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1、模块5磨削加工通过磨削加工项目的实施，使学生掌握磨削加工的安全操作规程、工件的磨平面、磨外圆和磨内孔的整个工作过程，熟悉磨床的种类及掌握外圆磨床和平面磨床的操作方法，了解砂轮的特性和选择方法，懂得切削液的选择和作用。并能够独立完成工件磨平面、磨外圆和磨内孔的加工。项目5.1 磨床操作练习 在磨床上用高速旋转的砂轮对工件进行的切削加工称为磨削。磨削加工是零件精加工的主要方法之一。磨削加工可达到较高经济表面粗糙度及经济精度 。随着磨削工艺的发展 ，其应用日益广泛 。 5.1.1任务书1了解砂轮的特性、选择和使用方法。2冷却液的作用 。3了解普通磨床的种类、型号、用途、主要结构及手柄操作方法 。4磨
2、床的日常保养及安全操作规程 。5.1.2知识点和技能点知识点：（1）砂轮的特性及选择；（2）磨削加工的方法。技能点：（1）砂轮的安装、静平衡及修整；（2）机床组成、手柄的操作及工件的安装。5.1.3任务说明轮砂的识别、操作及安全文明生产，了解常用磨床加工范围及操作方法，懂得切削液的选择和作用。5.1.4任务实施1砂轮砂轮是由许多极硬的颗粒经过粘接而成的具有一定几何形状的多孔体。砂轮表面上的多棱多角的坚硬颗粒称为磨料，起着切削作用。把磨料粘接在一起的粘接材料叫做结合剂。磨料和结合剂之间有许多空隙，起着散热和容纳磨屑的作用。磨料、结合剂和空隙构成砂轮结构的三要素，如图5.1所示。图5.1 砂轮的组
3、成1砂轮2已加工表面3磨粒4结合剂5切削表面 6空隙 7待加工表面在磨削过程中，锋利的磨粒会因磨损而变钝，受到磨削力的作用而脱落，露出新的锋利的磨粒。钝化的磨粒自行崩碎或脱落，又露出新的、锋利的磨粒，使砂轮保持原来的切削性能，砂轮的这种性能称砂轮的自锐性。磨粒的微刃分布在砂轮圆周上，距基准圆远近不等，称为砂轮的微刃不等高性。经金刚石修整后，可改善其不等高性。(1) 砂轮的标志、特性与选用砂轮标志是用符号和数字表示该砂轮的特性，标在砂轮的非工作表面上。例如：P 300 x 40 x 127 WA 46 K 5 V 30 形状 外径 厚度 孔径 磨料 粒度 硬度 组织号 结合剂 允许的磨削速度砂轮
4、特性包括磨粒、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等。每种砂轮根据其本身的特性都有一定的适用范围，应根据工件的材料、热处理方法以及形状和尺寸等选用合适的砂轮。1) 磨料 磨料是砂轮的主要原料，直接担负着切削工作。磨削时，磨料在高温工作条件下要经受剧烈的摩擦和挤压，所以磨料应具有很高的硬度、耐热性及一定的韧性。常用的磨料有两类 刚玉类 主要成分是Al2O3，韧性较好，适用于磨削钢材等塑性材料。其代号有A棕刚玉；WA白刚玉。 碳化物类 它的硬度比刚玉类高，磨粒锋利，导热性好，适用于磨削铸铁及硬质合金刀具等脆性材料。其代号有：C黑碳化硅；GC绿碳化硅。2) 粒度 是指磨料颗粒的大小。粒度号数字越大，
5、颗粒越小。粗磨时，选择较粗的磨粒，可以提高生产率；精磨时，选择较细的磨粒，可以减小表面粗糙度。3) 结合剂 砂轮中，将磨粒黏结成具有一定强度和形状的物质称作结合剂。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及耐蚀性能主要取决于结合剂的性能。常用的结合剂有：陶瓷结合剂、树脂结合剂和橡胶结合剂。4) 硬度 砂轮的硬度和磨料的硬度是两个不同的概念。砂轮的硬度是指砂轮表面的磨粒在外力作用下脱落的难易程度。磨粒容易脱落称为软砂轮，反之称为硬砂轮。通常，加工硬材料时，选用较软砂轮；加工软材料时，选用较硬砂轮。 5) 组织 砂轮的组织是指砂轮中磨料、结合剂、气孔三者体积的比例关系。砂轮的组织号数是以磨料所占百分比来确定的
