項目5磨削加工技術(shù)基礎(chǔ)

1、項目5 磨削加工技術(shù)基礎(chǔ)任務(wù)1 概述任務(wù)2 磨床任務(wù)3 砂輪任務(wù)4 磨平面任務(wù)5 磨外圓、內(nèi)圓及圓錐面項目5 磨削加工技術(shù)基礎(chǔ) 學(xué)習(xí)要點： 磨削加工技術(shù)是用磨具以較高線速度對工件表面進(jìn)行加工的一種切削加工方法，它是對機(jī)械零件進(jìn)行精加工的主要方法之一。磨削主要用于零件的內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、平面及成形面(如花鍵、螺紋、齒輪等)的精加工，以獲得較高的尺寸精度和較小的表面粗糙度，其常見的加工類型有：磨外圓、磨內(nèi)圓、磨平面、磨花鍵、磨螺紋、磨齒輪齒形等。 主要內(nèi)容： 磨削運動與磨削用量，M1432A萬能外圓磨床主要組成部分及作用，常用砂輪形狀、代號和用途，磨削平面、外圓、內(nèi)圓及圓錐面等。下一頁 任務(wù)

2、1 概述 用磨具以較高線速度對工件表面進(jìn)行加工的方法稱為磨削加工，它是對機(jī)械零件進(jìn)行精加工的主要方法之一。 一、磨削運動與磨削用量磨削外圓時的磨削運動和磨削用量，如圖5-1所示。 1、主運動及磨削速度（vc）。砂輪的旋轉(zhuǎn)運動是主運動，砂輪外圓相對于工件的瞬時速度稱為磨削速度，可用下式計算:vc = （m/s） 式中 d砂輪直徑(mm)， n砂輪每分鐘轉(zhuǎn)速(r/min)。上一頁下一頁 任務(wù)1 概述 2、圓周進(jìn)給運動及進(jìn)給速度(vw)。工件的旋轉(zhuǎn)運動是圓周進(jìn)給運動，工件外圓處相對于砂輪的瞬時速度稱為圓周進(jìn)給速度，可用下式計算:vw = (m/s)式中 dw 一一工件磨削外圓直徑(mm)， nw一一

3、工件每分鐘轉(zhuǎn)速(r/min)。 3、縱向進(jìn)給運動及縱向進(jìn)給量(f縱)。工作臺帶動工件所作的直線往復(fù)運動是縱向進(jìn)給運動，工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時砂輪在縱向進(jìn)給運動方向上相對于工件的位移稱為縱向進(jìn)給量，用 表示，單位為mm/r。 4、橫向進(jìn)給運動及橫向進(jìn)給量(f縱)。砂輪沿工件徑向上的移動是橫向進(jìn)給運動，工作臺每往復(fù)行程(或單行程)一次砂輪相對工件徑向上的移動距離稱為橫向進(jìn)給量，用f縱表示，其單位是mm/行程。橫向進(jìn)給量實際上是砂輪每次切人工件的深度即背吃力量，也可用ap表示，單位為mm(意即每次磨削切人以毫米計的深度)。下一頁上一頁 任務(wù)1 概述二、磨削特點及加工范圍 l、磨削特點。磨削與其他切削加工(車

4、削、銑削、刨削)相比較，具有如下特點: (1)加工精度高、表面粗糙度值小。磨削時，砂輪表面上有極多的磨粒進(jìn)行切削，即每個磨粒相當(dāng)于一把刃口半徑很小且鋒利的切削刃，能切下一層很薄的金屬。磨床的磨削速度很高，一般=30m/s50m/s，磨床的背吃刀量很小，一般ap=0.01mm0.005mm。經(jīng)磨削加工的工件一般尺寸公差等級可達(dá)IT7IT5級，表面粗糙度值為Ra=0.2um0.8um。 (2)可加工硬度值高的工件。由于磨粒的硬度很高，磨削不但可以加工鋼和鑄鐵等常用金屬材料，還可以加工硬度更高的工件，特別是經(jīng)過熱處理后的淬火鋼工件。但另一方面，磨削不利于加工硬度很低而塑性很好的有色金屬材料，因為磨削

