《雙分型面塑料模具制作》 課件 磨削加工

磨削加工【教學(xué)目的和要求】要求掌握磨削加工的特點及應(yīng)用，了解磨床的主要部件及功用；掌握砂輪的特性及選用；掌握各種磨削加工方法。能夠按照工件結(jié)構(gòu)和加工要求，合理選用磨床、砂輪，確定合理磨削工藝?！窘虒W(xué)內(nèi)容摘要】磨削加工的特點及應(yīng)用磨床的種類、主要組成部件砂輪的特性及選用磨削加工方法：外圓磨削、平面磨削、內(nèi)圓磨削【教學(xué)重點、難點】磨削加工的特點及應(yīng)用、砂輪的特性、選用、磨削加工方法【教學(xué)方法和使用教具】講授、現(xiàn)場教學(xué)、課件以磨料、磨具作為工具對工件進(jìn)行切削加工的機床統(tǒng)稱為磨床。

一、磨削加工的特點與工藝范圍（一）磨削加工的特點1．切削刃不規(guī)則2．背吃刀量小、加工質(zhì)量高3．磨削速度快、溫度高4．磨削加工的適應(yīng)性強5．砂輪具有自銳性6．徑向磨削分力大（二）磨削加工的工藝范圍

磨削加工的應(yīng)用范圍非常廣泛，可以加工內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、平面、成形面和組合面等，如圖1所示。目前磨削主要用于對工件進(jìn)行精加工，經(jīng)過淬火的工件及其它高硬度的特殊材料，幾乎只能用磨削來進(jìn)行加工。另外，磨削也可以用于粗加工。

磨削加工的應(yīng)用范圍非常廣泛，可以加工內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、平面、成形面和組合面等，如圖1所示。目前磨削主要用于對工件進(jìn)行精加工，經(jīng)過淬火的工件及其它高硬度的特殊材料，幾乎只能用磨削來進(jìn)行加工。另外，磨削也可以用于粗加工。二、磨床

（一）磨床的種類1．外圓磨床

圖2所示（1）床身

（2）頭架（3）內(nèi)圓磨裝置（4）砂輪架

（5）尾座

（6）滑鞍及橫向進(jìn)給機構(gòu)

（7）工作臺1．外圓磨床

包括萬能外圓磨床、普通外圓磨床、無心外圓磨床等。M1432A型萬能外圓磨床是普通精度級經(jīng)一次重大改進(jìn)的萬能外圓磨床。這種機床的工藝范圍廣,但生產(chǎn)效率低,適用于單件、小批生產(chǎn)或工具車間和機修車間。圖2所示為M1432A型萬能外圓磨床，它由下列主要部件組成。2．內(nèi)圓磨床

包括普通內(nèi)圓磨床、行星內(nèi)圓磨床、無心內(nèi)圓磨床等。3．平面磨床

包括臥軸矩臺平面磨床、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。4．工具磨床

包括工具曲線磨床、鉆頭溝槽磨床等。5．刀具刃磨磨床

包括萬能工具磨床、拉刀刃磨床、滾刀刃磨床等。6．專門化磨床

包括花鍵軸磨床、曲軸磨床、齒輪磨床、螺紋磨床等。7．其它磨床

包括珩磨機、研磨機、砂帶磨床、超精加工機床、砂輪機等

三、砂

輪

（一）

砂輪的特性要素與選擇砂輪是用各種類型的結(jié)合劑把磨料粘合起來，經(jīng)壓坯、干燥、焙燒及車整而成的磨削工具。因此，砂輪由磨料、結(jié)合劑及氣孔三要素組成。

1．磨料普通砂輪所用的磨料主要有剛玉類和碳化硅類，表

1列出了常用磨料的名稱、代號、主要性能和用途。表1常用磨料的性能及適用范圍

高強度

人造金剛石

氮化硼

綠碳化硅

黑碳化硅

白剛玉

棕鋼玉硬質(zhì)合金、寶石

＞700℃石墨化

乳白色

碳結(jié)晶體

D硬質(zhì)合金、高速鋼

＜1300℃穩(wěn)定

高硬度黑色

立方氮化硼

CBN高硬磨料類

硬質(zhì)合金等

綠色

SiC＞99%GC鑄鐵、黃銅、非金屬材料

＞1500℃氧化

黑色

SiC＞95%C碳化硅類

淬火鋼、高速鋼

白色

Al2O3＞99%

WA碳鋼、合金鋼、鑄鐵

2100℃熔融

韌性好硬度大

褐色

Al2O395%TiO22%~3%

A

鋼玉類適用磨削范圍熱穩(wěn)定性

力學(xué)性能

顏色

主要成分

代號

材料名稱

2．粒度

粒度是指砂輪中磨粒尺寸的大小。磨粒粒度選擇的原則是：粗磨時，應(yīng)選用磨粒較粗大的砂輪，以提高生產(chǎn)效率。精磨時，應(yīng)選用磨粒較細(xì)小的砂輪，以獲得較細(xì)的表面粗糙度。磨料常用的粒度號、尺寸及應(yīng)用范圍見表2

