表1-5 常用結(jié)合劑的性能及適應(yīng)范圍結(jié)合劑代號性能使用范圍陶瓷V耐熱耐蝕，氣孔率大，易保持輪廓形狀，彈性差最常用，適用于各類磨削加工樹脂B強度比陶瓷高，彈性好，耐熱性差 用于高速磨削、切削、開槽橡膠R強度比樹脂高，更有彈性，氣孔率小，耐熱性差用于切斷和開槽以及無心磨的導(dǎo)輪青銅J強度最高，導(dǎo)電性好，磨耗少，自銳性差適用于金剛石砂輪(4）硬度。砂輪的硬度是指結(jié)合劑對磨料粘結(jié)能力的大小。砂輪的硬度是

15、由結(jié)合劑的粘結(jié)強度決定的，而不是靠磨料的硬度。在同樣的條件和一定外力作用下，若磨料很容易從砂輪上脫落，砂輪的硬度就比較低（或稱為軟）；反之，砂輪的硬度就比較高（或稱為硬）。砂輪的硬度等級及代號如表1-6所示。表1-6 砂輪的硬度等級及代號大級名稱超軟軟中軟中硬硬超硬小級名稱超軟軟1軟2軟3中軟1中軟2中軟3中軟4中硬1中硬2中硬3硬1硬2超硬DEFGHJKLMNPQRSTY砂輪硬度的選擇合理與否，對磨削加工質(zhì)量和生產(chǎn)率影響很大。一般來說，零件材料越硬，則應(yīng)選用越軟的砂輪。這是因為零件硬度高，磨粒磨損快，選擇較軟的砂輪有利于磨鈍砂輪的“自銳”。但硬度選得過低，則砂輪磨損快，難以保證正確的砂輪廓形

16、。若選用砂輪硬度過高，則難以實現(xiàn)砂輪的自銳，不僅生產(chǎn)率低，而且易產(chǎn)生零件表面的高溫燒傷。(5)組織。砂輪的組織是指砂輪中磨料、結(jié)合劑和氣孔3者體積的比例關(guān)系。磨料在砂輪總體積上所占的比例越大，則砂輪的組織越緊密；反之，則組織越疏松。砂輪的組織分為緊密、中等、疏松3大類，如圖1-47所示，細分014共15個組織號，如表1-7所示。組織號為0的，組織最緊密，組織號為14的，組織最疏松。(a)緊密(b）中等(c）疏松圖1-47 砂輪組織表1-7 砂輪的組織及適用范圍組織號01234567891011121314磨料比例%626058565452504846444240383634疏松程度緊密中等疏松

17、大氣孔適用范圍重負荷、成形、精密磨削、間斷自由磨削或加工硬脆材料外圓、內(nèi)圓、無心磨及工具磨，淬火鋼工件及刀具刃磨粗磨及磨削韌性大、硬度低的工件，適合磨削薄壁、細長工件，或砂輪與工件接觸面大及平面磨削等有色金屬及塑料橡膠等非金屬及熱敏性大的合金砂輪組織疏松，有利于排屑、冷卻，但容易磨損和失去正確的廓形。組織緊密，則情況與之相反，并且可以獲得較小的表面粗糙度。一般情況下采用中等組織的砂輪，精磨和成形磨用組織緊密的砂輪，磨削接觸面積大和薄壁零件時，用組織疏松的砂輪。(6）砂輪的形狀及尺寸。為了適應(yīng)不同的加工要求，砂輪制成不同的形狀。同樣形狀的砂輪還制成多種不同的尺寸。常用的砂輪形狀、代號及用途如表1

