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1、 磨削最大切入深度及其意义 1/5磨削最大切入深度及其意义磨削最大切入深度及其意义 Plunge grinding the maximum depth and meaning 摘摘 要：要： 通过查找文献列出了临界磨削深度的计算公式和有关数据，并分析得出最大切入深度 g 的影响因素及其重要的指导意义。关键词：关键词： 磨削加工；外圆磨削；磨粒；磨削最大切入深度AbstractAbstract： ByBy lookinglooking upup literatureliterature listslists thethe calculationcalculation formulaformula
2、 ofof thethe criticalcritical grindinggrinding depthdepth andand thethe relatedrelated data,data, andand analysisanalysis thethe influenceinfluence factorsfactors ofof maximummaximum depthdepth ofof cutcut g g andand itsits importantimportant guidingguiding significance.significance. KeywordKeyword：
3、 Grinding;Grinding; CylindricalCylindrical grinding;grinding; TheThe grain;grain; PlungePlunge grindinggrinding maximummaximum depthdepth 1 1 引言引言磨削加工是一种精密加工手段，通常作为机械加工中的最后一道工序。高速、超高速磨削作为最近几年发展起来的先进制造加工技术，得到了国内外广大专家学者的广泛兴趣。但磨削加工过程中也有许多影响因素，比如磨削深度，比磨削能的大小，磨削速度等，本文主要研究磨削深度的影响及其重要指导意义。2 2 切削的最小单元切削的最小单
4、元- -磨粒及最大切入深度的引入磨粒及最大切入深度的引入在磨削过程中,作为切削的最小单元一磨粒,以高速的运动和本身的形状对工件进行干涉,其结果是被切除的金属形成独立的切屑而干涉的痕迹留在了工件表面上，形成了微观不平的工件表面轮廓。干涉留下的的痕迹不同，意味着未变形磨屑的厚度和大小不同，即磨粒最大切入深度不同。磨粒最大切入深度对磨削过程有着较大的影响,它不仅影响着磨屑与磨粒之间的接触面积和作用在整个磨粒上的力,同时也影响到比磨削能(单位剪切能)的大小及磨削区的温度,从而造成对砂轮的磨损以及对加工表面完整性的影响,在下面将会给出磨粒最大切入深度的理论公式的推导过程。3 3 磨粒最大切入深度与其它因
5、素的关系磨粒最大切入深度与其它因素的关系由图 3-1 可知单颗粒最大切入深度 g 的大小对磨削加工的力和热有着直接的影响，进而影响着工件的加工质量、砂轮的耐用度、磨削效率以及比磨削能的消耗。磨削最大切入深度及其意义 2/5现以外圆磨削为例，对磨粒的切入深度进行几何分析。图 3-2 是外圆切入磨削的示意图。假设切削在生产过程中不发生变形，它的行状近似一个细长的三角棱锥（图中斜线部分所示）。图图 3-23-2 外圆切入磨削示意图外圆切入磨削示意图图图 3-13-1 磨粒最大切入深度与其它因素的关系磨粒最大切入深度与其它因素的关系图图 3-13-1 磨粒最大切入深度与其它因素的关系磨粒最大切入深度与
6、其它因素的关系磨削最大切入深度及其意义 3/5砂轮表面上一个磨刃磨削过的痕迹为 CA,其后的连续磨刃的的轨迹为 CB 这两条轨迹线包围的部分CAB 为未变形磨屑“由图可见,磨粒的各个瞬间切入深度是各不相同的,从 0 开始逐渐增大,在达到最大值 AH(磨粒的未变形磨屑厚度)后急剧减小“砂轮在回转的同时,工件以一定速度回转,磨粒在工件上的轨迹近似是一条摆线“砂轮外周圆弧与此曲线近似,假定认为这两条曲线相等,则磨粒的最大未变形磨屑厚度 g 为(3-1)连续切刃间隔为 a ，则(3-2)式中弧 AB 是第二颗有效磨粒走过连续切刃间隔 a 所需时间内工件所转过的弧长，式中 Vs，Vw 分别为砂轮，工件的
7、线速度。由图中几何关系可知： (3-3)由于砂轮切入深度 t 比砂轮和工件的直径 ds 和 dw 小得多，因此可做如下近似计 (3-4)由于 、 都很小，则求解方程组得：wswwswswdddtddddtd2244(3-5)因此 sin+sin=+)11(24422wswswswsswddtdddtd dddtd(3-6)磨削最大切入深度及其意义 4/5内圆磨削时上式中的 1/dw 为负号；平圆磨削时 1/dw 为 0。因此，综合外圆、内圆和平面磨削方式，其单颗磨粒的最大切入深度 g 为：(3-7)4 4 磨粒的最大切入深度磨粒的最大切入深度 的指导意义的指导意义 ：(1) 当 VW 增大，V
8、S 减少时，g 将增大。单颗磨粒的切削力也增大，对于软砂轮而言，会引起磨粒脱落加快，或对于硬砂轮来说，则会加快磨粒的钝化速度，从而使磨具的寿命减少。(2) 最大切屑厚度与连续切刃间隔 a 成正比。粒度粗而硬度低的砂轮其 a 值较大，g 也就较大。(3) 砂轮和工件的尺寸也影响着 g 的大小，当使用小直径的砂轮磨削大直径的工件时, g 将变大。(4) 当磨削参数相同时 g 将依内圆，平面，外圆的顺序变大磨削效率提高。(5) g 与成正比，即与比磨除率(VW t)有相同的变化趋势，但随着 t 的增大，g 和比磨除率 Z都会增大，但增大速率不同，Z快速增长，而 g 的增幅较小。这为在成型磨削中保持砂轮地表形态和保持较高的磨除率提供了指导方向。缓进给磨削工艺就是在此基础上开发出来的。比磨除率 Z 砂轮的单位宽度在单位时间内磨除的工件材料体积5 5 结论结论通过查找文献熟悉并掌握了磨削最大切入深度公式的推导及其重要意义，此公式对磨削效率，磨削质量等都有着重要的意义。参考文献参考文献栗正新 课堂实践教学 PPT，2015朱大虎 难加工材料高速外圆磨削机理及其表面完整性研究，2011.11周正新 难加工材料高速外圆磨削仿真与工程实验研究，2010.4
