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1、,1,第10章 磨削加工,【实训目的与要求】 1）了解磨削加工原理、特点和应用范围。 2）了解砂轮的组织结构、性能特点和安装要求。 3）了解平面磨削和内外圆磨削工艺及加工设备。 4）了解精整和光整加工的特点和发展趋势。,2,3,10.1 概述 4,10.2 砂轮 5,10.3 基本磨削工作 12,10.4 精整和光整加工 22,章节目录,磨削是用磨具（如砂轮，砂带，油石，研磨剂等）以较高的 线速度对工件表面进行加工的方法，可用于加工各种表面，如内 外圆柱面和圆锥面，平面及各种成形表面等，还可以刃磨刀具和 进行切断等，工艺范围十分广泛。 磨削加工的特点： 1）易获得高加工精度和低表面粗糙度值，尺
2、寸公差等级为 IT5IT6，表面粗糙度 值 0.32-1.25 m 。 2）可以加工其他机床不能或者很难加工的高硬度材料，特别 是淬硬零件的精加工。 3）在磨削过程中，由于切削速度很高，将产生大量切削热 ，温度超过1000。高温的磨屑在空气中发生氧化作用，产生火 花。在如此高温下，将会使零件材料性能改变而影响质量。因此 ，为减少摩擦和迅速散热，降低磨削温度，及时冲走屑末，以保 证零件表面质量，磨削时需使用大量切削液。,4,10.1 概述,5,10.2 砂轮,砂轮是磨削的切削工具，它是由磨料和结合剂两种材料经过压制和烧结而制成的多孔体，如图101所示。这些锋利的磨粒就像铣刀的切削刃，每一磨粒都有
3、切削刃，在砂轮高速旋转的条件下，切入零件表面，故磨削是一种多刃、微刃切削过程，磨削切削过程和铣削相似。,图101 砂轮的组成 1砂轮 2已加工表面 3磨粒 4结合剂 5加工表面 6空隙 7待加工表面,6,10.2 砂轮,砂轮的组织结构松紧程度是由磨粒、结合剂和气孔三者所占体积的比例决定，共分为紧密、中等和疏松三大类，共16级（015）。 砂轮中的结合剂起粘结作用，它的性能决定了砂轮的强度、耐冲击性和耐热性。 砂轮的硬度是指结合剂粘结磨粒的牢固程度，也是指磨粒在切削力作用下从砂轮表面脱落的难易程度,与磨料硬度无关。硬度分7大级(超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬)，16小级，砂轮的硬度对磨削的生
4、产率和磨削表面质量都有很大的影响。 砂轮硬度选择原则是：磨削硬材，选软砂轮；磨削软材，选硬砂轮；磨导热性差的材料，不易散热，选软砂轮以免工件烧伤；砂轮与工件接触面积大时，选较软的砂轮；成形磨精磨时，选硬砂轮；粗磨时选较软的砂轮。简而言之，磨硬金属用软砂轮，磨软金属用硬砂轮。,表10-1 常用磨料特点及其用途,7,10.2.1 砂轮的磨料与特性,砂轮的磨料直接担负着切削工作，须具有硬度高、耐热性好和有锋利的棱边、一定的强度等特性。常用磨料有刚玉类、碳化硅类和超硬磨料等，这些磨料的代号、特点及适用范围见表10-1。,8,10.2.2 砂轮的形状与用途,为了适应不同类型的磨床上磨削各种形状和尺寸的工
5、件的需要，砂轮有许多种形状和尺寸。 按形状可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等。 为便于识别砂轮的全部特征，每个砂轮上均有一定的标志印在砂轮端面上。其顺序是：磨料、粒度号、硬度、结合剂、形状、尺寸（砂轮与磨头的尺寸是指外径、厚度、内径；油石与砂瓦的尺寸是指长度、宽度、高度）等。,9,10.2.3 砂轮的安装、平衡与修整,1.砂轮的安装 砂轮因在高速下工作，安装时应首先检查外观没有裂纹后，再用木锤轻敲，如果声音嘶哑，则禁止使用，否则砂轮破裂后会飞出伤人。 安装砂轮时，要求将砂轮不松不紧的套在轴上。在砂轮和法兰盘之间应使用皮革或橡胶弹性垫板，以便压力均匀分布，螺母的拧紧力不能过
