第五章磨削ppt课件

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1、制造：制造：卫彩彩绒.1 砂砂 轮轮5.1.1 5.1.1 磨料磨料磨料磨料天然磨料：天然磨料：天然磨料：天然磨料：普通含杂质多，质地不匀；天普通含杂质多，质地不匀；天然金刚石虽好，但价钱昂贵。然金刚石虽好，但价钱昂贵。2.2.人造磨料：人造磨料：人造磨料：人造磨料：目前主要采用人目前主要采用人造磨料。造磨料。氧化物系氧化物系:主要成分主要成分为Al2O3碳化物系碳化物系:以碳化硅、碳化硼以碳化硅、碳化硼为基体，基体，添加的金属元素添加的金属元素 超硬磨料系超硬磨料系:主要有人造金主要有人造金刚石和立方氮化硼。石和立方氮化硼。系系系系别别别别名称名称名称名称代号代号代号代号颜颜颜颜 色色色色性

2、性性性 能能能能适适适适 用用用用 范范范范 围围围围氧氧氧氧化化化化物物物物棕刚玉棕刚玉棕刚玉棕刚玉白刚玉白刚玉白刚玉白刚玉铬刚玉铬刚玉铬刚玉铬刚玉A AWAWAPAPA棕褐色棕褐色棕褐色棕褐色白色白色白色白色玫瑰红色玫瑰红色玫瑰红色玫瑰红色硬硬硬硬度度度度较较较较低低低低, ,韧韧韧韧性性性性较好较好较好较好较较较较A A硬硬硬硬度度度度高高高高, ,磨磨磨磨粒锋利粒锋利粒锋利粒锋利, ,韧性差韧性差韧性差韧性差韧性比韧性比韧性比韧性比WAWA好好好好磨磨磨磨削削削削碳碳碳碳素素素素钢钢钢钢, ,合合合合金金金金刚刚刚刚, ,可锻铸铁与青铜可锻铸铁与青铜可锻铸铁与青铜可锻铸铁与青铜磨磨磨磨

3、削削削削淬淬淬淬硬硬硬硬的的的的高高高高碳碳碳碳钢钢钢钢, ,合合合合金金金金钢钢钢钢, ,高高高高速速速速钢钢钢钢, ,磨磨磨磨削削削削薄薄薄薄壁零件壁零件壁零件壁零件, ,成形零件成形零件成形零件成形零件碳碳碳碳化化化化物物物物黑碳化黑碳化黑碳化黑碳化硅硅硅硅绿碳化绿碳化绿碳化绿碳化硅硅硅硅碳化硼碳化硼碳化硼碳化硼C CGCGCBCBC黑色带光泽黑色带光泽黑色带光泽黑色带光泽绿色带光泽绿色带光泽绿色带光泽绿色带光泽比比比比刚刚刚刚玉玉玉玉类类类类硬硬硬硬度度度度高高高高, ,导导导导热热热热性性性性好好好好, ,但但但但韧性差韧性差韧性差韧性差较较较较C C硬硬硬硬度度度度高高高高, ,

4、导导导导热热热热性性性性好好好好, ,韧韧韧韧性性性性较较较较差差差差磨磨磨磨削削削削铸铸铸铸铁铁铁铁, ,黄黄黄黄铜铜铜铜, ,耐耐耐耐火火火火材材材材料料料料及及及及其其其其它它它它非非非非金金金金属属属属材材材材料料料料磨磨磨磨削削削削硬硬硬硬质质质质合合合合金金金金, ,宝宝宝宝石石石石, ,光学玻璃光学玻璃光学玻璃光学玻璃研磨硬质合金研磨硬质合金研磨硬质合金研磨硬质合金超超超超硬硬硬硬磨磨磨磨料料料料人造金人造金人造金人造金刚石刚石刚石刚石立方氮立方氮立方氮立方氮化硅化硅化硅化硅D DCBNCBN白白白白, ,淡绿淡绿淡绿淡绿, ,黑黑黑黑色色色色棕黑色棕黑色棕黑色棕黑色硬硬硬硬度度

5、度度最最最最高高高高, ,耐耐耐耐热热热热性较性较性较性较硬硬硬硬度度度度仅仅仅仅次次次次于于于于D D韧性较韧性较韧性较韧性较D D好好好好研研研研磨磨磨磨硬硬硬硬质质质质合合合合金金金金, , 光光光光学学学学玻玻玻玻璃璃璃璃, ,宝宝宝宝石石石石, ,陶陶陶陶瓷瓷瓷瓷等等等等高高高高硬度材料硬度材料硬度材料硬度材料磨磨磨磨削削削削高高高高性性性性能能能能高高高高速速速速钢钢钢钢, ,不不不不锈锈锈锈钢钢钢钢, ,耐耐耐耐热热热热钢钢钢钢及及及及其其其其它它它它难难难难加工材料加工材料加工材料加工材料表表5-15-1砂砂轮特性及用途特性及用途选择11磨料磨料5.1.2 粒度粒度 表示磨料颗

6、粒的大小表示磨料颗粒的大小1普通磨粒普通磨粒2微微细磨粒磨粒粒度号粒度号-磨粒磨粒刚好可好可经过的的筛网每网每英寸英寸长度上度上25.4mm上的孔眼上的孔眼数。数。单位称位称为“目。目。粒度号越大，磨粒的粒度号越大，磨粒的实践尺寸越小践尺寸越小 粒度号粒度号-在在显微微镜下下测得的得的该颗粒粒最大尺寸的微米数。最大尺寸的微米数。粒度号越大，微粉粒度号越大，微粉颗粒尺寸越大。粒尺寸越大。 类类别别粒度号粒度号粒度号粒度号适适适适 用用用用 范范范范 围围磨磨磨磨粒粒粒粒8 8# # 10 10# # 12 12# # 14 14# # 16 16# # 20 20# # 22 22# # 242

