第七章第四五節(jié)

砂輪的特性及選擇磨削過(guò)程的實(shí)質(zhì)磨削的工藝特點(diǎn)磨削的應(yīng)用（外圓、內(nèi)孔、平面的磨削）7.4

磨削加工主要內(nèi)容：工作運(yùn)動(dòng)磨削：在磨床上，用磨具從工件表面切除細(xì)微金屬層的方法，是零件精加工主要方法。磨削加工設(shè)備：磨床刀具：砂輪外圓磨床無(wú)心磨床內(nèi)圓磨床平面磨床磨削外圓磨削孔磨削平面主運(yùn)動(dòng)：砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：工件移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪的特性：

磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織、形狀尺寸等。砂輪：磨料＋結(jié)合劑多孔體壓坯、干燥、焙燒磨料：切削作用，露出的尖角為切削刃結(jié)合劑：主要起粘接作用氣孔：主要起容屑和冷卻作用7.4.1

砂輪的特性及其選擇原則1.磨料性能要求：具有硬度高，耐磨性好，棱角多且鋒利。磨料氧化物（Al2O3）碳化物超硬磨料棕剛玉白剛玉黑色碳化硅綠色碳化硅碳化硼人造金剛石立方氮化硼磨削碳鋼、合金鋼、通用高速鋼。磨削硬鑄鐵、硬質(zhì)合金、非鐵金屬。磨削硬脆材料、硬質(zhì)合金、寶石、高溫合金。取決于工件材料的硬度種類(lèi)及應(yīng)用：2.粒度

指磨料顆粒的大小，兩大類(lèi)：磨粒、微粉磨粒粒度：用×××＃表示，粒度號(hào)↑，尺寸↓微粉粒度：用W××表示，數(shù)字↓，尺寸↓12?！?80＃為磨粒W40～W0.5，更細(xì)，為微粉(表)選擇原則

取決于加工表面粗糙度的要求。粗磨：選號(hào)小的。因磨削力大，需磨粒強(qiáng)度高。精磨：選號(hào)大的。因磨粒直徑小，等高性好。

接觸面積大，選小號(hào)。因小號(hào)，磨粒直徑大，氣孔大，容屑空間大。（內(nèi)圓磨→平面磨→外圓磨接觸面積下降）3.

結(jié)合劑●作用：粘結(jié)磨料。影響砂輪的耐蝕性、抗沖擊性，以及經(jīng)受高速旋轉(zhuǎn)而不破裂的性能。取決于磨削速度結(jié)合劑陶瓷結(jié)合劑樹(shù)脂結(jié)合劑橡膠結(jié)合劑價(jià)格便宜，耐酸、耐堿，用得最多，90%以上。VC>35m/s4.砂輪的硬度在磨削力的作用下，砂輪工作面上的磨料脫落的難易程度。

（1）工件材料磨硬材料，選軟的砂輪；磨軟材料，選硬的砂輪；磨導(dǎo)熱性差的材料及薄壁零件，選軟些的砂輪。砂輪硬度的選擇原則磨料容易脫落軟磨料不容易脫落硬由結(jié)合劑的強(qiáng)度和數(shù)量決定（4）砂輪粒度的大小磨粒細(xì)小，其硬度應(yīng)軟一些，以免被磨屑堵塞。機(jī)械加工中，常用軟2(H)～中2(N)級(jí)砂輪；磨削未淬火鋼可用L～N級(jí)砂輪；磨削淬火鋼、高速鋼可用H～K級(jí)砂輪。（2）加工接觸面積砂輪與工件接觸面大，選用軟一些的。例如：內(nèi)圓磨削應(yīng)比外圓磨削的砂輪硬度低。砂輪硬度的選擇原則（3）加工類(lèi)型：精磨和成形磨削時(shí)，砂輪應(yīng)硬一些；粗磨時(shí)，砂輪應(yīng)軟一些。5．砂輪的組織反映了磨料、結(jié)合劑、氣孔三者之間的比例關(guān)系。