6、大，否则会导致砂轮破裂。砂轮的安装如图102所示。,图102 砂轮的安装 1-砂轮 2-弹性垫板,10,10.2.3 砂轮的安装、平衡与修整,2.砂轮的平衡 为使砂轮工作平稳，直径大于125 mm 的砂轮一般都要进行平衡试验。 将砂轮装在心轴2 上，再将心轴放在平衡架6 的平衡轨道5 的刃口上。若不平衡，较重部分总是转到下面。这可移动法兰盘端面环槽内的平衡铁4 进行调整。经反复平衡试验，直到砂轮可在刃口上任意位置都能静止，即说明砂轮各部分的质量分布均匀。这种方法称为静平衡。,图103 砂轮的平衡 1-砂轮套筒 2-心轴 3-砂轮 4-平衡铁 5-平衡轨道 6-平衡架,11,10.2.3 砂轮的
7、安装、平衡与修整,3.砂轮的修整 砂轮工作一定时间后，磨粒逐渐变钝，这时必须修整。修整时，将砂轮表面一层变钝的磨粒切去，使砂轮重新露出完整锋利的磨粒，以恢复砂轮的几何形状。砂轮常用金刚石笔进行修整。修整时要使用大量的冷却液，以免金刚石因温度急剧升高而破裂。 砂轮修整除用于磨损砂轮外，还用于以下场合：砂轮被切屑堵塞；部分工件材料粘结在磨粒上；砂轮廓形失真；精密磨中的精细修整等。,图104 砂轮修整 1-砂轮 2-金刚石笔,12,10.3 基本磨削工作,10.3.1 外圆磨床与外圆磨削,1.外圆磨床 外圆磨床分为普通外圆磨床和万能外圆磨床。 普通外圆磨床上可磨削零件的外圆柱面和外圆锥面； 万能外圆
8、磨床上由于砂轮架、头架和工作台上都装有转盘，能回转一定的角度，且增加了内圆磨具附件，除可磨削外圆柱面和外圆锥面外，还可磨削内圆柱面、内圆锥面及端平面，故万能外圆磨床较普通外圆磨床应用更广。 外圆磨床的主参数为最大磨削直径。,13,10.3.1 外圆磨床与外圆磨削,图10-5 万能外圆磨床 1-床身 2-头架 3工作台 4内圆磨具 5砂轮架 6滑鞍 7尾座 8脚踏操纵板 9横向进给轮,14,10.3.1 外圆磨床与外圆磨削,2.外圆磨削 外圆磨削是基本的一种磨削方法。它适用于轴类及外圆锥工件的外表面磨削，如机床主轴、活塞杆等。 安装方法顶尖安装、三爪自定心卡盘安装和心轴安装等。,图106 顶尖安
9、装 1鸡心夹头 2拨杆 3后顶尖 4尾座套筒 5头架主轴 6前顶尖 7拨盘,15,10.3.1 外圆磨床与外圆磨削,在外圆磨床上磨削外圆，常用的有纵磨法、横磨法和综合磨法3 种，其中以纵磨法用的最多。,图10-8 纵磨法 图10-9 横磨法 图10-10 综合磨法,16,10.3.2 内圆磨床与内圆磨削,1.内圆磨床 内圆磨床是指加工工件的圆柱形、圆锥形或其他形状素线展成的内孔表面及其端面的磨床。内圆磨床分为普通内圆磨床、行星内圆磨床、无心内圆磨床等。 按砂轮轴配置方式，内圆磨床又有卧式和立式之分。,图1011 普通内圆磨床 1床身 2头架 3砂轮修整器 4砂轮 5磨具架 6工作台 7操纵磨具
10、架手轮 8操纵工作台手轮,17,10.3.2 内圆磨床与内圆磨削,2.内圆磨削 内圆磨削方法与外圆磨削相似，只是砂轮的旋转方向与磨削外圆时相反，操作方法以纵磨法应用最广，且生产率较低，磨削质量较低。 通常，在内圆磨床上采用后面接触。而在万能外圆磨床上磨孔，应采用前面接触方式，这样可采用自动横向进给。若采用后接触方式，则只能手动横向进给。,图10-12 四爪单动卡盘安装零件,a) b) 图10-13 砂轮与零件孔壁的接触部位 a)后壁接触 b)前壁接触,18,10.3.3 平面磨床与平面磨削,1.M7130A平面磨床 由床身、工作台、立柱、磨头、及砂轮修整器等部件组成，如图10-14所示。,图1
11、0-14 M7130A平面磨床 1驱动工作台手轮 2磨头 3滑板 4横向进给手轮 5砂轮修整器 6立柱 7行程挡块 8工作台 9垂直进给手轮 10床身,19,10.3.3 平面磨床与平面磨削,2.平面磨削 平面磨床主要用于磨削工件上的平面。平面磨削的方式通常可分为周磨与端磨两种。 (1)周磨 是用砂轮的圆周面磨削平面，其中砂轮的高速旋转是主运动，进给运动分为工件的纵向往复运动、砂轮周期性横向移动和砂轮对工件作定期垂直移动。 (2)端磨 是用砂轮的端面磨削平面，其中砂轮高速旋转是主运动，进给运动分为工作台圆周进给和砂轮垂直进给。,a) b) 图10-15 平面磨削方法 a） 周磨 b)端磨 1磁