5、這些材料時，砂輪容易被堵塞，這會使砂輪失去切削的能力。下一頁上一頁 任務(wù)1 概述 (3)磨削溫度高。由于磨削速度很高，其速度是一般切削加工速度的1020倍，所以加工中會產(chǎn)生大量的切削熱。在砂輪與工件的接觸處，瞬時溫度可高達(dá)l0000C，同時，劇烈的切削熱量會使磨屑在空氣中發(fā)生氧化作用，產(chǎn)生火花。高的磨削溫度會燒傷工件的表面，使工件硬度下降，嚴(yán)重時還會產(chǎn)生微裂紋，便工件的表面質(zhì)量降低使用壽命縮短。因此，為了減少磨擦和改善散熱條件，降低切削溫度，保證工件表面質(zhì)量，在磨削時必須使用大量的切削液。加工鋼時，使用蘇打水或乳化液作為切削液；加工鑄鐵等脆性材料時，為防止產(chǎn)生裂紋一般不加切削液，而采用吸塵器除

6、塵，同時也可起到一定的散熱作用。 2、磨削加工的應(yīng)用范圍磨削主要用于零件的內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、平面及成形面(如花鍵、螺紋、齒輪等)的精加工，以獲得較高的尺寸精度和較小的表面粗糙度，其常見的幾種加工類型如圖5-2所示。上一頁下一頁返回任務(wù)2 磨床 磨床的種類很多，有外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、齒輪磨床、螺紋磨床、導(dǎo)軌磨床、無心磨床、工具磨床等，其中常用的是外圓磨床與平面磨床。一、外圓磨床外圓磨床又分為普通外圓磨床和萬能外圓磨床。普通外圓磨床可以磨削外圓柱面、端面及外圓錐面，萬能外圓磨床還可以磨削內(nèi)圓柱面、內(nèi)圓錐面。下面以M1432A萬能外圓磨床為例來進(jìn)行介紹。1、外圓磨床的型號。根據(jù)JBl

7、838一85規(guī)定：M磨床類機(jī)床；14萬能外圓磨床；32最大磨削直徑的即最大磨削直徑為320mm；A第一次重大改進(jìn)。 2、外圓磨床的組成部分及作用。外圓磨床主要由床身、工作臺、頭架、尾座、砂輪架、內(nèi)圓磨頭及砂輪等部分組成，如圖5-3所示。下一頁上一頁任務(wù)2 磨床 萬能外圓磨床的頭架內(nèi)裝有主軸，可用頂尖或卡盤夾持工件并帶動其旋轉(zhuǎn)。萬能外圓磨床的頭架上面裝有電動機(jī)，動力經(jīng)頭架左側(cè)帶傳動使主軸轉(zhuǎn)動，如改變V帶的連接位置，可使主軸獲得6種不同的轉(zhuǎn)速。 砂輪裝在砂輪架的主軸上，由單獨的電動機(jī)經(jīng)V帶直接帶動旋轉(zhuǎn)。砂輪架可沿床身后部的橫向?qū)к壡昂笠苿?，其移動的方法有自動周期進(jìn)給、快速引進(jìn)或退出、手動三種，其中

8、前兩種是靠液壓傳動實現(xiàn)的。 工作臺有兩層，下工作臺可在床身導(dǎo)軌上作縱向往復(fù)運動，上工作臺相對下工作臺在水平面內(nèi)能偏轉(zhuǎn)一定的角度以便磨削圓錐面，另外，工作臺上還裝有頭架和尾座。 萬能外圓磨床與普通外圓磨床的主要區(qū)別是:萬能外圓磨床的頭架和砂輪架下面都裝有轉(zhuǎn)盤，該轉(zhuǎn)盤能繞垂直軸線偏轉(zhuǎn)較大的角度，另外還增加了內(nèi)圓磨頭等附件，因此萬能外圓磨床可以磨削內(nèi)圓柱面和錐度較大的內(nèi)外圓錐面。由于磨床的液壓傳動具有無級變速、傳動平穩(wěn)、操作簡便、安全可靠等優(yōu)點，所以在磨削過程中，如果因操作失誤，使磨削力突然增大時，液壓傳動的壓力也會突然增大，當(dāng)超過安全閥調(diào)定的壓力時，安全閥會自動開啟使油泵卸載，油泵排出的油經(jīng)過安全

9、閥直接流回油箱，這時工作臺便會自動停止運動。下一頁上一頁任務(wù)2 磨床 3、操作過程 M1432A萬能外圓磨床的操縱。操縱系統(tǒng)如圖5-3所示。 二、平面磨床 平面磨床分為立軸式和臥軸式兩類：立軸式平面磨床用砂輪的端面進(jìn)行磨削平面，臥軸式平面磨床用砂輪的圓周面進(jìn)行磨削平面，圖5-4所示為M7l20A臥軸矩臺式平面磨床。 3、操作過程 M7120A平面磨床的操縱。操縱系統(tǒng)如圖5-4所示。本任務(wù)小結(jié) 操作過程中應(yīng)注意以下兩點: l.對于機(jī)床上的按鈕、手柄等操作件，在沒有弄清其作用之前，不要亂動，以免發(fā)生事故。 2.發(fā)生事故后，要立即關(guān)閉總停按鈕。上一頁返回任務(wù)3 砂輪 砂輪是磨削的切削工具，它是由許多