7、4# #3030# # 36 36# # 40 40# # 46 46# # 5454# # 60 60# # 70 70# # 80 80# # 90 90# # 100 100# # 120120# # 150 150# # 180 180# # 220 220# # 240 240# # 荒磨荒磨荒磨荒磨一般磨削一般磨削一般磨削一般磨削, ,加工表面粗糙度可达加工表面粗糙度可达加工表面粗糙度可达加工表面粗糙度可达Ra0.8mRa0.8m半精磨半精磨半精磨半精磨, ,精磨和成型磨削精磨和成型磨削精磨和成型磨削精磨和成型磨削, ,加工表面粗糙度可加工表面粗糙度可加工表面粗糙度可加工表面粗糙度

8、可达达达达Ra0.80.16mRa0.80.16m精磨精磨精磨精磨, , 精密磨精密磨精密磨精密磨, , 超精磨超精磨超精磨超精磨, ,成型磨成型磨成型磨成型磨, ,刀具刃磨刀具刃磨刀具刃磨刀具刃磨, ,珩珩珩珩磨磨磨磨微微微微粉粉粉粉WW6363 W W50 50 W W4040 W W2828WW2020 W W1414 W W1010 W W7 7 W W5 5 WW3.5 3.5 W W2.52.5 W W1.51.5 W W1.01.0 W W0.50.5精磨精磨精磨精磨, , 精密磨精密磨精密磨精密磨, , 超精磨超精磨超精磨超精磨, ,珩磨珩磨珩磨珩磨, ,螺螺螺螺纹纹磨磨磨磨超

9、精密磨超精密磨超精密磨超精密磨, ,镜镜面磨面磨面磨面磨, ,精研精研精研精研, ,加工表面粗糙度可加工表面粗糙度可加工表面粗糙度可加工表面粗糙度可达达达达Ra0.050.012mRa0.050.012m表表5-1 5-1 砂砂轮特性及用途特性及用途选择22粒度粒度5.1.3 结合剂结合剂把磨粒固结成磨具的资料把磨粒固结成磨具的资料瓷瓷瓷瓷A A2.2.树树脂脂脂脂S S4.4.青青青青铜铜QQ3.3.橡胶橡胶橡胶橡胶X X耐耐热、耐、耐蚀、耐潮、气孔率大、耐潮、气孔率大、坚持廓形好，最持廓形好，最常用常用 。但其性脆，。但其性脆，韧性及性及弹性性较差，不能接受差，不能接受侧面弯扭力，有宜用于

10、切断砂面弯扭力，有宜用于切断砂轮。 强度高、度高、弹性好，很适用于切断、开槽等高速磨性好，很适用于切断、开槽等高速磨削。但其耐削。但其耐热性、耐性、耐蚀性差、气孔率小，易糊塞、性差、气孔率小，易糊塞、磨磨损快、易失去廓形。快、易失去廓形。 比比树脂有更好的脂有更好的弹性和硬度，可制造性和硬度，可制造0.1mm的的薄砂薄砂轮，运用于切断、开槽、无心磨的，运用于切断、开槽、无心磨的导轮。 抗抗张力力强度高，型面度高，型面坚持性好，有一定持性好，有一定韧性，但性，但自自锐性差，主要用于制造金性差，主要用于制造金刚石砂石砂轮，粗、精磨，粗、精磨硬硬质合金，以及磨削与切断光学玻璃、宝石、陶合金，以及磨削

11、与切断光学玻璃、宝石、陶瓷、半瓷、半导体等体等资料。料。 表表5-1 5-1 砂砂轮特性及用途特性及用途选择33结合合剂名称名称名称名称代号代号代号代号特特特特 性性性性适适适适 用用用用 范范范范 围围陶瓷陶瓷陶瓷陶瓷V V耐耐耐耐热热, ,耐油和耐酸耐油和耐酸耐油和耐酸耐油和耐酸, ,碱的侵碱的侵碱的侵碱的侵蚀蚀, ,强强强强度度度度较较高高高高, ,较较脆脆脆脆除薄片砂除薄片砂除薄片砂除薄片砂轮轮外外外外, ,能制成各种砂能制成各种砂能制成各种砂能制成各种砂轮轮树树脂脂脂脂B B强强强强度高度高度高度高, ,富有富有富有富有弹弹性性性性, ,具有一定抛具有一定抛具有一定抛具有一定抛光作用

12、光作用光作用光作用, ,耐耐耐耐热热性差性差性差性差, ,不耐酸碱不耐酸碱不耐酸碱不耐酸碱荒磨砂荒磨砂荒磨砂荒磨砂轮轮, ,磨窄槽磨窄槽磨窄槽磨窄槽, ,切断用砂切断用砂切断用砂切断用砂轮轮, ,高高高高速砂速砂速砂速砂轮轮, ,镜镜面磨砂面磨砂面磨砂面磨砂轮轮橡胶橡胶橡胶橡胶R R强强强强度高度高度高度高, ,弹弹性更好性更好性更好性更好, ,抛光作用好抛光作用好抛光作用好抛光作用好, ,耐耐耐耐热热性差性差性差性差, ,不耐油和酸不耐油和酸不耐油和酸不耐油和酸, ,易睹塞易睹塞易睹塞易睹塞磨削磨削磨削磨削轴轴承沟道砂承沟道砂承沟道砂承沟道砂轮轮, ,无心磨无心磨无心磨无心磨导轮导轮, ,切