。

表2常用磨粒的粒度、尺寸及應(yīng)用范圍

研磨、超精加工、鏡面磨削

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

應(yīng)用范圍

顆粒尺寸（μm）

粒度號

類別

3．結(jié)合劑

砂輪的結(jié)合劑將磨粒粘合起來，使砂輪具有一定的強度、硬度、氣孔和抗腐蝕、抗潮濕等性能。常用結(jié)合劑的名稱、代號、性能和適用范圍見表3。

適用于金剛石砂輪

強度最高，導(dǎo)電性好，磨耗少，自銳性差

M金屬

適用于切斷、開槽

強度較B高，更富有彈性，氣孔率小，耐熱性差

R橡膠

適用于高速磨削、切斷、開槽等

強度較V高，彈性好，耐熱性差

B樹脂

最常用，適用于各類磨削加工耐熱、耐蝕，氣孔率大，易保持廓形，彈性差

V陶瓷

適用范圍

性能

代號

結(jié)合劑

4．硬度

砂輪的硬度是指磨粒在外力作用下從其表面脫落的難易程度。砂輪的硬度等級及代號見表4。

表4砂輪的硬度等級及代號

砂輪硬度的選用原則是：工件材料越硬，應(yīng)選用越軟的砂輪。這是因為硬材料使磨粒磨損，需用較軟的砂輪以使磨鈍的磨粒及時脫落。工件材料越軟，砂輪的硬度應(yīng)越硬，以使磨粒脫落慢些，發(fā)揮其磨削作用。但在磨削有色金屬、橡膠、樹脂等軟材料時，要用較軟的砂輪，以便使堵塞處的磨粒較易脫落，露出鋒銳的新磨粒。半精磨與粗磨相比，需用較軟的砂輪；但精磨和成形磨削時，為了較長時間保持砂輪輪廓，需用較硬的砂輪。大級名稱

超軟

軟

中軟中

中硬

硬

超硬

小級名稱

超軟1超軟2超軟3軟1軟2軟3中軟1中軟2中1中2中硬1中硬2中硬3硬1硬2超硬代號

DEFGHJKLMNPQRSTY5．組織

砂輪的組織系指磨粒、結(jié)合劑和氣孔三者體積的比例關(guān)系，用來表示結(jié)構(gòu)緊密和疏松程度。砂輪的組織用組織號的大小來表示，砂輪的組織號及使用范圍見表9-5。

表5砂輪的組織號

有色金屬及塑料、橡膠等非金屬以及熱敏合金粗磨及磨削韌性大、硬度低的工件，適合磨削薄壁、細(xì)長工件，或砂輪與工件接觸面大以及平面磨削等

外圓、內(nèi)圓、無心磨及工具磨，淬硬工件及刀具刃磨等

重負(fù)載、成形、精密磨削，加工脆硬材料

適用范圍

大氣孔疏松

中等

緊密

疏密程度

343638404244464850525456586062磨粒率/(%)

14131211109876543210組織號四、磨削方法

1.外圓磨削外圓磨削是用砂輪外圓周面來磨削工件的外回轉(zhuǎn)表面。它不僅能加工圓柱面端面（臺階部分），還能加工球面和特殊形狀的外表面等。（1）工件的裝夾（2）外圓磨削方法

1）縱磨法

如圖3a所示。2）橫磨法

如圖9-3b所示。1）縱磨法

如圖3a所示。2）橫磨法

又稱切入磨法，如圖3b所示。3）復(fù)合磨削法是縱磨法和橫磨法的綜合運用，如圖3c即先用橫磨法將工件分段粗磨，各段留精磨余量，相鄰兩段有一定量的重疊，最后，再用縱磨法進(jìn)行精磨。復(fù)合磨削法兼有橫磨法效率高、縱磨法質(zhì)量好的優(yōu)點。4)深磨法是在一次縱向進(jìn)給中磨去全部磨削余量。磨削時，砂輪修整成一端有錐面或階梯狀（見圖3d），工件的圓周進(jìn)給速度與縱向進(jìn)給速度都很慢。此方法生產(chǎn)率較高，但砂輪修整復(fù)雜，并且要求工件的結(jié)構(gòu)必須保證砂輪有足夠的切入和切出長度。2．內(nèi)圓磨削

