级制造技术—第六章磨削与光整加工

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1、机械制造技术 第六章 磨削与光整加工 第一节 磨削加工 目录 第二节 光整加工 机械制造技术 第一节 磨削加工 概述： 常用的磨削方法： 外圆磨削、平面磨削、内圆磨削、成型磨削、无心 外圆磨削 磨削是一种精加工方法。 尺寸精度可达IT5IT6。 表面粗糙度能达到0.80.08。 机械制造技术 第六章 磨削与光整加工 第一节 磨削加工 一、磨床 万能外圆磨床外观图 平 面 磨 床 机械制造技术 第一节 磨削加工 一、磨床 平 面 磨 床 内 孔 磨 床 机械制造技术 第一节 磨削加工 一、磨床 无 心 磨 床 数 控 磨 床 机械制造技术 第一节 磨削加工二、砂轮 砂轮是最重要的磨削 工具。它是

2、用结合剂 把磨粒粘结起来，经 压坯、干燥、焙烧及 车整而成的多孔疏松 物体。 1、砂轮种类 机械制造技术 第一节 磨削加工二、砂轮 棕刚玉（A） 棕刚玉是以铝钒土、焦碳（无 烟煤）为主要原料，在电炉内经 高温冶炼而成，主要化学成份为 Al2O3（95%-97%）、TiO2 。还含 有少量的SiO2和Fe2O3等，显微硬 度1800-2200 kg/mm2， 韧性比SiC高，用它制成的磨具和 磨料，适于磨削抗张较高的金属 ，如各种通用钢材、可锻铸铁、 硬青铜等， 1、砂轮种类 机械制造技术 第六章 磨削与光整加工 第一节 磨削加工二、砂轮 白刚玉(WA) 白刚玉是铝矾土为主要原料经矿业炉 炼出的

3、人造材料，可做磨料和耐火材 料。纯度较高的为白色叫白刚玉，含 有少量杂质的为棕色叫棕刚玉 。 白刚玉以工业氧化铝粉为原料，于 电弧中经2000度以上高温熔炼制成。 白刚玉主要化学成份是AL2O3，其含量 在98.65一-99.37%,另含有少量的Fe ，Si，Ti等 1、砂轮种类 机械制造技术 第一节 磨削加工 二、砂轮 黑碳化硅（C） 黑碳化硅 碳化硅（SiC）是用石英砂 、石油焦(或煤焦)、木屑为 原料通过电阻炉高温冶炼而 成。碳化硅在大自然也存在 罕见的矿物，莫桑石，可以 称为金钢砂或耐火砂。 1、砂轮种类 机械制造技术 第一节 磨削加工二、砂轮 绿碳化硅（ GC ） 绿碳化硅是以石油焦

4、和优质硅石 为主要原料,添加食盐作为添加剂 ，通过电阻炉高温冶炼而成。 黑碳化硅含SiC约98.5，其韧性高于 绿碳化硅，大多用于加工抗张强度低的 材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料 、铸铁和有色金属等。 绿碳化硅含SiC99以上，自锐性好， 大多用于加工硬质合金、钛合金和光学 玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速钢 刀具 1、砂轮种类 机械制造技术 第一节 磨削加工二、砂轮 2、砂轮特性 （1）砂轮的磨料 磨 料 氧化物 碳化物 超硬磨料 棕刚玉 白刚玉 络刚玉 黑色碳化硅 绿色碳化硅 碳化硼 人造金刚石 立方氮化硼 磨削碳钢、合金钢 、通用高速钢 磨削硬铸铁、硬质合 金、非铁金属 磨削硬脆材料

5、、硬质合 金、宝石、高温合金 取决于工件材料的硬度 砂轮的特性主要由:磨料、粒度、硬度、结合剂、组织 磨料是制造砂轮的主要材料，直接担负切削工作。磨料应具有高硬度，高耐 热性和一定的韧性，在磨削过程中受力破坏后还要能形成锋利的几何形状。 机械制造技术 第一节 磨削加工二、砂轮 （2）砂轮粒度取决于加工表面的粗糙度的要求 选择原则： 加工表面粗糙度值越大 选用越粗的磨料 加工表面粗糙度值越小 选用越细的磨料 粒度是指磨粒颗粒的大小，通常分为磨粒（颗粒尺寸40m) 和微粉（颗粒尺寸35m/s 结合剂是将磨料粘结在一起，使砂轮具有必要的形状和强 度的材料。结合剂的性能对砂轮的强度、抗冲击性、耐热 性