13、切切切割薄片砂割薄片砂割薄片砂割薄片砂轮轮, ,抛光砂抛光砂抛光砂抛光砂轮轮5.1.4 砂轮的硬度砂轮的硬度磨粒与结合剂的粘固程度磨粒与结合剂的粘固程度在磨削力的作用下，磨粒从砂在磨削力的作用下，磨粒从砂轮外表零落的外表零落的难易程度。易程度。 砂砂轮硬，磨粒硬，磨粒较难零落；砂零落；砂轮软，磨粒容易零落。，磨粒容易零落。 砂砂轮组织较疏松，工件疏松，工件资料料较硬，砂硬，砂轮与工件磨削接触面与工件磨削接触面较大，大，砂砂轮气孔率气孔率较低低时，需，需选用用较软的砂的砂轮。半精磨与粗磨相比，半精磨与粗磨相比，树脂与陶瓷相比，脂与陶瓷相比，选用的砂用的砂轮硬度低些。硬度低些。等等等等级级超超超超

14、软软软软中中中中软软中中中中中硬中硬中硬中硬硬硬硬硬超硬超硬超硬超硬代号代号代号代号D DE EF FGGHHJ JKKL LMMN NP PQQR RS ST TY Y选择选择磨位淬硬磨位淬硬磨位淬硬磨位淬硬钢选钢选用用用用LN,LN,磨淬火合金磨淬火合金磨淬火合金磨淬火合金钢选钢选用用用用HK,HK,高表面高表面高表面高表面质质量磨削量磨削量磨削量磨削时选时选用用用用KL,KL,刃磨硬刃磨硬刃磨硬刃磨硬质质合金刀具合金刀具合金刀具合金刀具选选用用用用HJHJ表表5-1 5-1 砂砂轮特性及用途特性及用途选择44硬度硬度5.1.5 砂轮的组织砂轮的组织砂轮构造的严密或疏松程度砂轮构造的严密或

15、疏松程度用用颗粒、粒、结合合剂和气孔三者体和气孔三者体积的比例关系来表示的比例关系来表示 磨粒在砂磨粒在砂轮体体积中所占比例越大，砂中所占比例越大，砂轮的的组织越越严密，密，气孔越小；反之，气孔越小；反之，组织疏松疏松严密密类砂砂轮，气孔率小，使砂，气孔率小，使砂轮变硬，容屑空硬，容屑空间小，容小，容易被磨屑堵塞，磨削效率易被磨屑堵塞，磨削效率较低。但可接受低。但可接受较大的磨削大的磨削压力，砂力，砂轮廓形可廓形可坚持持较久。久。严严严严密密密密类类类类中等中等中等中等疏松疏松疏松疏松类类普通普通组织，普通磨削，普通磨削 磨粒占的比例越小，气孔越大，砂磨粒占的比例越小，气孔越大，砂轮越不易被切

16、屑堵塞，越不易被切屑堵塞，切削液和空气也易切削液和空气也易进入磨削区，使磨削区温度降低，工入磨削区，使磨削区温度降低，工件因件因发热而引起的而引起的变形和形和烧伤减小，但疏松减小，但疏松类砂砂轮易失易失去正确廓形，降低成型外表的磨削精度，增大外表粗糙去正确廓形，降低成型外表的磨削精度，增大外表粗糙度。度。 组织组织号号号号0 01 12 23 34 45 56 67 78 89 910101111121213131414磨粒率磨粒率磨粒率磨粒率(%)(%)626260605858565654545252505048484646444442424040383836363434分类分类分类分类紧密

17、类紧密类紧密类紧密类中等中等中等中等疏松类疏松类疏松类疏松类用途用途用途用途成型磨削成型磨削成型磨削成型磨削, , 精密精密精密精密磨削磨削磨削磨削磨削淬火磨削淬火磨削淬火磨削淬火钢钢, , 刀具刀具刀具刀具刃磨刃磨刃磨刃磨磨削磨削磨削磨削韧韧性大而硬度不性大而硬度不性大而硬度不性大而硬度不高材料高材料高材料高材料磨削磨削磨削磨削热热敏性大敏性大敏性大敏性大的材料的材料的材料的材料表表5-1 5-1 砂砂轮特性及用途特性及用途选择55砂砂轮的的组织5.1.6 5.1.6 砂轮的外形、尺寸及用途砂轮的外形、尺寸及用途 为便于便于对砂砂轮管理和管理和选用，通常将砂用，通常将砂轮的外形、尺寸和的外形

18、、尺寸和特性特性标注在砂注在砂轮端面上端面上外径外径厚度厚度内径内径其其顺序序为：外形、尺寸、磨料、粒度号、硬度、外形、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、号、结合合剂、允、允许的最高任的最高任务圆周周线速度速度 如：砂如：砂轮P3003075WA60L6V35 砂砂砂砂轮轮种种种种类类形状代号形状代号形状代号形状代号断面形状断面形状断面形状断面形状主要用途主要用途主要用途主要用途平形砂平形砂平形砂平形砂轮轮P P磨外磨外磨外磨外圆圆、内、内、内、内圆圆，无心磨，无心磨，无心磨，无心磨，刃磨刀具等刃磨刀具等刃磨刀具等刃磨刀具等双斜双斜双斜双斜边边砂砂砂砂轮轮OSXOSX磨磨磨磨齿轮齿轮及螺及螺及