6、，即磨料所占的体积愈大，砂轮的组织愈紧密，砂轮组织号数愈小。 6) 形状与尺寸 根据机床类型和磨削加工的需要，砂轮可制成各种标准形状和尺寸，如图5.2所示。图5.2 砂轮的形状 平行砂轮：用于磨削外圆、内圆、平面。 杯形砂轮：用于磨削平面、内圆及刃磨刀具。 薄片砂轮：用于切断和开槽。 筒形砂轮：用于立轴端面平磨。、 碗形砂轮：用于刃磨刀具及导轨磨削。 碟形砂轮：用于磨削铣刀、铰刀、拉刀及齿轮齿形。 双斜边形砂轮：用于磨削齿轮齿形和螺纹。 (2) 砂轮的检查、安装、平衡和修整 1) 砂轮在高速运转下工作，安装前先作外观检查，再敲击听其响声判断砂轮是否有裂纹，以防止高速旋转时砂轮破裂。安装砂轮时，
7、砂轮内孔与砂轮轴配合间隙要适当，过松会使砂轮旋转时偏向一边而产生振动，过紧则磨削时受热膨胀易将砂轮胀裂，一般配合间隙为0.1 0.8mm。砂轮用法兰盘与螺母紧固，在砂轮与法兰盘之间垫以0.33mm厚的皮革或耐油橡胶制垫片，如图5.3所示。2) 为使砂轮工作时平稳，不发生振动，一般直径在250mm以上的砂轮都要进行静平衡调整。先将砂轮装在心轴上，再放在平衡架导轨上。如果不平衡，较重的部分总是转到下面，这时可移动法兰盘端面环形槽内的平衡块进行平衡，直到砂轮在导轨上任意位置都能静止时为止,如图5.4所示。图5.3 砂轮安装 图5.4 砂轮的静平衡调整 1.心轴2.砂轮3.平衡块4.平衡架 3）砂轮常
8、用金刚石笔进行修整，如图5.5所示。金刚石笔与水平面的安装倾角一般取l0左右，与端面的倾角一般取2030，且低于砂轮中心12mm,以减少振动，避免金刚石笔嵌人砂轮。修整砂轮时要用大量的冷却液，以冲掉脱落的碎粒，也可以避免金刚石笔因温度剧升而破裂。(3)砂轮操作练习1)识别各种类型的砂轮。 图5.5 砂轮的修整2对平行砂轮进行静平衡调整。3)练习平行砂轮的安装和拆卸。(4)砂轮的静平衡调整1)砂轮进行静平衡前，必须把砂轮法兰盘内孔、环形槽内、平衡块、平衡心轴和平衡架导轨等擦干净。2）平衡架的两根圆柱导轨应校正到水平位置，砂轮进行静平衡试验时，平衡心轴轴线应与平衡架导轨轴线保持垂直。3)不断调整平
9、衡块，如果将砂轮转到任意位置时，砂轮都能停住，则砂轮的静平衡完毕。4）安装新砂轮时，砂轮要进行两次静平衡试验。第一次粗平衡后装到磨床上，使用金刚石刀修整砂轮外圆和端面，卸下后再进行第二次精平衡。(5) 砂轮的安装和拆卸1) 安装砂轮前，核对所选砂轮的性能、形状和尺寸，检查砂轮是否有裂纹。2）砂轮孔与砂轮轴或法兰盘间应有一定的间隙，以免磨削时主轴受热膨胀而把砂轮胀裂。3) 用法兰盘装夹砂轮时，两法兰盘直径必须相等，其尺寸一般为砂轮直径的一半，不得小于砂轮直径的1/3。4) 紧固砂轮法兰盘时，螺母不能拧得太紧，以防把砂轮压碎。5）拆装砂轮时，要注意螺母旋松的方向，不能搞错，以防把砂轮压碎。在磨床上
10、顺着砂轮旋转的方向扳动，是把螺母旋松；反之，旋紧。2磨削液磨削时，除了正确地选择砂轮、磨削条件和修整条件以外，磨削液及其供给方法的选择对于磨削效果也有相当大的影响。磨削液的作用：磨削液主要作用是降低磨削温度，改善加工表面质量，提高磨削效率，延长砂轮使用寿命。从提高磨削效果来看，磨削液应满足下列要求。（1）冷却作用：通过切削液的热传导，能降低磨削区的温度，从而避免工件烧伤、变形，使测量工件的尺寸准确。（2） 润滑作用：切削液能渗入到磨粒与工件的接触面之间，并粘附在金属表面上形成润滑膜，减少磨粒与工件间的摩擦，有利于提高工件表面粗糙度和砂轮耐用度。（3）洗涤作用：可将磨屑和脱落的磨粒冲洗掉，避免工