6、、耐腐蚀性，以及对磨削温度和磨削表面质量都有较大 的影响。 常用结合剂的种类有陶瓷、树脂、橡胶及金属等。 2、砂轮特性 机械制造技术 第一节 磨削加工二、砂轮 （5）砂轮的组织 取决于容屑空间 砂轮的组织是指砂轮中磨粒、结合剂和气孔三者 间的体积比例关系。按磨粒在砂轮中所占体积的 不同，砂轮的组织分为紧密、中等和疏松三大类 。 选择原则： 一般选用中等组织号的砂轮。 2、砂轮特性 机械制造技术 第一节 磨削加工 二、砂轮 3、砂轮标记 形状尺寸磨料粒度号硬度组织号结合剂最高线速度 例： P3003075WA60L6V35 形状 外径厚度内径 白刚玉 粒度号 硬度 组织号 结合剂 最高线速度 【

7、例】PSA400100127A60L5B35 形状为双面凹砂轮，尺寸外径为400mm，厚度为100mm，内 径为127mm，磨料为棕刚玉（A），粒度为60#，硬度为中软（L）， 组织号为5号（中等），结合剂为树脂（B），最高线速度为35m/s。 机械制造技术 第一节 磨削加工三、磨削运动 磨削加工特点 1、IT5IT7 Ra0.8-0.1um 2、温度800-1000度 3、径向切削力大 磨削运动 机械制造技术 第一节 磨削加工 三、磨削运动 磨削主运动m / s 工件的切向 进给运动 VW m / s 或 m/min fa mm/ r 或 mm/st 工件轴向进 给运动 径向进给量fr mm

8、 机械制造技术 四 、外圆磨削 1、工件安装 双顶尖装夹中心孔定位 第一节 磨削加工 心轴装夹内孔定位 机械制造技术 2、磨削方法 纵磨法 磨削外圆时，砂轮的高速旋转为主运动，工件作圆 周进给运动，同时随工作台沿工件轴向作纵向进给运动。 四 、外圆磨削 第一节 磨削加工 机械制造技术机械制造技术 横磨法 在磨削外圆时工件不需作纵向进给运动，砂轮以缓 慢的速度连续或断续地沿工件径向作横向进给运动，直至达到 精度要求。 2、磨削方法 四 、外圆磨削 第一节 磨削加工 机械制造技术机械制造技术 综合磨法 为了提高生产效 率和质量，可采取分段横磨和 纵磨结合的方法进行加工，此 法称为综合磨削法。使用时

9、， 横磨各段之间应有515mm的 间隔并保留0.010.03mm的加 工余量。 2、磨削方法 四 、外圆磨削 第一节 磨削加工 机械制造技术 深磨法 是在一次纵向进给中磨去全 部磨削余量。磨削时，砂轮修 整成一端有锥面或阶梯状。工 件的圆周进给速度与纵向进给 速度都很慢。此方法生产率较 高，但砂轮修整复杂，并且要 求工件的结构必须保证砂轮有 足够的切入和切出长度。 2、磨削方法 四 、外圆磨削 第一节 磨削加工 机械制造技术 五、无心外圆磨削 磨削方法 贯穿磨削法（纵磨法） 磨削时 ，将工件从机床前面放到托板上并推至磨削区。导轮轴线在垂直 平面内倾斜一个a角，导轮表面经修整后为一回转双曲面，其

10、直母线与托板 表面平行。工件被导轮带动回转时产生一个水平方向的分速度,从导轮与磨 削砂轮之间穿过。贯穿法磨削时，工件可以一个接一个地连续进入磨削区， 生产率高且易于实现自动化。贯穿法可以磨削圆柱形、圆锥形、球形工件， 但不能磨削带台阶的圆柱形工件 第一节 磨削加工 机械制造技术 切入磨削法（横磨法） 用切入法磨削时，导轮轴线的倾斜角度很小，仅用于使工 件产生小的轴向推力，顶住挡块5而得到可靠的轴向定位，工件 与导轮向磨削轮作横向切入进给，或由磨削轮向工件进给。 五、无心外圆磨削 磨削方法 第一节 磨削加工 机械制造技术 加工特点 磨削速度低：砂轮直径受到工件孔径的限制砂轮直径为孔径 0.50.