19、螺及螺纹纹双面凹砂双面凹砂双面凹砂双面凹砂轮轮PSAPSA磨外磨外磨外磨外圆圆，刃磨刀具，无，刃磨刀具，无，刃磨刀具，无，刃磨刀具，无心磨心磨心磨心磨切断砂切断砂切断砂切断砂轮轮( (薄片砂薄片砂薄片砂薄片砂轮轮) )PBPB切断及切槽切断及切槽切断及切槽切断及切槽筒形砂筒形砂筒形砂筒形砂轮轮N N端磨平面端磨平面端磨平面端磨平面杯形砂杯形砂杯形砂杯形砂轮轮B B磨平面、内磨平面、内磨平面、内磨平面、内圆圆，刃磨刀，刃磨刀，刃磨刀，刃磨刀具具具具碗形砂碗形砂碗形砂碗形砂轮轮BWBW刃磨刀具，磨刃磨刀具，磨刃磨刀具，磨刃磨刀具，磨导轨导轨碟形砂碟形砂碟形砂碟形砂轮轮D D磨磨磨磨齿轮齿轮，刃磨，

20、刃磨，刃磨，刃磨铣铣刀、拉刀、拉刀、拉刀、拉刀、刀、刀、刀、铰铰刀刀刀刀表表5-2 5-2 常用砂轮的外形、代号及用途举例常用砂轮的外形、代号及用途举例有效磨粒切削刃有效磨粒切削刃 无效磨粒切削刃无效磨粒切削刃 有效磨粒切削刃有效磨粒切削刃只只为静静态切削刃切削刃总数的数的5%12%； 一个磨粒能一个磨粒能够有有几个有效切削刃与几个有效切削刃与工件接触，有工件接触，有60%的有效切削刃分布的有效切削刃分布在不同磨粒上面。在不同磨粒上面。5.2 砂砂轮轮外表形貌外表形貌图图图图5.3砂轮外表形貌图砂轮外表形貌图5.3 磨削磨削过过程程磨削也是一种切削磨削也是一种切削砂砂轮可以看作是具有可以看作是

21、具有极多微小刀极多微小刀齿的的铣刀刀砂砂轮本身本身虽有自有自锐性性图图5.4磨粒切削过程磨粒切削过程5.3.1 磨削特点磨削特点1 1精度高、外表粗糙度小精度高、外表粗糙度小精度高、外表粗糙度小精度高、外表粗糙度小2 2砂砂砂砂轮轮轮轮有自有自有自有自锐锐锐锐作用作用作用作用机床名称机床名称机床名称机床名称 立式铣床立式铣床立式铣床立式铣床 车床车床车床车床平面磨床平面磨床平面磨床平面磨床 外圆磨床外圆磨床外圆磨床外圆磨床精密外圆磨精密外圆磨精密外圆磨精密外圆磨床床床床内圆磨内圆磨内圆磨内圆磨床床床床刻度值刻度值刻度值刻度值0.050.050.020.020.010.010.0050.0050

22、.0020.0020.0020.002表表5.3 不同机床控制切深机构的刻度不同机床控制切深机构的刻度值mm使得磨粒可以以使得磨粒可以以较锋利的刃口利的刃口对工件工件进展切削。展切削。 3 3径向分力径向分力径向分力径向分力 较较较较大大大大4 4磨削温度高磨削温度高磨削温度高磨削温度高 磨削磨削时的切削力同的切削力同车削一削一样，也可以分解，也可以分解为三个相三个相互垂直的分力互垂直的分力 工件材料工件材料工件材料工件材料普通普通普通普通钢钢淬硬淬硬淬硬淬硬钢钢铸钢铸钢F Fn n/F/Ft t1.61.61.91.91.91.92.62.62.72.73.23.2F Fa a/F/Ft t

23、0.10.10.20.2高的切削速度高的切削速度 负前角切削前角切削 缘由由5.3.2 磨削运动和磨削要素磨削运动和磨削要素一、磨削运一、磨削运一、磨削运一、磨削运动动1) 主运主运动砂砂轮的旋的旋转运运动是主运是主运动，砂，砂轮外外圆的的线速度即主运速度即主运动速度速度 m/s (5.1)式中式中 d0 砂砂轮直径直径mm； n0砂砂轮转速速r/s。3) 轴轴向向进给进给运运动动2) 径向径向进给进给运运动动用径向用径向进给量量r表示。表示。(亦称磨削深度亦称磨削深度ap) r指任指任务台每双台每双单行程内工件相行程内工件相对于砂于砂轮径径向挪向挪动的的间隔，隔，单位位为mm/dstr， 普

24、通情况下，普通情况下， r =0.0050.02mm/dstr， 用用轴向向进给量量a表示。表示。(亦称磨削深度亦称磨削深度ap) 指工件每一指工件每一转或任或任务台每一次行程，工件相台每一次行程，工件相对砂砂轮的的轴向挪向挪动的的间隔。隔。 普通情况下普通情况下a =(0.20.8)B，B为砂砂轮宽度，度，单位位为mm； a的的单位，位，圆磨磨为mm/r，平磨，平磨为mm/str。 4) 圆圆周周进给进给运运动动即工件外即工件外圆的的线速度速度vw 式中式中 dw 工件直径工件直径mm; nw工件工件转速速r/s。外外圆磨削磨削时 m/s (5.2) 二、磨削要素二、磨削要素二、磨削要素二、