用砂輪磨削工件內(nèi)孔的磨削方式稱為內(nèi)圓磨削。（1）磨削方法

1）縱向磨削法如圖4所示。

2）切入磨削法（2）裝夾方法在實際生產(chǎn)中，常采用減少橫向進(jìn)給量，增加光磨次數(shù)等措施來提高內(nèi)孔的加工質(zhì)量。用砂輪磨削工件內(nèi)孔的磨削方式稱為內(nèi)圓磨削。（1）磨削方法

1）縱向磨削法這種磨削方法與外圓縱向磨削方法相同，如圖4所示。3．平面磨削

平面磨削是平面的精加工方法之一，可以得到較篼的加工精度和表面質(zhì)量。平面磨削通常是在平面磨床上進(jìn)行的，可以采用砂輪的圓周表面來進(jìn)行磨削，也可以采用砂輪的端面來進(jìn)行磨削。常見的平面磨削方式有四種，如圖5所示。圖5a、b屬于圓周磨削圖5c、d屬于端面磨削常見的平面磨削方式有四種，如圖5所示。采用砂輪的圓周表面進(jìn)行磨削時，砂輪與工件的接觸面積小，發(fā)熱量小，冷卻和排屑條件好，可獲得較高的加工精度和較小的表面粗糙度值，但生產(chǎn)效率較低。采用砂輪的端而進(jìn)行磨削時，砂輪與工件的接觸面積大，發(fā)熱量大，冷卻和排屑條件較差，加工精度和表面粗糙度較差，但生產(chǎn)效率高。為了提高磨削效率，經(jīng)常采用多件磨削。3.1平面磨削的特點平面磨削的特點：平面磨削的形式不同，其特點也各不相同。1、周邊磨削的特點能減少工件受熱所產(chǎn)生的變形，有利于提高工件的磨削精度。適用于精磨各種工件的平面，平面度誤差能控制在0.01~0.02mm/1000mm，表面粗糙度可達(dá)Ra0.8~0.2μm。但由于不磨削時要用間斷的橫向進(jìn)給來完成工件表面的磨削，所以生產(chǎn)效率低。2、端面磨削的特點彎曲變形小，剛性好，可選用較大的磨削用量。上產(chǎn)效率高。工件容易產(chǎn)生熱變形和燒傷。只適用于磨削精度不高且形狀簡單的工件。為改善端面磨削加工的質(zhì)量，可采用以下措施：①選用粒度較粗、硬度較軟的樹脂結(jié)合劑砂輪。②磨削時供應(yīng)充分的切削液。③采用鑲塊砂輪磨削。④將砂輪端面修成內(nèi)錐心，使砂輪與工件成線接觸或調(diào)整磨頭傾斜一微小的角度，減少砂輪與工件的接觸，改善散熱條件。3、周邊一端面磨削的特點：磨削用量不宜過大。3.2工件的裝夾工件的裝夾擋塊﹕擋塊必須經(jīng)研磨且平面度0.002mm以內(nèi),直角度單邊偏差0.003mm以內(nèi)及四周倒角,擋塊使用前須經(jīng)鐵工油石推平,布擦拭清潔始可使用.

圖6

圖7擋塊高度必須高于工件高度的2/3.擋塊水平長度必須大于擋塊高度.擋好后必須要輕推工件,看是否牢固.注意研磨受力方向務(wù)必須擋確實.拿下工件量尺寸須重新再研磨時,擋塊處也必須清理干凈.常見的擋塊裝夾方式﹕

圖8

圖9

圖10

圖11

圖12

圖13

圖14

圖153.3磨削的方法1）橫向磨削法橫向磨削法如圖16所示。這種磨削法是當(dāng)工作臺每次縱向行程終了時，磨頭作一次橫向進(jìn)給。等到工件表面上第一層金屬磨削完畢，砂輪按預(yù)選磨削深度作一次垂直進(jìn)給，接著照上述過程逐層磨削，直至把全部余量磨去，使工件達(dá)到所需尺寸。粗磨時，應(yīng)選較大垂直進(jìn)給量和橫向進(jìn)給量，精磨時則兩者均應(yīng)選較小值。這種方法適用于磨削寬長工件，也適用于相同小件按序排列集合磨削。圖16橫向磨削法2）深度磨削法深度磨削法如圖17所示。這種磨削法的縱向進(jìn)給量較小，砂輪只作兩次垂直進(jìn)給，第一次垂直進(jìn)給量等于全部粗磨余量，當(dāng)工作臺縱向行程終了時．將砂輪橫向移動3／4～4／5的砂輪寬度，直到將工件整個表面的粗磨余量磨完為止。第二次垂直進(jìn)給量等于精磨余量。其磨削過程與橫向磨削法相同。

