第十四章 磨削與砂輪

1、本章要求 （1）掌握磨削運動及砂輪的組成要素；（2）掌握磨削的過程；（3）掌握磨削表面質量、影響因素及其改善措施。1、工件旋轉進給運動2、工件相對砂輪的軸向進給運動3、砂輪徑向進給運動 應用范圍很廣，目前，磨削主要用于精加工和超精加工。按加工精度不同可分為： 1）普通磨削：Ra 0.80.2m； 2）精密磨削：Ra 0.80.2m； 3）超精密磨削：Ra 0.80.2m。一、砂輪的組成要素1-砂輪 2-結合劑 3-磨粒4-磨屑 5-氣孔 6-工件 砂輪是用結合劑將磨粒固結成一定形狀的多孔體。1、磨料擔負磨削時的主要切削工作。磨料有天然磨料和人造磨料兩大類。磨削硬材料時，選硬度高的磨料。2、粒度

2、磨粒的大小。 粗磨料（篩分發(fā)區(qū)別）：粒度號是以能通過的篩網(wǎng)上1英寸長度上的篩孔數(shù)。粒度號越大，則磨粒越細。如：60 # 的磨粒表示其大小剛好能通過每英寸長超硬磨具度上有60孔眼的篩網(wǎng)。 微粉（沉降法區(qū)別）：粒度號是以磨粒的實際尺寸表示。粒度號越大，微粉顆粒越粗。如W20表示微粉的實際尺寸為20m。3、結合劑 砂輪的強度、抗沖擊性、耐熱性及抗腐蝕能力主要決定于結合劑的性能。 一般來說磨削硬材料時，選用軟砂輪；磨削軟材料時，選用硬砂輪。這是因為：硬材料，易使磨粒磨鈍，需用較軟的砂輪以使磨鈍的磨粒及時脫落，使砂輪保持有鋒利的磨粒。磨軟材料時，為了充分發(fā)揮磨粒的切削作用，應選硬一些的砂輪。4、硬度5、

3、組織 砂輪的硬度是指砂輪表面上的磨粒在磨削力作用下脫落的難易程度。砂輪的硬度軟，表示砂輪的磨粒容易脫落，砂輪的硬度硬，表示磨粒較難脫落。砂輪的硬度和磨料的硬度是兩個不同的概念。同一種磨料可以做成不同硬度的砂輪，它主要決定于結合劑的性能、數(shù)量以及砂輪制造的工藝。砂輪的組織是指組成砂輪的磨粒、結合劑、氣孔三部分體積的比例關系。通常以磨粒所占砂輪體積的百分比來分級。砂輪有三種組織狀態(tài)：緊密、中等、疏松；細分成0-14號間，共15級。組織號越小，磨粒所占比例越大，砂輪越緊密；反之，組織號越大，磨粒比例越小，砂輪越疏松。二、砂輪的形狀、尺寸和標志表14-2常用砂輪的形狀、代號及主要用途代號名稱斷面形狀形

4、狀尺寸標記主要用途1平面砂輪1DTH磨外圓、內孔、平面及刃磨刀具2筒形砂輪2DTW端磨平面4雙斜邊砂輪4DT/UH磨齒輪及螺紋6杯形砂輪 6DTH-W，E端磨平面，刃磨刀具后刀 面表14-2 常用砂輪的形狀、代號及主要用途（續(xù)）代號名稱斷面形狀形狀尺寸標記主要用途11碗形砂輪11D/JTHW，E，K 端磨平面，刃磨刀具后刀面12a碟形一號砂輪12aD/JT/UHW，E，K刃磨刀具前刀面41薄偏砂輪41DTH切斷及磨槽 注：所指表示基本工作頁面。 三、SG砂輪與TG砂輪四、人造金剛石砂輪與立方氮化硼砂輪1、人造金剛石砂輪2、立方氮化硼砂輪金剛石砂輪的構造1-磨料層 2-過渡層 3-基體一、砂輪的

