八磨削与砂轮小武----磨削用量.doc

教学单元教学单元 1 磨削与砂轮磨削与砂轮8-1任务引入见图 8-1 所示为某公司生产的 40Cr 输出轴零件图，请仔细分析零件的表面粗糙度要求，零件的哪些表面需要磨削？砂轮的结构类型和参数应该如何选择？8-2相关知识磨削加工是用磨料磨具（如砂轮、砂带、油石、研磨剂等）为工具在磨床上进行切削的一种加工方法，常用于精加工和超精加工，也可用于荒加工和粗加工等磨削加工生产效率高，应用范围很广，可加工外圆面、内孔、平面、螺纹、齿轮、花键、导轨和成形面，还可刃磨刀具和切断等不仅能加工一般材料，如钢、铸铁等，还可加工一般刀具难以加工的材料，如淬火钢、硬质合金钢、陶瓷、玻璃及石材等其加工精度可达 IT6～IT4，表面粗糙度可达Ra0.8～0.02μm8-2-1磨削方法磨削过程就是砂轮表面上的磨粒对工件表面的切削、划沟和滑擦的综合作用过程砂轮表面上的磨粒在高速、高温与高压下，逐渐磨损而钝化钝化磨粒的切削能力急剧下降，如果继续磨削，作用在磨粒上的切削力将不断增大当此力超过磨粒的极限强度时，磨粒就会破碎，形成新的锋利棱角进行磨削当此力超过砂轮结合剂的黏结强度时，钝化磨粒就会自行脱落，使砂轮表面露出一层新鲜锋利的磨粒，从而使磨削加工能够继续进行。

一、外圆磨削一、外圆磨削外圆磨削可以在普通外圆磨床或万能外圆磨床上进行，也可在无心磨床上进行，通常作为半精车后的精加工外圆磨削的方法一般有四种：纵磨法、横磨法、深磨法和无心外圆磨法1．纵磨法．纵磨法磨削时，工件作圆周进给运动，同时随工作台作纵向进给运动，使砂轮能磨出全部表面每一纵向行程或往复行程结束后，砂轮作一次横向进给，把磨削余量逐渐磨去（图 8-1） 采用纵磨法，砂轮全宽上各处磨粒的工作情况是不同的处于纵向进给方向前部的磨粒，担负主要的切削工作；而后部的磨粒，主要起磨光作用由于没有充分发挥后面部分磨粒的切削能力，所以磨削效率较低但由于后面部分磨粒的磨光作用，工件上残留面积大大减少，表面粗糙度较小为了保证工件两端的加工精度，砂轮应越出工件磨削面 1/3～1/2 的砂轮宽度另外，纵磨时磨削深度小，磨削力小，散热条件好，磨削温度低，而且精磨到最后可作几次无横向进绘的光磨，能逐步消除由于机床、工件、夹具弹性变形而产生的误差，所以磨削精度较高纵磨法是常见用的一种磨削方法，可以磨削很长的表面，磨削质量好特别在单件、小批生产以及精磨时，一般都采用这种方法2．横磨法（切入磨法）．横磨法（切入磨法）采用横磨法，工件无纵向进给运动。

采用一个比需要磨削的表面还要宽一些（或与磨削表面一样宽）的砂轮以很慢的送给速度向工件横向进给，直到磨掉全部加工余量（图 8-2） 采用横磨法，砂轮全宽上各处磨粒的切削能力都能充分发挥，磨削效率较高但因工件相对砂轮无纵向运动，相当于成形磨削，当砂轮因修整不好，磨损不均，外形不正确时，砂轮的形状误差直接影响到工件的形状精度另外，因砂轮与工件的接触宽度大，因而磨削力大、磨削温度高所以，工件刚性一定要好，而且要勤修整砂轮和供给充分的切削液横磨法主要用于磨削长度较短的外圆表面以及两边都有台阶的轴径图 8-1 纵磨法 图 8-2 横磨法3．深磨法．深磨法这种磨削法的特点是全都磨削余量（直径上一般为 0.2～0.6mm）在一次纵走刀中磨去磨削时工件圆周进给速度和纵向送给速度都很慢，砂轮前端修整成阶梯形（图 8-3a）或锥形（图 8-3b） 修整砂轮时，最大直径的外圆要修整得很精细，因为它起精磨作用；其他阶梯修整得粗糙些，第一台阶深度应大于第二台阶这样，相当于把整个余量分配给粗磨、半精磨与精磨深磨法的生产率约比纵磨法高一倍，能达到 IT6 级公差等级，表面粗糙度的 Ra值在0.4～0.8μm 之间。