11、9倍 刚度低：砂轮轴悬伸长度大磨削时容易发生弯曲和振动，使用 权工件的加工精度和表面粗糙度难于控制，限制了磨削用量的 提高 砂轮磨损严重。 六、内孔磨削第一节 磨削加工 机械制造技术 周 磨 多用于加 工质量要 求较高的 工件。 端 磨 多用于加工质 量要求不高的 工件，或代替 铣削作为精磨 前的预加工。 七、平面磨削第一节 磨削加工 机械制造技术 1、高速磨削 砂轮线速度大于45m/s，现在高速磨削砂轮速度达60250m/s 磨削力小，零件加工精度高； 可以得到高质量、低粗糙度值的工件表面 ； 可以大幅度提高磨削效率，减小设备使用台数 可以大幅度延长砂轮寿命，有利于实现磨削加工的自动化。 2

12、、镜面磨削 粗糙度达到Ra0.020.01m、表面光泽如镜的磨削方法 超精密磨削是一种亚微米级的加工方法，并正向纳米级发展 。它是指加工精度达到或高于0.1m、表面粗糙度低于 Ra0.025m的磨床磨削方法 八、磨削新技术第一节 磨削加工 机械制造技术 1）高精度、小粗糙度磨削 2）高效磨削 精密磨削（Ra=0.040.1um） 超精磨削（Ra=0.0120.025um） 镜面磨削（Ra=0.040.1um） 高速磨削： 砂带磨削：以砂带代替砂轮进行磨削。 强力磨削：以大的磨削深度、小的磨削速度进行磨削。 工件 传送带 张紧轮 压轮 支承板 八、磨削新技术第一节 磨削加工 机械制造技术 加工精

13、度：IT5IT3， 表面粗糙度： Ra=0.20.012um 1工件低速回转运动 2磨条轴向进给运动 3磨条高速往复振摆运动 研磨是通过研具在一定压力下与 加工面作复杂的相对运动而完成 的。研具和工件之间的磨粒与研 磨剂在相对运动中，分别起机械 切削作用和物理、化学作用，使 磨粒能从工件表面上切去极薄的 一层材料，从而得到极高的尺寸 精度和极细的表面粗糙度。 一、研磨第二节 光整加工 机械制造技术 研磨的特点及应用 可提高尺寸精度、形状精度 ，不能提高位置精度 可提高零件的耐磨性、抗蚀 性、疲劳强度和使用寿命 研磨所用的设备和研具简单 ，成本低 研磨生产率低，余量不应超 过0.010.03mm

14、 应用范围广（表面、材料） 研磨剂： 1.磨料：机械切削作用（氧化铝、 碳化硅、金刚石 W14W5 ） 2.研磨液：冷却、润滑作用（煤油 、汽油、机油） 3.辅助填料：使金属表面产生极薄 、较软的化合物薄膜（硬脂酸、油 酸） 研具： 1.比工件材料软 2.涂敷、镶嵌磨料 3.用铸铁、软钢、紫铜、塑料或硬 木制造（铸铁常用） 一、研磨第二节 光整加工 机械制造技术 IT6IT4, Ra值0.20.025 m 珩磨的特点及应用 可提高尺寸精度、形状精度，不能提高位置精度 可提高零件的耐磨性 珩磨效率高 不宜加工有色金属 二、珩磨第二节 光整加工 机械制造技术 双轮珩磨 双轮珩磨也是一种高效的光整加

15、工方 法。珩磨时工件在两顶尖上以转速 n 旋转， 两个修整成双曲线的磨轮轴线反向倾斜，与工 件轴线成 角安装在工件两边，用弹簧3压 向工件1。工件靠摩擦力带动珩轮2旋转，同时 沿工件轴向作往复运动。磨轮和工件的相对滑 动速度v使其产生切削力。 双轮珩磨出来的工件表面呈黑色镜面，其 表面粗糙度 Ra值达0.04-0.01 m。此外， 由于磨轮本身回转，磨损均匀，因此耐用度较 高。采用这种加工方法的最大特点是对前道工 序的表面粗糙度要求不高，即使是车削表面， 也可直接进行珩磨。但采用这种方法，不能纠 正前道工序的圆度误差。 二、珩磨第二节 光整加工 机械制造技术 IT5IT4 。 Ra值0.20.

16、012 m 超精加工的工艺特点 设备简单，也可用通用机床改装，自动化程度高，操作简便 加工余量极小（210um） 加工表面耐磨性好 生产率高 超精加工实际上是摩擦抛光过程 ，是降低表面粗糙度的一种有效 的光整加工方法。 超精加工使用细粒度磨条 （油石）以较低的压力和切削速 度对工件表面进行精密加工的方 法，如图 所示。 三、超精加工第二节 光整加工 机械制造技术 滚压是冷压加工方法之一，属无屑加工。 滚压加工是利用金属产生塑性变形从而达 到改变工件的表面性能、获得工件尺寸形 状的目的。 外圆表面的滚压加工一般可用 各种相应的滚压工具，例如滚压轮（图 6.8a）、滚珠（图6.8b）等在普通卧室车 床上对加工表面在常温下进行强行滚压， 使工件金属表面产生塑性变形，修正金属 表面的微观几何形状，减小加工表面粗糙 度值，提高工件的耐磨性、耐蚀性和疲劳 强度。例如经滚压后的外圆表面粗糙度可 达Ra0.63-0.16 m，