18、-8所示。表1-8 常用的砂輪形狀、代號及用途砂輪名稱代號斷面形狀主要用途平行砂輪1外圓磨、內(nèi)圓磨、平面磨、無心磨、工具磨薄片砂輪41切斷、切槽筒形砂輪2端面平磨碗形砂輪11刃磨刀具，磨導(dǎo)軌蝶形l號砂輪12a磨齒輪，磨銑刀，磨鉸刀，磨拉刀雙斜邊砂輪4磨齒輪，磨螺紋杯形砂輪6磨平面，磨內(nèi)圓，刃磨刀具1.2.3.3 知識鏈接3磨削加工工藝磨削是外圓表面精加工的主要方法之一。它既可加工淬硬后的表面，又可加工未經(jīng)淬火的表面。1磨削過程砂輪表面上的每個磨粒可以近似地看成一個微小刀齒，突出的磨粒尖棱，可以看成微小的切削刃，因此，砂輪可以看成具有極多微小刀齒的銑刀，這些刀齒隨機地排列在砂輪表面上，其幾何形狀

19、和切削角度具有較大差異，如圖1-48所示。圖1-48 砂輪的結(jié)構(gòu)砂輪的磨削過程實際上就是滑擦、刻劃和切削3種作用的綜合作用，由于各個磨粒工作情況不同，磨削時除了產(chǎn)生正常的切屑外，還有大量金屬微塵等。2普通的磨削方法外圓磨削主要在普通外圓磨床或萬能外圓磨床上進行，根據(jù)磨削時工件定位方式的不同，外圓磨削可分為：中心磨削和無心磨削兩大類。（1）中心磨削。中心磨削即普通的外圓磨削，被磨削的工件由中心孔定位，在外圓磨床或萬能外圓磨床上加工。磨削后工件尺寸精度可達IT6一IT8，表面粗糙度Ra可達0.80.1 m。按進給方式不同分為縱磨法、橫磨法、綜合磨法和深磨法。縱磨法：砂輪高速旋轉(zhuǎn)為打吞動，工件旋轉(zhuǎn)作

20、為圓周進給運動并和磨床工作臺一起做徉復(fù)育線運動作為縱向進給運動。工件一次行程終了后，砂輪周期J性橫向進給。圖1-49所示為縱磨法磨削外圓，其中圖1-49(a)為普通外圓磨削，圖1-49 (b）為使用心軸磨削外圓，圖4-49（c）為磨削錐面。 (a)普通外圓磨削(b）使用心軸磨削外圓(c)磨削錐面圖1-49 縱磨法磨外圓 機動時間較長，生產(chǎn)效率較低。它可以用同一個砂輪加工長度不同的各種工件。在單件、小批量生產(chǎn)和精磨時應(yīng)用更廣泛。橫磨法：橫磨時，砂輪不作縱向移動，只作連續(xù)的慢速橫向進給，直到磨去全部余量為止，如圖1-50所示。圖1-50 橫磨法圖1-51所示為橫磨法磨削外圓，其中圖1-51(a)為

21、磨軸零件外圓，圖1-51 (b）為磨成形面，圖1-51（c）為扳轉(zhuǎn)頭架磨短錐面。(a)磨軸零件外圓(b）磨成形面圓(c) 扳轉(zhuǎn)頭架磨短錐面圖1-51 橫磨法磨外圓整個砂輪寬度上磨粒的工作情況相同，發(fā)揮所有磨粒的切削性能，因而生產(chǎn)效率高。由于砂輪作緩慢連續(xù)地橫向切人，砂輪表面的形狀反映到工件表面而影響工件表面粗糙度和加工精度，如圖1-52所示。為了消除以上缺陷，在工件尚有少量余量時，用手搖動縱向手柄，使工件作縱向短距離移動。徑向磨削力較大，工件容易彎曲變形。工件和砂輪接觸面積較大，故發(fā)熱量大、散熱情況差，因而冷卻液一定要充分，否則工件表面會退火或燒傷。砂輪工作時，整個表面作連續(xù)橫向切人，切屑排出