12、性吸盘 2砂轮 3砂轮轴 4冷却液管 5工件,20,10.3.4 齿轮磨床与齿面磨削,磨齿是齿形加工中精度最高的一种方法。适用于淬硬齿轮的精加工，其精度可达46级，表面粗糙度Ra值为0.800.20m。 磨齿按加工原理分为仿形法和展成法两类，前者精度较差，应用较少。 1.成形法磨削 成形法磨齿是依靠渐开线成形砂轮来加工齿轮的齿形，其原理与成形法铣齿相同。砂轮的两个侧面修成所磨齿轮的渐开线形状，砂轮的外圆修成直线形状。由于成形法磨齿是依靠砂轮的形状保证齿形，由于受砂轮形状、修整精度和分度精度的影响，磨齿精度较展成法低。,21,10.3.4 齿轮磨床与齿面磨削,2.展成法磨齿 采用啮合切削原理进行
13、的一种加工方法，磨齿砂轮与被加工齿轮的运动关系相当于齿条(或齿轮)与齿轮的啮合，机床运动较为复杂。但展成法磨齿砂轮截面形状简单，且同一砂轮可以适应相同模数的各种齿数磨削要求，对砂轮形状及其修整的要求不高，展成法磨齿分为连续分度磨削和单齿分度磨削。,展成法磨齿,22,10.4 精整和光整加工,精整加工是指在精加工后从工件上切除极薄的材料层，以提高工件的精度和降低表面粗糙度Ra值的方法。如珩磨、研磨和超精加工等。 光整加工是指不切除或切除极薄金属层，用以降低表面粗糙度Ra值或强化其表面的加工过程。如抛光轮抛光、辊光、砂光等。,23,10.4.1 研磨,利用研具和研磨剂从工件上研去一层极薄金属层的精
14、加工方法。能提高加工表面的耐腐蚀性和耐磨性，提高疲劳强度。生产率极低，不能提高工件各表面间的位置精度。研磨一般Ra值能达到0.30.2m，研磨块规Ra值可达到0.020.01m 。,研磨加工,24,10.4.2 珩磨,珩磨是用镶嵌在珩磨头上的油石对工件表面施加一定压力，珩磨工具或工件同时作相对旋转和轴向直线往复运动，切除工件上极小余量的精加工方法。主要加工直径5500mm甚至更大的各种圆柱孔，孔深与孔径之比可达10或更大，也称镗磨。在一定条件下，也可加工平面、外圆面、球面、齿面等。,图10-16 珩磨加工示意图 1调整螺母 2弹簧 3本体 4调整头 5油石 6垫块 7工件,25,10.4.3
15、抛光,用涂有抛光膏的软轮高速旋转加工工件，一般不能提高工件的形状精度、位置精度和尺寸精度。通常用于电镀或油染的衬底面、上光面的光整加工，是一种简便、迅速、廉价的零件表面最终光饰方法。普通抛光工件Ra值可达0.4m ，精密抛光Ra值可达0.01m，精度可达1m 。 常用的抛光方法有以下几种： （1）机械抛光 （2）化学抛光 （3）电解抛光 （4）超声波抛光 （5）流体抛光 （6）磁研磨抛光,26,10.4.4 砂带磨削,砂带磨削是以砂带作为特殊形式的磨削工具，借助于张紧机构使之张紧、驱动轮使之高速运动，使砂带与工件表面接触以实现磨削加工的整个过程。如图10-21所示。砂带使用粘结剂将磨粒粘结在纸
16、、布等挠性材料上制成的带状工具，其基本组成有基材、磨料和粘结剂。,图10-17 砂带磨削 1工件 2砂带 3张紧轮 4接触轮,27,10.4.4 砂带磨削,砂带磨削与砂轮磨削在磨削机理上是相同的。但由于砂带本身的构成特点和使用方式不同，使砂带磨削不论是在磨削加工机理方面，还是其综合磨削性能方面都有别于砂轮磨削，这主要表现在： （1）磨削效率高：是砂轮磨削的4倍以上。 （2）加工质量好：尺寸精度最高可达0.1，工件表面粗糙度最高可达0.01，即达镜面效果。 （3）磨削热小：具有“冷态磨削”之称。 （4）工艺灵活性大、适应性强：方便平面、外圆、内圆和异性曲面等加工。 （5）综合成本低：砂带磨床结构简单、投资少、