但修整砂轮较复杂，只适于大批、大量生产，磨削允许砂轮越出被加工面两端较大距离的工件a） b）图 8-3 深磨法 a）阶梯砂轮 b）锥形砂轮4．无心外圆磨削法．无心外圆磨削法无心外圆磨的加工原理如图 8-4 所示工件放在磨削砂轮和导轮之间，下方有一托板磨削砂轮（也称为工作砂轮）旋转起切削作用，导轮是磨粒极细的橡胶结合剂砂轮工件与导轮之间的摩擦力较大，从而使工件以接近于导轮的线速度回转为了使工件定位稳定，并与导轮有足够的摩擦力矩，必须把导轮与工件接触部位修整成直线因此，导轮圆周表面为双曲线回转面无心外圆磨削在无心外圆磨床上进行无心外圆磨床生产率很高，但调整复杂；不能校正套类零件孔与外圆的同轴度误差；不能磨削具有较长轴向沟槽的零件，以防外圆产生较大的圆度误差因此，无心外圆磨削多用于细长光轴、轴销和小套等零件的成批、大量生产5.选择轴类零件磨削步骤的原则磨削轴类零件时，常常不是只磨削一个表面，而是要磨削好好几个表面这就有必要选择磨削步骤，也就是要考虑哪一个表面先磨削，哪一个表面后磨削生产实践经验告诉我们，这是一个非常重要的工作，它是决定工件质量和加工经济性的重要因素之一。

同样一个零件，磨削步骤不同，得到的加工精度常常会不一样，甚至由于磨削步骤选择得不合理而使工件报废因此在磨削加工前，必须根据工件的结构、精度要求、加工设备的情况以及其他条件，慎重选择一个比较合理的磨削步骤，以便在保证加工质量的前提下，尽量提高生产效率选择轴类零件的磨削步骤时，可以按照下列原则进行：(1)根据工件加工批量的大小、结构的复杂程度、尺寸的大小、精度要求的高低、机床设备情况等，磨削时可以有两种不同的加工原则：工序集中原则和工序分散原则工序集中是把第一个工件全部磨削好或磨好大部分表面后，再磨第二、三……个工件工序分散原则是先磨削全部工件的一个（或少数几个）表面，然后再磨削全部工件的第二、三、……个表面采用工序集中原则的优点是：可以减少装夹次数，各加工表面间的相互位置精度比较容易保证采用工序分散原则的主要优点是：不需要调整砂轮横向位置；操作简单；磨削要求不同的各个表面时，可以选择最合适的砂轮和采用最有利的修整用量一般说来，当工件批量较小、尺寸较大、加工表面相互位置精度要求较高时，应采用工序集中原则；反之，应采用工序分散原则2)磨削精度要求较高的零件，通常要分粗磨和精磨两个阶段当精度、表面粗糙度要求很高时，则要分粗磨、半精磨、精磨三个阶段。

一般的规则是：先粗磨零件上的各个表面，要求低的表面可直接磨到图纸上要求的尺寸，要求高的表面应留精磨余量；只有当全部表面进行粗磨之后，才进行精磨，要求最高的表面应放在最后精磨磨削过程中，划分粗磨和精磨的目的是：1）提高生产效率 磨削的初始阶段，加工余量大，对加工精度和表面粗糙度要求不高，因而可使用粒度较粗或修整得比较粗糙的砂轮，用较大的磨削深度和纵向进给量进行粗磨，以提高加工效率，同时为精磨做好准备精磨时，要用粒度较细或修整得比较细的砂轮，以较小的磨削深度和纵向进给量进行磨削，是使工件达到所要求的精度和表面粗糙度因此把磨削过程划分为粗磨、精磨两个阶段，既可以提高效率，又能保证加工质量2）保证加工质量 由于磨削时会产生大量磨削热，可能使工件产生变形粗磨时产生的磨削热多，工件的变形较大如果把工件的某一表面一开始就磨到最后的精度要求，则这个表面由于磨削其他表面而引起热变形时，就会失去原来的精度精磨时虽然也会产生磨削热，但由于磨削用量小，热变形也小，对加工精度影响极微小另外，在磨削过程中，中心孔会磨损，而使它与顶尖的接触情况发生变化，影响工件旋转轴线的位置粗磨时，磨削力大，中心孔磨损快，如果把一个表面全部磨削好后再磨另一个表面，就可能由于旋转轴线发生某些变动而使两个表面不同心。