22、困難，砂輪容易塞實或磨鈍。橫向磨削法因受外圓磨削砂輪寬度限制，只能適用于磨削長度較短的外圓表面以及成形面。圖1-52 橫向磨削的特點綜合磨法：先用橫磨法對工件進行分段粗磨，然后用縱磨法進行精磨，如圖1-53所示，這樣綜合了橫磨法和縱磨法的優(yōu)點，適用于磨削余量多、剛性好的工件，生產(chǎn)質(zhì)量和效率都較好。深磨法：磨削時使用較小的縱向進給量和較大的背吃刀量，在一次磨削中切除全部余量，具有極高的加工效率，如圖1-54所示。深磨法適合于大批量生產(chǎn)剛度較高的零件。 圖1-53 綜合磨法 圖1-54 深磨法 （2）無心磨削。無心外圓磨削是一種生產(chǎn)率很高的精加工方法，其原理如圖1-55所示。磨削時，工件放在砂輪和

23、導(dǎo)輪之間，下方用托板托起，導(dǎo)輪實際上也是一個砂輪，用橡膠結(jié)合劑做成，磨粒較粗，另一個砂輪主要承擔磨削任務(wù)，稱為磨削輪。圖1-55 無心外圓磨削的原理 磨削原理：安裝時，導(dǎo)輪相對于磨削輪軸線傾斜一個角度a，以比磨削輪低得多的速度轉(zhuǎn)動，從靠摩擦力帶動工件轉(zhuǎn)動。由于導(dǎo)輪安裝時傾角的作用，工件在導(dǎo)輪摩擦力作用下，一方面旋轉(zhuǎn)作圓周運動，另一方面作軸向進給運動。 加工特點：無心磨削具有如下加工特點。 工件不必用頂尖支持，安裝方便，簡化了裝夾過程，因此稱為無心磨削。 機床調(diào)整好后，可以連續(xù)加工，易于實現(xiàn)自動化，生產(chǎn)效率高。 工件被夾持在兩個砂輪之間，不會因背向磨削力而頂彎，可以很好地保證其直線度，這對于加工

24、細長零件非常有利。 要求外圓面在圓周上連續(xù)，不適合加工具有較長鍵槽或平面的零件。 依靠自身的外圓面定位，磨削帶孔零件時不易保證同軸度。 3先進的磨削方法 隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，磨削逐步向高精度和高效率方向發(fā)展。 （1）高速磨削。普通磨削時，砂輪線速度常在3035m/s。砂輪線速度高于45m/s的磨削稱為高速磨削。經(jīng)濟的磨削速度是5060m/s。 高速磨削的特點如下。 在一定的單位時間磨除量下，當砂輪線速度提高時，磨粒的當量切削厚度變薄，這就使得磨粒的負荷減輕，砂輪耐用度提高，磨削表面粗糙度減小，法向磨削力減小，使得工件精度較高。 如果砂輪磨粒切削厚度保持一定，則在線速度提高時·，

25、單位時間內(nèi)磨除量可以增加，生產(chǎn)率得以提高。 （2）強力磨削。強力磨削又叫深磨、蠕動磨削或大切深緩進給磨削。它是以較大的切削深度和很低的工作臺進給速度磨削工件，經(jīng)一次或數(shù)次走刀即可磨到所要求的尺寸形狀精度，適于磨削高硬度高韌性材料，如耐熱合金、不銹鋼和高速鋼等的型面和溝槽。 （3）砂帶磨削。砂帶過去用于粗糙或拋光，現(xiàn)在砂帶磨削已成為一種很有發(fā)展前途的加工方法。砂帶磨床由砂帶、接觸輪、張緊輪、支撐輪、工作臺等基本部件組成，其主要部分如圖1-56所示。它的機械效率可達96，在機床中處于領(lǐng)先地位。圖1-56 砂帶磨削1.2.4 知識拓展1.2.4.1 外圓面的精密加工 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對工件的加工