5、形貌砂輪上磨粒的形狀a）外形 b）典型磨粒斷面二、磨削過程分析1）砂輪開始接觸工件時：由于工藝系統(tǒng)的彈性變形，實際背吃刀量比磨床刻度盤顯示的徑向進給量小。2）初磨階段：工藝系統(tǒng)彈性變形達到一定程度，繼續(xù)徑向進給，實際背吃刀量基本等于徑向進給量。3）穩(wěn)定階段： 磨去主要加工余量后，可以減少徑向進給量或完全不進給再磨一段時間。實際背吃刀量大于徑向進給量。4）清磨（光磨）階段： 為了提高磨削精度和表面質量。二、磨削過程分析磨粒的切削過程：二、磨削過程分析磨削時磨粒的切削層和工件表面的微觀形狀1-某次磨削所得的表面 2-后一次磨削所得表面3-某磨粒所切削的材料斷面積 工件表面粗糙度由砂輪的形貌和磨削用

6、量決定。磨削優(yōu)點： 精度高，表面粗糙度小。磨削缺點： 切除單位體積切屑所消耗的功率大；磨削表面變形、燒傷、應力比較大。磨削過程的特點概括起來主要有以下幾點：1.磨削速度高，因此被磨削的金屬變形速度很快，在磨削區(qū)內短時間大量地發(fā)熱，溫度很高，易使工件加工表面層發(fā)生變化。2.磨削過程復雜。磨削所用刀具為砂輪，砂輪可以看作為許多刀齒隨機分布的多齒刀具，使磨削過程復雜化。3.冷作硬化嚴重。磨粒多數(shù)是在負前角情況下切削，且?guī)в休^大的鈍圓半徑，使工件表層金屬經(jīng)強烈的擠壓變形，冷作硬化嚴重。4.單個磨粒的切削厚度很小，可以得到較高的加工精度和較低的表面粗糙度。磨粒的自礪作用。磨鈍的磨粒在磨削力作用下會產(chǎn)生開

7、裂和脫落，使新的銳利刀刃參加切削，有利于磨削加工。 三、磨削厚度分析1、理想平均磨削厚度)/1/1 (60wrcwDDDfmvvhav2、當量平均磨削厚度BvffvhcarwDav60四、磨削力五、磨削階段1、初磨階段（）2、穩(wěn)定階段（）3、清磨階段（） 開始磨削時采用較大徑向進給量以提高生產(chǎn)率；最后階段采用無徑向進給磨削以提高工件質量。六、恒壓力磨削與恒功率磨削1、恒壓力磨削2、恒功率磨削 影響因素磨削速度、進給量等。七、磨削溫度磨削區(qū)域的平均溫度。八、砂輪的磨損與修整1、磨粒的磨損2、磨粒的破碎3、砂輪表面阻塞4、砂輪輪廓失真 發(fā)現(xiàn)砂輪失去磨削能力時：修整砂輪！磨粒的磨損、破碎和脫落一、表

8、面粗糙度1、影響因素2、磨削振動磨削時磨粒的切削層和工件表面的微觀形狀1-某次磨削所得的表面 2-后一次磨削所得表面3-某磨粒所切削的材料斷面積二、表面燒傷a）磨削溫度與燒傷顏色 b）燒傷顏色與表面變形層深度 燒傷的程度：輕重其顏色依次分為“淺黃-黃-褐-紫-青”深色者為嚴重燒傷，肉眼可分辨，淺色者為輕度燒傷，須經(jīng)酸洗后才能顯現(xiàn)。二、表面燒傷磨削淬硬鋼時表面燒傷層硬度變化避免燒傷措施：避免燒傷措施： 1）合理選用砂輪； 2）合理選用磨削量； 3）充分冷卻； 4）改進磨床結構，精確控制砂輪的切入量。三、表面殘余應力 表面殘余應力的原因：表面殘余應力的原因：（1）金屬組織相變引起的體積變化 磨削時

9、，磨削溫度使表層組織，體積膨脹，于是里層產(chǎn)生殘余拉應力，表層產(chǎn)生殘余壓應力。（2）不均勻的熱脹冷縮 磨削時，表層與里層溫度相差較多。（3）殘留的塑性變形 磨粒切削、刻劃磨削表面后，在磨削速度方向，使工件表面上存在著殘余拉應力；在垂直于磨削速度方向，由于磨粒擠壓金屬所引起的變形受兩側材料的約束，工件表面上存在著殘余壓應力。三、表面殘余應力因磨削表面塑性變形二產(chǎn)生的殘余應力比較有效的措施：采用立方氮化硼砂輪、減小砂輪切入量，采用切削液，增加清磨次數(shù)等。一、深切緩進給磨削（蠕動磨削）深切緩進給磨削實例a）燃氣輪機葉片 b）三爪自定心卡盤的卡爪1、特點： 1）磨削弧面大，切削磨粒多，生產(chǎn)率比普遍磨削高