25、磨削要素1) 磨削磨削时时金属切削率金属切削率每秒每秒钟金属切除量亦称金属切除量亦称为切除率切除率 每秒每秒钟内砂内砂轮每每1mm1mm宽度所切除的金属量。那么称度所切除的金属量。那么称为单位砂位砂轮宽度切除率，以度切除率，以ZQZQ表示表示mm3/smm (5.4) mm3/s (5.3)2) 砂砂轮轮与工件加工外表的接触弧与工件加工外表的接触弧长长 影响同影响同时参与磨削的磨粒数目及磨粒参与磨削的磨粒数目及磨粒负荷荷 影响磨屑的包容和排除及冷却条件的改善影响磨屑的包容和排除及冷却条件的改善 由推由推导可知平面磨削可知平面磨削时的接触弧的的接触弧的长度度为 mm (5.5)3) 砂砂轮轮等效

26、直径等效直径接触弧接触弧长相等相等时外外圆或内或内圆砂砂轮直径直径换算算成假想的平面磨削成假想的平面磨削时的砂的砂轮直径。直径。 意意义：假：假设砂砂轮等效直径一等效直径一样，那么外，那么外圆内内圆磨削和平面磨削磨削和平面磨削时的接触弧的接触弧长相等相等 外外圆磨削磨削时的砂的砂轮等效直径等效直径为 (5.6)内内圆磨削磨削时的砂的砂轮等效直径等效直径为 (5.7)磨削方式磨削方式磨削方式磨削方式外圆磨削外圆磨削外圆磨削外圆磨削平面磨削平面磨削平面磨削平面磨削内圆磨削内圆磨削内圆磨削内圆磨削径向进给量（即背吃刀量）径向进给量（即背吃刀量）径向进给量（即背吃刀量）径向进给量（即背吃刀量） a a

27、p p （mm）252525252525砂轮直径砂轮直径砂轮直径砂轮直径 d d0 0 （）（）（）（）400400400400400400工作直径工作直径工作直径工作直径 d dww （）（）（）（）200200550550砂轮等效直径砂轮等效直径砂轮等效直径砂轮等效直径d dsese (mm)(mm)13313340040014671467接触弧长度接触弧长度接触弧长度接触弧长度 l lc c （ mm）1.81.810103 33.33.310103 36610103 3接触时间接触时间接触时间接触时间 （s s）45.645.61010-6-680801010-6-6150150101

28、0-6-6表表5.4 5.4 几种磨削方式的等效直径和接触弧长几种磨削方式的等效直径和接触弧长接触弧接触弧长以内以内圆磨削磨削为最大，平面磨削次之，外最大，平面磨削次之，外圆磨削最小。磨削最小。 内内圆磨削的砂磨削的砂轮耐用度最大，平面磨削次之，外耐用度最大，平面磨削次之，外圆磨削最小。磨削最小。 结论结论因此因此因此因此4) 单单个磨粒的磨削厚度个磨粒的磨削厚度意意义：磨削厚度大小：磨削厚度大小对磨削力、磨削温度、磨削外表磨削力、磨削温度、磨削外表质量和砂量和砂轮的磨的磨损产生很大影响。生很大影响。 端面磨削端面磨削时每个磨粒的最大切削厚度每个磨粒的最大切削厚度为 (5.8)(5.8) 式中

29、式中m m为砂砂轮每每mmmm圆周周长度上的磨粒数度上的磨粒数mm-1mm-1 外外圆磨削磨削时每个磨粒的最大切削厚度每个磨粒的最大切削厚度为 (5.9)(5.9) 式中式中为砂砂轮角速度角速度 工件速度工件速度vw，轴向向进给量量fa和径向和径向进给量量fr添加添加时，hDgmax将添加；砂将添加；砂轮速度速度vc、砂、砂轮直径直径d0和砂和砂轮宽度度B增大增大时， hDgmax将减小；砂将减小；砂轮磨粒越磨粒越细，m就越大，就越大， hDgmax减小。减小。结论结论 单个磨粒的切削厚度加大个磨粒的切削厚度加大时，作用在磨粒上的切削力，作用在磨粒上的切削力也增大，将影响砂也增大，将影响砂轮磨

30、磨损、磨削温度及被加工零件的外表、磨削温度及被加工零件的外表质量。量。因此因此因此因此5.3.3 磨削过程磨削过程一、磨屑的构成一、磨屑的构成一、磨屑的构成一、磨屑的构成过过程程程程 磨削磨削时，工件外表被砂，工件外表被砂轮滑擦、刻划以及砂滑擦、刻划以及砂轮外表比外表比较锋利且凸出的磨粒切削构成磨屑，其切削利且凸出的磨粒切削构成磨屑，其切削过程大致可分程大致可分为三个三个环节(如如图5.4)。 结论：砂：砂轮的磨削的磨削过程，程，实践上就是切削、刻划践上就是切削、刻划和滑擦三种作用的和滑擦三种作用的综合。合。 磨屑尺寸磨屑尺寸细小而外形各异。有小而外形各异。有带状切屑、状切屑、节状切屑和一状切

31、屑和一些熔化后些熔化后烧尽了的切屑灰烬，尽了的切屑灰烬，还有金属微有金属微尘等。等。 二、磨削二、磨削二、磨削二、磨削阶阶段段段段1 初磨初磨阶阶段段2 稳稳定定阶阶段段3 清磨清磨阶阶段段 由于机床、工件、由于机床、工件、夹具工具工艺系系统的的弹性性变形，形，实践磨践磨削深度小于径向削深度小于径向进给量量 当系当系统弹性性变形到达一定程度后，形到达一定程度后，继续进给时，其，其实践磨削深度根本上等于径向践磨削深度根本上等于径向进给量。量。 由于工由于工艺系系统的的弹性性变形逐形逐渐恢复，使恢复，使实践磨削深践磨削深度大于零。度大于零。 要提高消要提高消费率，率，应缩短初磨短初磨阶段和段和稳定