26、精度和表面質(zhì)量要求也越來越高，因此在外圓表面精加工后，往往還要進行精密加工。精密加工是指在精加工之后從零件上切除很薄的材料層，以提高零件精度和減小表面粗糙度為目的的加工方法。外圓表面的精密加工方法常用的有外圓研磨、外圓超精加工、高精度磨削等。1.外圓研磨 研磨是用研磨工具和研磨劑，從零件上研去一層極薄表面層的精加工方法。研磨用的研具采用比工件材料軟的材料（如鑄鐵、銅、巴氏合金及硬木等）制成。研磨時，部分磨粒懸浮在工件和研具之間，部分研粒嵌人研具表面，利用工件與研具的相對運動，磨粒會切掉一層很薄的金屬，主要切除上道工序留下來的粗糙度凸峰。一般研磨的余量為0.01-0.02 mm,研磨除可獲得高的

27、尺寸精度和小的表面粗糙度值外，也可提高工件表面形狀精度，但不能改善相互位置精度。（1）研磨的方法 研磨有手工研磨和機械研磨兩種方式。手工研磨。手工研磨是人手持研磨具或零件進行研磨的方法，如圖1-57所示。所用研具為研磨環(huán)，研磨時，將彈性研磨環(huán)套在零件上，并在研磨環(huán)與零件之間涂上研磨劑，調(diào)整螺釘使研磨環(huán)對零件表面形成一定的壓力。零件裝夾在前后頂尖上，作低速回轉(zhuǎn)，同時手握研磨環(huán)作軸向往復(fù)運動，并經(jīng)常檢測零件，直至合格為止。手工研磨生產(chǎn)率低，只適用于單件小批量生產(chǎn)。圖 1-57 手工研磨外圓 機械研磨。機械研磨是在研磨機上進行，圖1-58所示為用研磨機研磨小件外圓的工作示意圖。研具由上下兩塊鑄鐵研磨

28、盤5, 2組成，二者可同向或反向旋轉(zhuǎn)。下研磨盤與機床轉(zhuǎn)軸剛性連接，上研磨盤與懸臂軸6活動鉸接，可按照圖1-57手工研磨外圓動調(diào)位，以保證壓力均勻。在上下研磨盤之間有一個與偏心軸1相連的分隔盤4，其上開有安裝零件的長槽，槽與分隔盤徑向傾斜角為Y。當研磨盤轉(zhuǎn)動時，分隔盤由偏心軸帶動作偏心旋轉(zhuǎn)，零件3既可以在槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，又可因分隔盤的偏心而作軸向滑動，因而其表面形成網(wǎng)狀軌跡，從而保證從零件表面切除均勻的加工余量。懸臂軸可向兩邊擺動，以便裝夾零件。機械研磨生產(chǎn)率高，適合大批量生產(chǎn)。1-偏心軸；2一下研磨盤；3-零件；4一分隔盤；5一上研磨盤；6一懸臂軸；圖1-58 研磨機工作示意圖（2）研具材料和研

29、磨劑 研具材料的硬度應(yīng)比工件材料低，以便磨料嵌人研具表面，較好地發(fā)揮切削作用；材料組織要均勻，應(yīng)有一定的耐磨性，以便保持研具原有的幾何形狀，獲得良好的研磨精度。最常用的研具材料為鑄鐵。 研磨劑由磨料和研磨液混合而成。磨料常用氧化鋁和碳化硅的極細磨?；蛭⒎?，粗研磨料的粒度用240# - W14，精研用W14一W5。研磨液可用煤油、植物油或煤油加機油，再加人適量化學(xué)活性較強的油酸、硬脂酸或工業(yè)用甘油，使工件表面產(chǎn)生一層氧化膜以加速研磨過程。2.外圓超精加工超精加工是用極細磨粒的油石進行光磨的一種光整加工，如圖1-59所示。超精加工可用來加工軸件外圓、滾動軸承溝道及平面等。超精加工主要是為了降低表面