這種方法由于垂直進(jìn)給次數(shù)少，生產(chǎn)率較高，且加工質(zhì)量也有保證。但磨削抗力大，僅適用在動力大、剛性好的磨床上磨較大的工件。圖17深度磨削法3）階梯磨削法如圖18所示，階梯磨削法是按工件余量的大小，將砂輪修整成階梯形，使其在一次垂直進(jìn)給中磨去全部余量。用于粗磨的各階梯寬度和磨削深度都應(yīng)相同，而其精磨階梯的寬度則應(yīng)大于砂輪寬度的1／2，磨削深度等于精磨余量(0.03～0.05mm)。磨削時橫向進(jìn)給量應(yīng)小些。由于磨削用量分配在各段階梯的輪面上，各段輪面的磨粒受力均勻，磨損也均勻，能較多地發(fā)揮砂輪的磨削性能。但砂輪修整工圖18階梯磨削法3.4平面磨削砂輪及磨削用量的選擇1、平面磨削砂輪的選擇當(dāng)用砂輪的圓周磨削時，一般選用陶瓷結(jié)合劑的平行砂輪，粒度為F36~F60，硬度在H~L之間。當(dāng)用砂輪的端面磨削時，由于接觸面積大，排屑困難，容易發(fā)熱，所以大多數(shù)采用樹脂結(jié)合劑的筒形或鑲塊砂輪，粒度為F20~F36，硬度在J~L之間。2、磨削用量的選擇（1）砂輪的速度。（2）工作臺縱向進(jìn)給量：工作臺為矩形時，縱向進(jìn)給量選1~12m/min。（3）砂輪垂直進(jìn)給量：其大小是依據(jù)橫向進(jìn)給量的大小來確定。圖19磨削用量的選擇3.5垂直面的磨削方法在精密加工中為了能很好的保證零件各表面間的相互垂直度,最常用的方法就是使用精密平口鉗.因為平口鉗自身各表面間具有很高的平行度,垂只要加工出兩平行基準(zhǔn)面,便可利用平口鉗加工。平面磨床垂直面磨削的關(guān)鍵技術(shù)是如何采用合適的裝夾方法，達(dá)到相鄰面之間的垂直度要求。一、用精密平口虎鉗裝夾磨削垂直度的技巧與訣竅1.平面磨床精密平口虎鉗的結(jié)構(gòu)平面磨床精密平口虎鉗主要由底座3、固定鉗口1、活動鉗口2、傳動螺桿4、等組成，固定鉗口與底座制成一體，其各個側(cè)面與底面互相垂直，鉗口的夾緊面也與底面、側(cè)面垂直?；顒鱼Q口可在燕尾導(dǎo)軌上前后移動，把工件夾緊在鉗口中。圖202.用精密平口虎鉗裝夾磨削垂直磨削小型垂直面，特別是非磁性材料工件時常采用精密平口虎鉗及裝夾加工。磨削步驟與訣竅如下：1)把平口鉗放裂電磁吸盤臺面上，并使鉗口夾緊平面與工作臺運動方向相同；然后用百分表找正鉗口夾緊平面，一般誤差應(yīng)找正在0.05mm之內(nèi)。（在使用冶具虎鉗裝夾工件時,一定要夾緊,且與工作臺接觸面一定要擦拭干凈）.(如圖21)2)調(diào)節(jié)平口鉗傳動螺桿，將工件裝夾在鉗口內(nèi)，使工件平面略高于鉗口平面；然后用百分表找正工件待磨平面，一般誤差應(yīng)找正在0.03mm之內(nèi)，找正后夾緊工件。3)調(diào)整工作臺行程距離及磨頭高度，使砂輪處于磨削位置。4)磨削工作臺平面，使平面度符合圖樣要求。5)先加工工件出兩平行基準(zhǔn)面,利用虎鉗兩平行面夾持兩基準(zhǔn)面得以重合。磨削時,下刀量要嚴(yán)格控制.一般在0.01-0.05mm,材料硬度越高磨量越少。磨削時不使工件過熱,否則工件會因驟熱出現(xiàn)燒傷,變形膨脹使夾具精度受損,嚴(yán)重時還會出現(xiàn)砂輪破裂,發(fā)生事故。6)把工件緊靠在虎鉗上,保證工件與平口鉗底面緊靠,再將工件緊固.先把平口鉗底面吸在工作臺上磨出一邊(圖22),再翻轉(zhuǎn)90°將側(cè)面吸在工作臺上,加工另一面(圖22),如此兩加工表面與兩基準(zhǔn)面垂直。7.工作時工件一定要冷卻達(dá)到或接近室溫,