32、定阶段。要提高段。要提高外表外表质量必需量必需坚持适当的清磨持适当的清磨进给次数和清磨次数和清磨时间。结论结论图图5.6 磨削过程的三个阶段磨削过程的三个阶段5.4 磨削力及功率磨削力及功率图5.7 磨削的受力情况磨削的受力情况5.4.1 磨粒的受力情况磨粒的受力情况# 磨粒切削磨粒切削时，作用在磨粒上的力可以分解成两个分力即，作用在磨粒上的力可以分解成两个分力即法向力法向力Fn和切向力和切向力Ft。并。并为结合合剂桥上的上的结合力所平衡，合力所平衡，如如图5.7所示。所示。 磨粒所接受的合力磨粒所接受的合力FR与与结合合剂桥上抗力上抗力FR的合力不的合力不一定在同一平面内；因此，有能一定在同

33、一平面内；因此，有能够产生力矩生力矩M，使磨粒零，使磨粒零落；落； 磨粒本身遭到剪力也能磨粒本身遭到剪力也能够崩裂。崩裂。磨粒所受的磨粒所受的应力决力决议于受力的于受力的强弱，它与切削截面弱，它与切削截面积、工件、工件资料性料性质等磨削条件有关；受力的等磨削条件有关；受力的频率那率那么与砂么与砂轮转速有关速有关结论结论5.4.2 磨粒的负前角磨削对磨削力的影响磨粒的负前角磨削对磨削力的影响 用用负前角硬前角硬质合金刀具模合金刀具模拟磨粒，磨粒，对含少含少许锰、铬、镍的低碳的低碳钢，在，在ap=0.010.025mm，切削速度，切削速度v=200600m/min时，金属流，金属流动情况表示如情况

34、表示如图5.8所示。所示。 由于磨粒具有由于磨粒具有负前角，刃端具有前角，刃端具有值，而切削厚度又，而切削厚度又很薄，故磨粒很薄，故磨粒对工件的切削条件很差。工件的切削条件很差。实践上是滑擦、刻践上是滑擦、刻划、划、产生指向工件表生指向工件表层的很大的塑性的很大的塑性变形区。到一定温度形区。到一定温度后，才构成切屑沿前刀面流出后，才构成切屑沿前刀面流出 结论结论模模模模拟实验拟实验：图图5.8 负前角切削时的金属流动负前角切削时的金属流动 金属流分金属流分为两路两路 一路一路进入刀具下面入刀具下面一路沿前刀面上升而成一路沿前刀面上升而成为切屑切屑1.不断到不断到-75的前角，刀具仍可切出切屑来

35、。的前角，刀具仍可切出切屑来。2.在在-85前角前角时，刀具就，刀具就仅仅擦擦过和刻划工件，和刻划工件， 图图5.9 负前角与切削力的关系负前角与切削力的关系 前角前角为负值时，法向力，法向力Fn均大于切向力均大于切向力Ft,尤以尤以o=-50之之后后为甚，甚，Fn/Ft=15左右。左右。 5.4.3 砂轮上的磨削力砂轮上的磨削力也可以磨削力分解成也可以磨削力分解成x方向和方向和y方向的分力方向的分力Fx,Fy。 Fy可用以可用以计算算进给功率；功率； Fx那么是那么是设计机床床身和箱体的重要数据。机床床身和箱体的重要数据。可以把磨削力分解可以把磨削力分解为径向力径向力Fn和切向力和切向力Ft

36、 图图5.10 磨削力磨削力(a)外圆圆磨外圆圆磨 (b)切入磨切入磨 (c)平面磨平面磨 (d)端面磨端面磨工件材料工件材料工件材料工件材料普通普通普通普通钢钢淬硬淬硬淬硬淬硬钢钢铸钢铸钢1.61.61.91.91.91.92.62.62.72.73.23.20.10.10.20.2表表5.5 磨削分力的比值磨削分力的比值阐阐明明明明资料硬度高料硬度高时，比，比值大些大些 表中表中Fa为轴向切削分力向切削分力 5.4.4 磨削力对磨削过程的影响磨削力对磨削过程的影响成形磨削成形磨削时的磨削力的磨削力Fn、Ft与磨削用量与磨削用量ap、vf的关系的关系 ap添加添加时，Fn及及Ft均添加；均添

37、加；vf添加添加时，Fn及及Ft均有所减小均有所减小 工件速度工件速度vw与平均接触与平均接触压力力p 和比磨削能和比磨削能uc 的关系的关系磨削力与磨削磨削力与磨削时间tc 的关系的关系 磨削力随着磨削磨削力随着磨削时间tc的延伸而不断增大的延伸而不断增大磨下单位体积金属时所耗费的磨下单位体积金属时所耗费的能量称为比磨削能能量称为比磨削能 图图5.11 成形磨削时的磨削力与磨削用量的关系成形磨削时的磨削力与磨削用量的关系 砂砂轮：WA80K10V，工件：中碳，工件：中碳钢；单位位宽度磨除度磨除率：率：Z=4mm/mms；修整速比：；修整速比： qd=0.5；砂；砂轮速度：速度：vc =30m