10、細(xì)小而堅硬的磨粒用結(jié)合劑粘結(jié)而成的多孔體，如圖5-5所示。二、砂輪的形狀、尺寸和標(biāo)志 為了適應(yīng)在不同類型磨床上的各種使用需要，砂輪有許多形狀。常用的砂輪形狀、代號和用途見表5-1(GB/T2484-2008)。 三、砂輪的檢查、安裝、平衡和修整因砂輪在高速運轉(zhuǎn)情況下工作，所以安裝前要通過外觀檢查和敲擊的響聲來檢查砂輪是否有裂紋，以防止高速旋轉(zhuǎn)時砂輪破裂。安裝砂輪時，應(yīng)將砂輪松緊合適地套在砂輪主軸上，并在砂輪和法蘭盤之間墊以1mm2mm厚的彈性墊圈(皮革或耐油橡膠制成)，如圖5-6所示。下一頁任務(wù)3 砂輪 為使砂輪平穩(wěn)地工作，一般直徑大于125mm的砂輪都要進(jìn)行平衡。平衡時將砂輪裝在心軸上，再放

11、在平衡架導(dǎo)軌上。如果不平衡，較重的部分總是轉(zhuǎn)在下面，這時可移動法蘭盤端面環(huán)形槽內(nèi)的平衡塊進(jìn)行平衡，直到砂輪可以在導(dǎo)軌上的任意位置都能靜止為止。如果砂輪在導(dǎo)軌上的任意位置都能靜止，則表明砂輪各部分重量均勻，平衡良好。這種方法叫做靜平衡，如圖5-7所示。 砂輪工作一定時間后，其磨粒逐漸變鈍，砂輪表面空隙堵塞，砂輪幾何形狀磨損嚴(yán)重。這時需要對砂輪進(jìn)行修整，使已磨鈍的磨粒脫落，恢復(fù)砂輪的切削能力和外形精度。砂輪常用金剛石筆進(jìn)行修整如圖5-8所示。修整時要用大量的切削液，以避免金剛石筆因溫度劇升而破裂。下一頁上一頁返回任務(wù)4 磨平面 一、工件的裝夾方法在平面磨床上，采用電磁吸盤工作臺吸住工件。電磁吸盤工

12、作臺的工作原理如圖5-9所示。當(dāng)線圈中通過直流電時，芯體被磁化，磁力線由芯體經(jīng)過蓋板一工件一蓋板一吸盤體而閉合，工件被吸住。電磁吸盤工作臺的絕磁層由鉛、銅或巴氏合金等非磁性材料制成，它的作用是使絕大部分磁力線都通過工件再回到吸盤體，以保證工件被牢固地吸在工作臺上。當(dāng)磨削鍵、墊圈、薄壁套等小尺寸的零件時，由于工件與工作臺接觸面積小，吸力弱，容易被磨削力彈出造成事故，所以裝夾這類工件時，需在工件四周或左右兩端用擋鐵圍住，以防工件移動，如圖5-10所示。下一頁上一頁任務(wù)4 磨平面 二、磨平面的方法 磨削平面時，一般是以一個平面為定位基準(zhǔn)，磨削另-個平面。如果兩個平面都要求磨削并要求平行時，可互為基準(zhǔn)

13、反復(fù)磨削。 常用磨削平面的方法有兩種： 1、周磨法。如圖5-11a所示，用砂輪圓周面磨削工件。用周磨法磨削平面時，由于砂輪與工件的接觸面積小，排屑和冷卻條件好，工件發(fā)熱變形小，而且砂輪圓周表面磨削均勻，所以能獲得較高的加工質(zhì)量。但另一方面，該磨削方法的生產(chǎn)率較低，僅適用于精磨。2、端磨法。如圖5-11b所示，用砂輪端面磨削工件。端磨法的特點與周磨法相反，端磨法磨削生產(chǎn)率高，但磨削的精度低，適用于粗磨。 三、切削液下一頁上一頁返回任務(wù)5 磨外圓、內(nèi)圓及圓錐面 一、磨外圓 l、工件的裝夾方法。在外圓磨床上磨削外圓表面常用的裝夾方法有三種。 1)頂尖裝夾。軸類零件常用雙頂尖裝夾，該裝夾方法與車削中所