細(xì)分為15級(jí)（見(jiàn)表）。

磨料比例氣孔組織越緊密指磨料與結(jié)合劑結(jié)合的疏密程度。分類(lèi)緊密中等疏松5．砂輪的組織組織號(hào)越大，砂輪組織越疏松。取決于容屑空間選擇原則：一般，選用中等組織號(hào)的砂輪。砂輪的型號(hào)、代號(hào)、標(biāo)記和尺寸:形狀—尺寸—磨料—粒度號(hào)—硬度—組織號(hào)—結(jié)合劑—最高線(xiàn)速度例：P300×30×75WA60L6V35外徑×厚度×內(nèi)徑形狀白剛玉硬度粒度號(hào)組織號(hào)最高線(xiàn)速度結(jié)合劑6.砂輪的形狀和尺寸1.磨削過(guò)程砂輪工作表面的特征磨粒隨機(jī)分布；磨粒的形狀和大小形狀不規(guī)則；磨粒尖角900～1200，形成微刃切削前角大且為負(fù)值。

指砂輪表面的磨粒從工件表面切除細(xì)微金屬層的過(guò)程。7.4.2

磨削過(guò)程及工藝特點(diǎn)磨粒切削過(guò)程的三個(gè)階段Ⅰ滑擦：磨粒在工件表面滑擦而過(guò)，不能切入工件；Ⅱ刻劃：磨粒切入工件，材料向兩邊隆起，工件表面出現(xiàn)刻痕(犁溝)，但無(wú)磨屑產(chǎn)生；Ⅲ切削：磨削深度、磨削點(diǎn)溫度和應(yīng)力達(dá)到一定數(shù)值，切下金屬層，形成磨屑并沿磨粒前刀面流出。（1）單顆凸出、鋒利的磨粒（2）多個(gè)磨粒的磨削凸起、鋒利的磨粒起切削作用，切削厚度較大，切下切屑；凸起較小或磨鈍的磨粒起刻劃、擠壓作用，在工件表面留下細(xì)小的溝痕；凹下或更鈍的磨粒起滑擦作用，不參與切削，從工件表面滑擦而過(guò)。磨削過(guò)程實(shí)質(zhì)：磨粒對(duì)工件表面滑擦、刻劃、切削，三者綜合作用的結(jié)果。2.磨削的工藝特點(diǎn)（1）加工精度高，表面粗糙度小。常作為零件的最后一道加工工序。

IT7~IT6；Ra0.8~0.2μm磨粒上鋒利的切削刃，能夠切下一層很薄的金屬，切削厚度可以小到數(shù)微米；磨床的精度和剛度較高，并有實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)微量切削；磨削速度高，同時(shí)參與切削的切削刃多，每個(gè)磨刃只切下極細(xì)薄的金屬層，殘留面積的高度小，Ra值低。原因：2.磨削的工藝特點(diǎn)（2）適于加工各種材料，甚至是一般刀具難以切削的高硬度材料。（3）適于加工各種形狀表面。如外圓、內(nèi)孔、平面、齒輪、螺紋、花鍵軸等。（4）砂輪具有“自銳性”。

自銳性的實(shí)現(xiàn)：

磨削力>結(jié)合劑強(qiáng)度磨粒變鈍磨削能力磨粒破碎或脫落露出新的磨粒和鋒銳的棱角自身磨削能力*

砂輪的自銳性：砂輪在磨削過(guò)程中保持自身鋒銳的特性。砂輪的硬度低，自銳性好。思考題：

砂輪具有自銳性，為何有時(shí)要修整？（1）獲得等高性和微刃性；（2）去除粘結(jié)在磨粒上的金屬及雜物；（3）去除堵塞在氣孔中的磨屑。知識(shí)擴(kuò)展—砂輪的修整

方法：用金剛石修正筆切去砂輪工作面上的一層磨料。將金剛石修正筆以一定角度和高度固定在工作臺(tái)上；砂輪旋轉(zhuǎn)，工作臺(tái)往復(fù)進(jìn)給，吃刀深度約為0.01～0.02mm。修整1、2遍后，再極輕地光一遍，恢復(fù)砂輪的正確形狀和切削能力。修整過(guò)程中，需注入大量冷卻液，避免金剛石因溫度劇烈升高而破裂。