30、粗糙度的一種加工方法。超精加工生產(chǎn)率很高，要在精磨或精車的基礎(chǔ)上進行，加工余量僅需0.0030.01 mm。加工時，裝有油石條的磨頭以恒定壓力尸輕壓于工件表面，工件旋轉(zhuǎn)帶動磨頭作縱向進給運動，同時作往復(fù)振動，振動頻率為1 0001 400 str/min，振幅為38 mm。磨粒在工件上的運動軌跡應(yīng)縱橫交錯而不重復(fù)。如圖1-60所示，油石條與工件之間要注人潤滑油（一般以煤油加錠子油），油石與工件的接觸面積逐步加大，單位面積承受的壓力隨之減小。當單位面積的壓力小于油膜表面張力時，油石與工件被油膜分離，切削作用自行停止。圖1-59 外圓超精加工1-油石；2一油膜；3一工件；圖1-60 外圓超精加工過

31、程3.高精度磨削使軸的表面粗糙度Ra在0.16gm以下的磨削工藝稱為高精度磨削，它包括精度磨削、超精密磨削和鏡面磨削。高精度磨削的實質(zhì)在于砂輪磨粒的作用，經(jīng)過精細修整后的砂輪的磨粒形成了同時能參加磨削的許多微刃。如圖1-61(a)和圖1-61(b）所示，這些微刃的等高性較好，參加磨削的切削刃數(shù)大大增加，能從工件上切下微細的切屑，形成粗糙度值較小的表面。隨著磨削過程的繼續(xù)，銳利的微刃逐漸鈍化，如圖1-61(c)所示。鈍化的磨粒又可起拋光作用，使粗糙度進一步降低。圖1-61 磨粒微刃及磨削中微刃變化1.2.4.2 外圓面加工方案的確定不同零件上的外圓面或者同一零件上不同外圓面，往往具有不同的技術(shù)要

32、求，需要結(jié)合具體的生產(chǎn)條件，擬定出合理的加工方案。在確定外圓表面加工方案時，需要考慮外圓面的技術(shù)要求、影響外圓加工方案的主要因素以及選擇合理的外圓面的加工工藝路線。1.外圓面的技術(shù)要求（1）本身精度：直徑和長度的尺寸精度、外圓面的圓度、圓柱度等形狀精度。（2）位置精度：與其他外圓面或孔的同軸度、與端面的垂直度等。（3）表面質(zhì)量：主要指表面粗糙度，對于某些重要零件，還對表層硬度、（4）殘余應(yīng)力和顯微組織等有要求。2.影響外圓面加工方案的主要因素在確定外圓面加工方案時，主要考慮以下因素。（1）工件材料：對于鋼鐵類零件，加工。主要用車削和磨削加工；對于有色金屬主要使用車削加工。（2）加工精度和粗糙度

33、：零件精度要求低，粗糙度大時，可以粗車，隨著精度要求的提高、粗糙度值要求的降低，可以使用半精車、精車或者粗磨、半精磨、精磨等方法。精度要求特別高，粗糙度值要求特別低的零件，需要使用研磨和超級光磨等超精加工方法。 (3)熱處理狀態(tài)：如果材料經(jīng)過淬火處理，則只能選用磨削作為精加工方法，而不能使用車削。3.外圓面加工的工藝路線在學(xué)習(xí)外圓面加工的工藝路線之前，首先要認識經(jīng)濟精度和經(jīng)濟粗糙度的概念。使用各種加工方法生產(chǎn)零件時，都有一個經(jīng)濟精度，該精度是使用該種方法加工時所能達到的理想精度。如果加工精度低于該精度值，則沒有充分發(fā)揮機床的潛能；如果加工精度高于該精度值，則成本顯著提高，投人大產(chǎn)出小。經(jīng)濟粗糙