14、用的方法基本相同。由于磨頭所用的頂尖都是不隨工件轉(zhuǎn)動的，所以這樣裝夾可以提高定位精度，避免了由于頂尖轉(zhuǎn)動而帶來的誤差。后頂尖是靠彈簧推力頂緊工件的，其作用是自動控制工件裝夾的松緊程度。頂尖裝夾工件的方法如圖5-12所示。 磨削前，要修研工件的中心孔，以提高定位精度。修研中心孔一般是用四棱硬質(zhì)合金頂尖(圖5-13a)在車床上修研，研亮即可。當(dāng)定位精度要求較高時，可選用油石頂尖或鑄鐵頂尖進(jìn)行修研，如圖5-13b所示。上一頁下一頁任務(wù)5 磨外圓、內(nèi)圓及圓錐面 2)卡盤裝夾。3)心軸裝夾。2、磨削方法。在外圓磨床上磨削外圓的常用方法有縱磨法和橫磨法。1）縱磨法。磨削外圓時，工件轉(zhuǎn)動并隨工作臺作縱向往復(fù)

15、移動，而且每次縱向行程終了時(或雙行程終了)，砂輪做一次橫向進(jìn)給(背吃力量)。當(dāng)工件磨到接近最后尺寸時，可作幾次無橫向進(jìn)給的光磨行程，直到火花消失為止，如圖5-14所示。 縱磨法的磨削精度高，表面粗糙度Ra值小，適應(yīng)性好，因此該方法被廣泛用于單件小批和大批大量生產(chǎn)中。 2)橫磨法。磨削外圓時，工件不做縱向進(jìn)給運動，砂輪以緩慢的速度連續(xù)或斷續(xù)地向工件作橫向進(jìn)給運動，直至磨去全部余量為止，如圖5-15所示。下一頁上一頁任務(wù)5 磨外圓、內(nèi)圓及圓錐面 橫磨法的徑向力大，工件易產(chǎn)生彎曲變形，又由于砂輪與工件的接觸面積大，產(chǎn)生的熱量多，工件也容易產(chǎn)生燒傷現(xiàn)象，但另一方面由于橫磨法生產(chǎn)率高，因此該方法只適用

16、于大批大量生產(chǎn)中精度要求低、剛性好的零件外圓表面的磨削。對于階梯軸類零件，當(dāng)外圓表面磨到尺寸后，還要磨削軸肩端面。這時只要用手搖動縱向移動手柄，使工件的軸肩端面靠向砂輪，磨平即可，如圖5-16所示。下一頁上一頁任務(wù)5 磨外圓、內(nèi)圓及圓錐面 二、磨內(nèi)圓1、工件的裝夾。磨內(nèi)圓時，一般以工件的外圓和端面作為定位基準(zhǔn)，通常用三爪自定心或四爪單動卡盤裝夾工件(圖5-17)，其中以用四爪單動卡盤通過找正裝夾工件用得最多。2、磨削方法。磨削內(nèi)圓通常是在內(nèi)圓磨床或萬能外圓磨床上進(jìn)行，其磨削時砂輪與工件的接觸方式有兩種。一種是后面接觸，如圖5-18a，用于內(nèi)圓磨床，便于操作者觀察加工表面；另一種是前面接觸，如圖

17、5-18b，用于萬能外圓磨床，便于自動進(jìn)給。下一頁上一頁任務(wù)5 磨外圓、內(nèi)圓及圓錐面 三、磨圓錐面 磨圓錐面的方法很多，常用的方法有兩種：1、轉(zhuǎn)動工作臺法。將上工作臺相對下工作臺扳轉(zhuǎn)一個工件圓錐半角/2，下工作臺在機(jī)床導(dǎo)軌上作往復(fù)運動進(jìn)行圓錐面磨削。這種方法既可以磨外圓錐，又可以磨內(nèi)圓錐，但只適用于磨削錐度較小、錐面較長的工件，圖5-19所示為用轉(zhuǎn)動工作臺法磨削外圓錐面時的情況。 2、轉(zhuǎn)動頭架法。將頭架相對工作臺扳轉(zhuǎn)一個工件圓錐半角/2，工作臺在機(jī)床導(dǎo)軌上作往復(fù)運動進(jìn)行圓錐面磨削。這種方法可以磨內(nèi)外圓錐面，但只適用于磨削錐度較大、錐面較短的工件，圖5-20所示為用轉(zhuǎn)動頭架法磨內(nèi)圓錐面的情況。 下一頁上一頁返回圖5-1 磨削外圓時的磨削運動及磨削用量返回圖5-2 常見的磨削加工類型返回圖5-3 M1432A外圓磨床操縱系統(tǒng)圖返回圖