金剛石修正筆的形狀和金剛石筆的安裝

（5）磨削溫度高。原因：2.磨削的工藝特點(diǎn)磨削速度高，是一般切削加工的10～20倍，磨粒多為負(fù)前角切削，擠壓和摩擦嚴(yán)重，產(chǎn)生摩擦熱。砂輪本身的導(dǎo)熱性差，大量的磨削熱在短時(shí)間內(nèi)散不出去，在磨削區(qū)形成瞬時(shí)高溫，有時(shí)高達(dá)800～1000℃，甚至1500℃。解決燒傷的途徑：（1）使用切削液，冷卻降溫；（2）用較疏松的砂輪，增加容屑空間；（3）及時(shí)修整砂輪，保持切削能力；（4）提高砂輪速度，加快熱的傳出。知識(shí)擴(kuò)展—磨削熱的危害

大部分磨削熱將傳入工件，使工件表面軟化、燒傷或變形，使零件的表面質(zhì)量和使用壽命降低。（6）磨削的背向力Fp

較大。2.磨削的工藝特點(diǎn)機(jī)床—砂輪—夾具—工件工藝系統(tǒng)彈性變形;實(shí)際背吃刀量ap加工質(zhì)量振動(dòng)、工件腰鼓形常用于半精加工、精加工，精度可達(dá)IT7～I(xiàn)T6或更高；可加工內(nèi)外圓、平面、螺紋、齒形、花鍵、凸輪等。

重點(diǎn)介紹：外圓表面的磨削孔（內(nèi)圓）的磨削平面的磨削外圓磨床磨削無(wú)心磨床磨削7.4.3

磨削的應(yīng)用1.外圓表面磨削1）外圓磨床磨削外圓。專(zhuān)門(mén)用于軸類(lèi)磨削。加工精度：IT6～I(xiàn)T5，Ra0.2～0.1μm外圓磨削方法：縱磨法、橫磨法、深磨法、綜合法?？v磨法適宜加工細(xì)長(zhǎng)軸深磨法適宜大批量生產(chǎn)剛度大的工件橫磨法適宜加工短成形面安裝方法盤(pán)套類(lèi)工件：用心軸和頂尖安裝。軸類(lèi)工件：常用頂尖安裝，與車(chē)削基本相同，但磨床所用頂尖都不隨工件一起轉(zhuǎn)動(dòng)。1）外圓磨床磨削外圓2）無(wú)心磨床磨削外圓導(dǎo)輪工件托板磨削輪工件托板磨削輪導(dǎo)輪工件在加工中自定心的磨床。1）工件的安裝：工件放在料斗中，通過(guò)滑道，進(jìn)入砂輪與導(dǎo)輪之間的托板上。無(wú)需裝卡。2)工件的定位：依靠工件的外圓自行定位。3）磨削尺寸：由砂輪與導(dǎo)輪的間隙保證。導(dǎo)輪工件托板磨削輪工件托板磨削輪導(dǎo)輪優(yōu)點(diǎn)：工件自動(dòng)進(jìn)給，生產(chǎn)率高，尺寸穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：不能加工圓周面上有鍵槽或小平面工件；對(duì)于套筒類(lèi)零件不能保證內(nèi)、外圓的同軸度要求；機(jī)床的調(diào)整較費(fèi)時(shí)。應(yīng)用：適于大批量生產(chǎn)不允許有中心孔的短銷(xiāo)、短軸類(lèi)零件。2）無(wú)心磨床磨削外圓2.孔的磨削三爪卡盤(pán)砂輪工件

磨孔是孔的精加工方法之一，是淬火鋼等硬材料的唯一精加工方法。

設(shè)備：內(nèi)圓磨床，加工精度

IT7～I(xiàn)T6，Ra3.2～0.3μm。

裝夾：工件裝在自定心卡盤(pán)上。

特點(diǎn)：加工精度、表面質(zhì)量、生產(chǎn)率都比磨外圓低。原因：砂輪小，主軸細(xì)、懸伸長(zhǎng)、剛性差，故磨削速度低，進(jìn)給量和背吃刀量小。砂輪與工件接觸面積大，切削液不易進(jìn)入，冷卻排屑困難，質(zhì)量低。磨孔在軸與孔配合的加工中，應(yīng)優(yōu)先選擇基孔制還是基軸制？為什么？3.平面的磨削（1）周磨法：利用砂輪的圓周面磨削工件，在臥式平面磨床上進(jìn)行。特點(diǎn)：接觸面積小，排屑及冷卻好，質(zhì)量高；但效率較低，適于精磨和小批量生產(chǎn)。（2）端磨法：利用砂輪的端面磨削工件，在立式平面磨床上進(jìn)行。