38、m/s；砂；砂轮半半锥角角=60 图图5.12 vw与与p及及uc的关的关系系砂轮粒度：砂轮粒度：30，磨削深度：，磨削深度：ap=0.025mm 精精细磨磨削削时的比磨的比磨削能能削能能够为车削削时的的“比切削能比切削能 的的2030倍倍 5.4.5 磨削功率耗费磨削功率耗费功率耗功率耗费很大很大主运主运动所耗所耗费的功率的功率为Pm国国际为Pc kW (5.10) 式中式中Ft砂砂轮的切向力的切向力N； vs砂砂轮线速度速度m/s。砂砂轮硬度硬度较高高时，功率耗，功率耗费大些；大些；同一种工件同一种工件资料的硬度料的硬度较高高时，功率耗，功率耗费小些小些 结论结论5.5 磨削温度磨削温度磨

39、磨削削外外表表的的热损伤 表现为表现为热裂裂纹 热变形形剩余剩余应力力 精度差精度差5.5.1 磨削热的来源磨削热的来源磨磨削削时耗耗费能能量量滑擦能滑擦能刻划能刻划能切屑构成能切屑构成能 剪切能剪切能 (75% 左右左右)摩擦能摩擦能 (25%左右左右) 接近于工件接近于工件金属的熔化金属的熔化能能有有45%45%55%55%传入入工件工件 有有75%左右左右传入工入工件件 有有69%69%左右左右传入工件入工件 5.5.2 磨削温度的影响要素磨削温度的影响要素 图图5.13 磨粒与工件磨粒与工件 图5.14磨粒切削刃附近工件外表温度分析磨粒切削刃附近工件外表温度分析 由于切屑构成及刻划引起

40、的温度由于切屑构成及刻划引起的温度变化化 磨磨粒与粒与工件摩擦工件摩擦时引起的温度引起的温度变化化 +两者的叠加两者的叠加图图5.13中的中的A点与图点与图5.14的的A点相对应。点相对应。 由于磨粒的由于磨粒的负前角前角绝对值很大，在剪切面很大，在剪切面ABAB附近的金附近的金属只需在很高的温度下，当属只需在很高的温度下，当资料具有很大的塑性，即在高料具有很大的塑性，即在高温粘性温粘性塑性塑性Viscous-PlasticViscous-Plastic变外形状下才干朝前外形状下才干朝前刀面上流出而成刀面上流出而成为切屑。切屑。 上两上两图对应分析分析得出得出结论因此因此因此因此 单颗磨粒的切

41、削温度磨粒的切削温度经常到达了金属的熔点。常到达了金属的熔点。实验研研讨指出：指出：对于每一种金属于每一种金属资料，其磨屑构成的温度是料，其磨屑构成的温度是一个常数一个常数( (碳碳钢是是15001500，钛合金是合金是1650)1650)在如此高温下在如此高温下的磨屑，当的磨屑，当飞出磨削区后，就往往在空气中出磨削区后，就往往在空气中剧烈熄烈熄灭或或氧化而迸氧化而迸发火花。火花。 5.5.3 5.5.3 磨削温度对工件外表的影响磨削温度对工件外表的影响磨削温度对工件外表的影响磨削温度对工件外表的影响 表如今表如今表如今表如今工件外表工件外表烧伤加工外表的剩余加工外表的剩余应力力外表粗糙度外表

42、粗糙度 三三个个方方面面一工件外表一工件外表一工件外表一工件外表烧伤烧伤 由于磨削时产生高温，使工件由于磨削时产生高温，使工件加工外表的金属组织发生相变，其加工外表的金属组织发生相变，其硬度和塑性等发生变化，这种表层硬度和塑性等发生变化，这种表层蜕变的景象蜕变的景象 烧伤的外表呈黄褐色或黑色，它是工的外表呈黄褐色或黑色，它是工件外表在高温下构成的氧化膜，件外表在高温下构成的氧化膜， 回火回火烧伤二次淬火二次淬火烧伤 外表会外表会变软，随后被工件深，随后被工件深处较冷的基体淬硬而得到冷的基体淬硬而得到马氏体硬氏体硬层 砂砂轮上磨上磨损面面积超越超越总任任务面面积的的4%4%时，就会出，就会出现烧

43、伤。 工件外表工件外表烧伤的表征是磨削力添加、砂的表征是磨削力添加、砂轮磨磨损率添加和加工外表率添加和加工外表质量量变差。外表差。外表烧伤损坏了零件表坏了零件表层组织，影响零件的，影响零件的质量和量和寿命。寿命。 减小和防止减小和防止烧伤的主要措施是：减小磨的主要措施是：减小磨削削过程中程中热量的量的产生和加速生和加速热量的分量的分发；正；正确确选择砂砂轮，以及，以及坚持砂持砂轮良好的切削性能；良好的切削性能；选择合理切削用量；采用好的切削液及正确合理切削用量；采用好的切削液及正确的光滑方法。的光滑方法。二加工外表的剩余二加工外表的剩余二加工外表的剩余二加工外表的剩余应应力力力力 剩余拉应力剩

44、余拉应力 剩余压应力剩余压应力 可提高零件的疲可提高零件的疲劳强度和耐磨性度和耐磨性 使零件外表使零件外表翘曲，曲，强度降低度降低, ,甚至会甚至会产生裂生裂纹 低的工件速度、硬而低的工件速度、硬而钝的砂的砂轮、干磨或用水溶性乳、干磨或用水溶性乳化液磨削，高的切入化液磨削，高的切入进给率和高的砂率和高的砂轮外表速度。外表速度。 导导致要素致要素致要素致要素最主要的控制方法是：最主要的控制方法是：最主要的控制方法是：最主要的控制方法是：采用切削液。采用切削液。采用切削液。采用切削液。5.6 砂砂轮的磨的磨损与砂与砂轮的修整的修整 破碎磨破碎磨损 5.6.15.6.1砂轮的磨损砂轮的磨损砂轮的磨损