10、35倍。 2）不需要無數(shù)次撞入工件端部銳邊，較長時間保持砂輪的輪廓清晰度。 3）磨削力很大，磨削溫度很高，共建表面易燒傷，磨床容易振動。2、必須采取的措施： 1）要采用順磨。 2）要選用超軟的、粒度號小、組織號大的或大氣孔砂輪。 3）對磨床要求功率大（砂輪電動機功率為0.21.0 kw/mm砂輪寬）二、超精密磨削與鏡面磨削必須采取的措施：必須采取的措施：1）要采用高精度磨床。2）超精密磨削使用棕剛玉、白剛玉或微晶剛玉磨料，粒度F60F80陶瓷結合劑，硬度F、L的砂輪。3）砂輪要用金剛石筆精細修整。4）對前道工序工件的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度都有較高要求。表面粗糙度在Ra0.050.01

11、m的表面磨削方法三、砂帶磨削砂帶磨削的幾種形式a)磨外圓b)磨平面c)無心磨d)自由磨削e)砂帶成形磨削1-工件2-砂帶3-張緊輪4、5、6-導輪7-成形導向板砂帶結構1工件2底膠3復膠4磨粒砂帶磨削特點： 1）磨粒顆顆鋒利且磨削面積大，固生產(chǎn)率高、適用面廣（磨木材、皮革、石料、陶瓷等）。 2）砂帶有彈性，不易造成磨削燒傷和變形，加工質量好。 3）能貼住成形表面磨削，可磨削復雜型面。 4）砂帶磨床結構簡單，消耗功率小，但占地面積較大，噪音大。 5）不能磨削小孔、深孔，不通孔、齒輪等。 6）砂帶要經(jīng)常更換，砂帶消耗量大。一、石材人造金剛石圓鋸片節(jié)塊式人造金剛石圓鋸片a）寬槽形 b）窄槽形主要尺寸

12、：主要尺寸：名義直徑D、名義寬度T 和齒數(shù)Z。二、成型磨輪燒結類人造金剛石成型磨輪電鍍類人造金剛石成型磨輪a）電鍍類人造金剛石成型磨輪照片 b）磨制大理石花邊部分形狀窄槽形三、拋光磨輪樹脂人造金剛石成型磨盤a）樹脂結合劑人造金剛石成型磨盤 b）樹脂填埋金屬結合劑人造金剛石成型磨盤樹脂結合劑人造金剛石拋光輪和磨頭a）拋光輪 b）磨頭一、切削部分后刀面的重磨圓柱銑刀重磨示意圖1、銑刀的重磨0sin2DH 鉸刀的重磨和研磨示意圖a）重磨 b）研磨1研磨套 2外套 3調節(jié)螺釘2、鉸刀的重磨用砂輪的圓柱面重磨后角2、鉸刀的重磨0sin2lunDH 二、切削部分前刀面的重磨鏟齒成形銑刀刃磨時砂輪與銑刀的相對位置1、成形銑刀的重磨sin2DA 工具磨床上加裝附件來刃磨齒輪滾刀2、齒輪滾刀的重磨三、其它帶柄刀具的刃磨和重磨概述用人造金剛石砂輪刃磨硬質合金玉米銑刀的前刀面刃磨重磨鉆頭后刀面的錐磨法、螺旋磨法、平面磨法。各種專用刃磨重磨工具與機床（如專用群鉆刃磨機床）。絲錐重磨。五軸聯(lián)動CNC磨床刃磨硬質合金帶柄刀具思考題：思考題：1.簡述磨削加工的主要特點。2.砂輪有哪些組成要素?如何選擇砂輪硬度?什么是砂輪組織號?它對砂輪性能有什么影響？磨料粒度號