34、度的概念與之類似。例如，粗車的經(jīng)濟精度是 IT12ITll ，經(jīng)濟粗糙度 Ra 取值范圍為2512.5；精車的經(jīng)濟精度是 IT8IT6 ，經(jīng)濟粗糙度 Ra 取值范圍為1.60.8；粗磨的經(jīng)濟精度是 IT8IT7 ，經(jīng)濟粗糙度 Ra 取值范圍為0.80.4；精磨的經(jīng)濟精度是 IT6ITS ，經(jīng)濟粗糙度 Ra 取值范圍為0.40.2。外圓加工方案主要包括切削加工和特種加工兩種形式。切削加工又分為車削類方案和車磨類方案兩種。外圓加工方案框圖如圖1-62所示，圖中各種加工方法下面列出了對應(yīng)的經(jīng)濟精度和經(jīng)濟粗糙度，并用數(shù)字標出了11條常用的加工路線。對于低精度的外圓面，經(jīng)過粗車即可；中等精度的外圓面，粗

35、車后還要經(jīng)過半精車才能達到要求；精度要求較高的外圓面，經(jīng)半精車后還需要精車或磨削加工。圖1-62 車削加工方案框圖生產(chǎn)中常用的外圓面加工路線如下。（1）粗車。除淬硬鋼外，各種零件的加工都適用。當零件的外圓面要求精度低、表面粗糙度較大時，只粗車即可。（2）粗車一半精車。對于中等精度和粗糙度要求的未淬硬工件的外圓面，均可采用此方案。（3）粗車一半精車一磨。（粗磨或半精磨）。此方案最適于加工精度稍高、粗糙度較小，且淬硬的鋼件外圓面，也廣泛地用于加工未淬硬的鋼件或鑄鐵件。（4）粗車一半精車一粗磨精磨。此方案的適用范圍基本與上述第3個方案相同，只是外圓面要求的精度更高、表面粗糙度更小，需將磨削分為粗磨和

36、精磨才能達到要求。（5）粗車一半精車一粗磨一精磨一研磨（或超級光磨或鏡面磨削）。此方案可達到很高的精度和很小的表面粗糙度，但不宜加工塑性大的有色金屬。（6）粗車一精車一精細車。此方案主要適用于精度要求高的有色金屬零件的加工。1.2.5 任務(wù)決策與計劃在老師的輔助指導(dǎo)下，學(xué)生通過分組討論、查閱資料等方式，分析外圓面加工工藝，選擇合理的加工方法及機床、刀具、夾具等工藝設(shè)備，初擬零件加工方案，對比討論后最終確定方案并制定加工計劃。指導(dǎo)重點 ：（1）根據(jù)零件圖紙要求選擇合適的機床、刀具、夾具、量具等；（2）根據(jù)圖樣要求，制定合理的加工工藝過程 ；零件加工工藝過程：1.磨削工藝分析外圓磨削一般根據(jù)工件的

37、形狀大小、精度要求、磨削余量的多少和工件的剛性等來選擇磨削的方法。磨削光軸要分兩次調(diào)頭裝夾磨削才能完成，要求無明顯接刀痕跡，對工件的定位基準（中心孔與頂尖）有較高的要求，以保證工件的同軸度和圓柱度公差。2.磨削步驟（1）修研中心孔，校正頭架、尾座中心以防工件產(chǎn)生明顯的接刀痕跡；（2）將工件裝夾在兩頂尖間（頂尖、中心孔擦凈加油）。如圖1-63所示。（3）確定工作臺行程，調(diào)整行程擋塊位置，使接刀長度小于30 mm，過長易變形產(chǎn)生接刀痕。圖1-63 校對頭架、尾座中心（4）找正工作臺，要求接刀處比另一端大0.005 mm，這樣接刀時易接平，如圖1-64所示。（5）粗磨外圓，每次進給量0.01 mm，切削液要充分，留精磨余量0.030.05 mm.（6）精磨外圓柱尺寸（圓柱度小于0.005mm，接刀處比右端大0.005 mm)，每次進給量0.005mm.（7）工件調(diào)頭墊銅片裝夾，粗磨接刀處外圓（中心孔、頂尖擦凈加油）留精磨余量0.030.05mm，如圖1-65所示。（8）接刀外圓處涂上紅丹粉，精