3）为其它工序作准备 结构复杂要求又高的零件，如机床主轴等，为了保证质量，有些工序（如铣键槽、车螺纹、氮化处理、高频淬火等）通常在粗磨后进行，然后再进行精磨以达到最后的精度要求4）合理使用机床 大批、大量生产中，粗磨、精磨可在不同的磨床上进行例如粗磨在动力大、精度不太高的磨床上进行，精磨在精度较高的磨床上进行这样做可以延长精密机床的使用寿命3)精度要求很高的零件，如磨床的砂轮主轴等，为了消除内应力，减少使用过程中的变形，粗磨以后要进行人工时效处理4)磨削第一个工件时，应从长度最长的一个表面开始，以便使工作台调整得比较准确，减少锥度误差对于淬火工件，从长度最大的表面磨起还可以容易发现淬火变形是否过大，以便及时进行校直如果先磨其他表面后，再磨长的表面，这时如发现工件变形太大，就会因无法纠正而造成废品5)同轴度要求很高的外圆面，尽可能在一次装夹中精磨完毕，以保证加工精度如必须分几次装夹进行磨削时，应特别注意中心孔的质量和清洁工作6)磨削圆锥面时，要转动工作台，所以通常分为独立的工序进行7)对于台阶端面，如果台阶旁边的外圆面不分粗磨、精磨两个阶段，可以在精磨好外圆后磨削；如果外圆面分粗磨、精磨两个阶段，则在粗磨或半精磨外圆后磨削。

6.典型轴类零件的磨削方法阶梯轴是轴类零件中最常见的一种对于这种工件应按上面讲过的原则选择适当的磨削步骤，以保证加工质量现举一实例说明如何运用这些原则来具体选择工件的磨削步骤零件名称：砂轮箱主轴 材料：9Mn2V主要技术要求：1）两个 Φ65 轴颈的圆度不大于 0.002mm；应标注圆度在图上 2）Φ83mm 台阶两端面的不垂直度误差应在 0.005mm 之内；3）1:5圆锥面的跳动不大于 0.003mm；取消标注圆度在图上 4）1:5 圆锥面用涂色法检查，接触面应均匀，在三条母线的全长上不少于 60%； 5）热处理：除两端螺纹外，其余部分淬硬至 HRC55~60主要技术要求：1）1:5 圆锥面用涂色法检查，接触面应均匀，在三条母线的全长上不少于 60%； 2）热处理：除两端螺纹外，其余部分淬硬至HRC55～60图 8-4 砂轮箱主轴磨削步骤：1）粗磨 mm 和mm 到mm，表面粗糙度 Ra1.6~0.80 0.10650 0.02650.25 0.20652）人工时效处理3）车螺纹，修正中心孔4）磨 Φ83mm 到尺寸，磨两端mm 至mm，磨台肩端面至要0 0.10650.05 0.1065求，半精磨两端mm 至mm，表面粗糙度 Ra0.8~0.4。

0 0.02650.05 0.03655）粗磨两端 1:5 圆锥面，留余量 0.03~0.05mm，表面粗糙度 Ra0.8~0.46）精磨两端圆锥面至要求在工作台上装一千分表，分别检查两端圆锥面的径向跳动（检查时如果用头架带动工件旋转，应把夹头松开，相对工件转动 180°后在夹紧） 7）精磨两端mm 至mm，表面粗糙度 Ra0.2（注意：磨削结0 0.02650 0.0165束前应作适当次数的“光磨”行程，磨削时冷却液要充分） ，按图纸要求，检验锥度、椭圆度和外圆径向跳动，合格后拆下8）超精磨两端mm 至最后要求0 0.0265二、内圆磨削二、内圆磨削内圆磨削除了在普通内圆磨床（图 8-6）或万能外圆磨床上进行外，对大型薄壁零件，还可采用无心内圆磨削（图 8-7） ；对重量大、形状不对称的零件，可采用行星式内圆磨削（图 8-8） ，此时工件外圆应先经过精加工内圆磨削由于砂轮轴刚性差，一般都采用纵磨法只有孔径较大，磨削长度较短的特殊情况下，内圆磨削才采用横磨法图 8-5 无心外圆磨a） b） c）图 8-6 普通内圆磨床磨削 a）纵磨法磨内孔 b）切入法磨内孔 c）磨端面图 8-7 无心内圆磨削 1—滚轮 2—压紧轮 3—导轮 4—工件图 8-8 行星式内圆磨削与磨外圆磨削相比，内圆磨削有以下一些特点：⑴磨内圆时，受工件孔径的限制，只能采用较小直径的砂轮。

如砂轮线速度一样的话，内圆磨的砂轮转速要比外圆磨的提高 10～20 倍，。