特點(diǎn)：剛性好，磨削用量大，工件與砂輪接觸面大，生產(chǎn)率高，加工質(zhì)量不如周磨，適于粗磨。磨平面一般，平面磨削的表面粗糙度Ra值為0.8～0.2μm。思考及作業(yè)題：7.5

光整加工采用顆粒很細(xì)的磨料對(duì)工件表面進(jìn)行擠壓、擦研和微量切削的加工過(guò)程稱(chēng)為光整加工，是進(jìn)一步提高零件加工精度和表面質(zhì)量的精密加工方法之一。常用方法研磨珩磨拋光、等7.5.1

研磨（lapping）原理：研具工件＋研磨劑壓力相對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)械＋化學(xué)作用切除工件表面很薄一層材料加工精度可達(dá)IT5～0.1μm，Ra≤0.025μm。比工件材料軟，常用鑄鐵、軟鋼、紫銅、塑料或硬木。研具：研磨劑：磨料＋研磨液＋輔助填料W14～W5氧化鋁、碳化硅、金剛石微粉；機(jī)械切削作用。煤油、汽油、機(jī)油等，冷卻、潤(rùn)滑作用。硬脂酸、油酸等，使金屬表面產(chǎn)生極薄、較軟的薄膜。設(shè)備和研具簡(jiǎn)單，成本低；可提高尺寸精度、形狀精度，不能提高位置精度；加工表面質(zhì)量高；耐磨性↑耐蝕性↑疲勞強(qiáng)度↑壽命↑④生產(chǎn)率低。研磨余量一般5~30μm；研磨效率很低，干研10～30m/min，濕研20～120m/min。加工各種金屬、非金屬材料。加工的表面形狀有：平面，內(nèi)外圓柱面，圓錐面，凸凹球面，螺紋，齒面等。尤其，有密封要求的配偶件，如球閥的閥體與閥芯間的配合。特點(diǎn)應(yīng)用7.5.1

研磨（lapping）研磨孔

7.5.2珩

磨（honing）用帶有油石條的珩磨頭對(duì)工件進(jìn)行精密加工的方法。大批量生產(chǎn)中，最常用的孔的精密加工方法。磨具：由幾根粒度很細(xì)的油石條組成的珩磨頭。

珩磨運(yùn)動(dòng)軌跡為單條油石在孔內(nèi)珩磨時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。油石上下往復(fù)一次，工件回轉(zhuǎn)一圈多。珩磨頭和珩磨方法加工生產(chǎn)率高。加工精度和表面質(zhì)量高，IT6～I(xiàn)T4，Ra0.2～0.025μm，但不能提高位置精度。工件表面耐磨性好。珩磨表面形成交叉網(wǎng)紋，有利于油膜的形成，潤(rùn)滑性好，表面磨損減慢。不宜加工有色金屬件，易堵塞油石條。珩磨頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)。

主要用于孔的光整加工，加工孔徑范圍為Ф5～500mm，并可加工深徑比大于10的深孔。用于加工鋼、鑄鐵，不宜加工硬度低、塑性好的有色金屬件。應(yīng)用：特點(diǎn)：珩磨孔

7.5.2珩

磨（honing）擠壓珩磨又稱(chēng)磨料流加工，是利用半固體狀研磨磨料，在壓力作用下，使磨料在被加工零件表面進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)零件的各種型腔、交叉孔及邊棱進(jìn)行研磨拋光、倒圓角去毛刺的一種新型工藝?？墒沽慵砻娲植诙仍谠瓉?lái)的基礎(chǔ)上，經(jīng)3～5分鐘珩磨，提高2～3級(jí)。

模具行業(yè)應(yīng)用：各種異型孔。例如：鋁型材擠壓模、拉伸模、冷沖模、精密注塑模、精密模具配件等。知識(shí)擴(kuò)展：擠壓珩磨7.5.3拋光（polishing）利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)的方法，對(duì)工件表面進(jìn)行的一種微細(xì)加工方法。目的：降低表面粗糙度，但不能提高尺寸精度

和形位精度。常用方法手