11、件表面烧伤。（4）防锈作用：在切削液中加入防锈添加剂，能在金属表面形成保护膜，使工件、机床免受氧化，起到防锈作用。除以上作用外，还要求磨削液无毒、无臭，不刺激皮肤，化学稳定性好，不易腐败变质，不产生泡沫、废液，易处理与再生，避免污染环境等。3磨床（1） 种类：主要有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床、工具刃具磨床，此外还有专用磨床等。应用最普遍的是万能外圆磨床和平面磨床。 (2) 磨削加工的工艺范围及工艺特点1) 磨削加工的工艺范围磨削主要用于零件的内、外圆柱面、内、外圆锥面、平面、成形面、螺纹及齿轮等的精加工。图5.6为常见的几种磨削加工类型。a ) 外 圆 磨 削 b) 内 圆 磨 削
12、 c) 平 面 磨 削 d) 成 形 面 磨 削 e) 螺 纹 磨 削 f) 齿 轮 磨 削2）切削用量 磨削速度0 ：磨削速度是指砂轮的圆周速度，即砂轮外圆表面上某一磨粒在每秒内所通过的路程，即0 （m/s）式中：D0砂轮直径，mm；0砂轮转速，r/min。 背吃刀量：对于外圆磨削、内圆磨削、无心磨削而言，背吃刀量又称横向进给量，即工作台每次纵向往复行程终了时，砂轮在横向移动的距离。背吃刀量大，生产率高， 但对磨削精度和表面粗糙度不利。通常磨外圆时，粗磨 0.01 0. 025 mm，精磨0.0050. 015mm；磨内圆时，粗磨 0.00500.03 mm，精磨 0.002 0. 01mm
13、；磨平面时，粗磨0.0150.15 mm，精磨 0.0050.015mm。 纵向进给量：外圆磨削时， 纵向进给量是指工件每回转一周，沿自身轴线方向相 对砂轮移动的距离。粗磨时=（ 0.30.85）B；精磨时 （0.20.3）B（ B是砂轮宽度，单位是mm /r) 工件圆周速度：是指圆柱面磨削时工件待加工表面的线速度，又称工件圆周进 给速度，用下式表示： DWW 1000（m /min）式中 ： DW 工 件 直 径 ， mm； W 工 件 转 速 ， r/min。粗磨时 2085 m/min， 精磨时 1550 m /min。4平面磨床常用的平面磨床按其砂轮轴线的位置和工作台的结构特点，可分为
14、卧轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床、立轴矩台平面磨床、立轴圆台平面磨床等几种类型，如图5.7所示。其中卧轴矩台平面磨床应用最广。 (a)卧轴矩台平面磨床 (b)立轴矩台平面磨 (c)卧轴圆台平面磨床 (d)立轴圆台平面磨床图5.7 平面磨床的几种类型及其磨削运动(1) M7120A型平面磨床主要部件及功用以图5.8为例进行介绍1) 床身 床身的作用是支承磨床各部件。它的上面有水平导轨，作为工作台的移动导向。床身内部装有液压传动装置和纵、横向进给机构。2) 工作台 工作台在手动或液压传动系统的驱动下，可以沿水平导轨作纵向往复进给运动。工作台上装有电磁吸盘，用于装夹具有导磁性的工件，对没有导磁性的工件，可以利用夹具装夹。工作台前侧有换向撞块，能自动控制工作台的往复行程。3) 砂轮架 砂轮架的砂轮主轴与电动机主轴直接连接，得到高速旋转运动（即主运动）。4) 垂直进给机构 转动垂直进给手轮，可实现磨头的垂直进给运动。5) 液压操纵部件 操纵磨床上的液压手柄和旋钮，可实现工作台的纵向和磨头的横向液压进给运动，并具有调速作用。6) 立柱 立柱用于支承滑座和砂轮架，其侧面有两条垂直导轨，转动升降手轮，可以使滑座连同砂轮架一起沿垂直导轨上下移动，以实现垂直进给运动。