45、砂轮的磨损 磨耗磨磨耗磨损磨粒一层一层被磨掉磨粒一层一层被磨掉 磨粒的破碎或者结合剂的破碎磨粒的破碎或者结合剂的破碎 耗耗费砂砂轮的分量的分量较大大 对砂砂轮影响影响较大大 砂砂轮磨磨损后会使磨削效率降低，磨削外表后会使磨削效率降低，磨削外表质量下降；同量下降；同时发生振生振动和噪声，和噪声，应及及时修整。修整。 磨削种磨削种类类外圆磨外圆磨内圆磨内圆磨平面磨平面磨成型磨成型磨耐用度耐用度s s120024006001500600表表5.6 砂砂轮常用合理耐用度常用合理耐用度值精磨精磨时，耐用度可用磨削出的工件数目来表示，耐用度可用磨削出的工件数目来表示 砂轮耐用度砂轮耐用度 砂砂轮相相邻两次

46、修整两次修整间的加工的加工时间，用秒来表示用秒来表示 5.6.2 5.6.2 砂轮的的修整砂轮的的修整砂轮的的修整砂轮的的修整 三三类修修整整工工具具本身不作旋转本身不作旋转 ad普通用普通用0.0050.1mm,轴向向进给fa可用可用0.050.4mm。 钢的或硬质合金的挤压轮钢的或硬质合金的挤压轮 砂轮与挤压轮没有相对速度砂轮与挤压轮没有相对速度 本身作回转运动或直线运动本身作回转运动或直线运动 对机床构造和刚度有较严厉要求对机床构造和刚度有较严厉要求 图图5.17 用金刚石笔修整砂轮用金刚石笔修整砂轮 a)三个三个调理量子力学理量子力学 b)四个四个调理量理量 图图5.18 金刚石滚轮的

47、修整方式金刚石滚轮的修整方式 a)滚轮外形与工件外形一样滚轮外形与工件外形一样 b)用滚轮作用滚轮作仿形修整仿形修整 图图5.19 成形砂轮的修整成形砂轮的修整5.7 先先进磨削方法磨削方法简介介 目的目的目的目的 提高效率提高效率高速磨削高速磨削强力磨削强力磨削砂带磨削砂带磨削 常常用用 5.7.1 5.7.1 高速磨削高速磨削高速磨削高速磨削 高速磨削高速磨削高速磨削高速磨削砂轮线速度高于砂轮线速度高于45m/s45m/s的磨削的磨削普通为普通为505060m/s 60m/s 特点特点特点特点2.2.单位位时间磨除量可以添加磨除量可以添加 1.1.磨粒的当量切削厚度变薄磨粒的当量切削厚度变

48、薄 磨粒的磨粒的负荷减荷减轻，砂，砂轮耐用度提耐用度提请； 磨削外表粗糙度减小；磨削外表粗糙度减小； 法向磨削力减小，工件法向磨削力减小，工件精度可精度可较高。高。 本卷本卷本卷本卷须须知知知知 砂砂轮主主轴转速必需随速必需随线速度的提高而相速度的提高而相应提高，提高，砂砂轮传动系系统功率必需足功率必需足够，机床，机床刚性必需足性必需足够，并，并留意减小振留意减小振动； 砂砂轮速度必需足速度必需足够，保，保证在高速旋在高速旋转下不会破下不会破裂；除裂；除应经过静平衡静平衡实验外，最好采用砂外，最好采用砂轮动平衡安平衡安装；砂装；砂轮必需有适当的防必需有适当的防护罩；罩； 必需具有良好的冷却条件

49、，有效的排屑安装，必需具有良好的冷却条件，有效的排屑安装，并留意防止切削液并留意防止切削液飞溅。 5.7.2 5.7.2 强力磨削强力磨削强力磨削强力磨削 又叫大切深又叫大切深缓进给磨削磨削 以以较大的切削深度可达大的切削深度可达30mm30mm或更多一些和或更多一些和很低的任很低的任务台台进给速度速度3 3300mm/min300mm/min磨削工件，磨削工件，经一次或数次走刀即可磨到所要求的尺寸外形精度一次或数次走刀即可磨到所要求的尺寸外形精度. . 适于磨削高硬度高适于磨削高硬度高韧性的性的资料如耐料如耐热合金、不合金、不锈钢、高速、高速钢等的型面和沟槽。等的型面和沟槽。 5.7.35.7.3砂带磨削砂带磨削砂带磨削砂带磨削 机械效率机械效率为96%96%在机床中在机床中处于于领先位置先位置 适用适用适用适用特点特点特点特点用于粗磨用于粗磨钢锭、钢板、磨削板、磨削难加工加工资料和料和难加工型面，加工型面，特特别是磨削大尺寸薄板、是磨削大尺寸薄板、长径比大的外径比大的外圆和内孔直和内孔直径径25mm25mm以上、薄壁件和复以上、薄壁件和复杂型面更型面更为优越。越。 组组成成成成 砂砂带、接触、接触轮、张紧轮、支承、支承轮或任或任务台台 图图5.20 砂带磨削砂带磨削 小结小结