05第五章-磨削[共59页].ppt

1 15.1 砂砂 轮轮2 23 35.1.1 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：一般含杂质多，质地不匀；天一般含杂质多，质地不匀；天然金刚石虽好，但价格昂贵然金刚石虽好，但价格昂贵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氧化物系氧化物系:主要成分为主要成分为Al2O3碳化物系碳化物系:以碳化硅、碳化硼为基体，以碳化硅、碳化硼为基体，添加的金属元素添加的金属元素 超硬磨料系超硬磨料系:主要有人造金刚石主要有人造金刚石和立方氮化硼和立方氮化硼4 4表表5-1砂轮特性及用途选择砂轮特性及用途选择1 1磨料磨料5 55.1.2 粒度粒度 表示磨料颗粒的大小表示磨料颗粒的大小1一般磨粒一般磨粒粒度号粒度号-磨粒刚好可通过的筛网每磨粒刚好可通过的筛网每英寸长度上（英寸长度上（25.4mm）上的孔眼）上的孔眼数单位称为数单位称为“目目”粒度号越大，磨粒的实际尺寸越小粒度号越大，磨粒的实际尺寸越小 6 6表表5-1 砂轮特性及用途选择砂轮特性及用途选择2 2粒度粒度7 75.1.3 结合剂结合剂把磨粒固结成磨具的材料把磨粒固结成磨具的材料陶瓷（陶瓷（陶瓷（陶瓷（A A）2.2.树脂（树脂（树脂（树脂（S S）4.4.青铜（青铜（青铜（青铜（）3.3.橡胶（橡胶（橡胶（橡胶（X X）耐热、耐蚀、耐潮、气孔率大、保持廓形好，最耐热、耐蚀、耐潮、气孔率大、保持廓形好，最常用常用 。

但其性脆，韧性及弹性较差，不能承受但其性脆，韧性及弹性较差，不能承受侧面弯扭力，有宜用于切断砂轮侧面弯扭力，有宜用于切断砂轮 强度高、弹性好，很适用于切断、开槽等高速磨强度高、弹性好，很适用于切断、开槽等高速磨削但其耐热性、耐蚀性差、气孔率小，易糊塞、削但其耐热性、耐蚀性差、气孔率小，易糊塞、磨损快、易失去廓形磨损快、易失去廓形 比树脂有更好的弹性和硬度，可制造比树脂有更好的弹性和硬度，可制造0.1mm的的薄砂轮，使用于切断、开槽、无心磨的导轮薄砂轮，使用于切断、开槽、无心磨的导轮 抗张力强度高，型面保持性好，有一定韧性，但抗张力强度高，型面保持性好，有一定韧性，但自锐性差，主要用于制造金刚石砂轮，粗、精磨自锐性差，主要用于制造金刚石砂轮，粗、精磨硬质合金，以及磨削与切断光学玻璃、宝石、陶硬质合金，以及磨削与切断光学玻璃、宝石、陶瓷、半导体等材料瓷、半导体等材料 8 8表表5-1 砂轮特性及用途选择砂轮特性及用途选择3 3结合剂结合剂9 95.1.4 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，磨粒从砂轮表面脱落的难易程度在磨削力的作用下，磨粒从砂轮表面脱落的难易程度。

砂轮硬，磨粒较难脱落；砂轮软，磨粒容易脱落砂轮硬，磨粒较难脱落；砂轮软，磨粒容易脱落 砂轮组织较疏松，工件材料较硬，砂轮与工件磨削接触面较大，砂轮组织较疏松，工件材料较硬，砂轮与工件磨削接触面较大，砂轮气孔率较低时，需选用较软的砂轮砂轮气孔率较低时，需选用较软的砂轮半精磨与粗磨相比，树脂与陶瓷相比，选用的砂轮硬度低些半精磨与粗磨相比，树脂与陶瓷相比，选用的砂轮硬度低些1010表表5-1 砂轮特性及用途选择砂轮特性及用途选择4 4硬度硬度11115.1.5 砂轮的组织砂轮的组织砂轮结构的紧密或疏松程度砂轮结构的紧密或疏松程度用颗粒、结合剂和气孔三者体积的比例关系来表示用颗粒、结合剂和气孔三者体积的比例关系来表示 磨粒在砂轮体积中所占比例越大，砂轮的组织越紧密，磨粒在砂轮体积中所占比例越大，砂轮的组织越紧密，气孔越小；反之，组织疏松气孔越小；反之，组织疏松紧密类砂轮，气孔率小，使砂轮变硬，容屑空间小，容紧密类砂轮，气孔率小，使砂轮变硬，容屑空间小，容易被磨屑堵塞，磨削效率较低但可承受较大的磨削压易被磨屑堵塞，磨削效率较低但可承受较大的磨削压力，砂轮廓形可保持较久力，砂轮廓形可保持较久紧密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一般组织，一般磨削一般组织，一般磨削 磨粒占的比例越小，气孔越大，砂轮越不易被切屑堵塞，磨粒占的比例越小，气孔越大，砂轮越不易被切屑堵塞，切削液和空气也易进入磨削区，使磨削区温度降低，工切削液和空气也易进入磨削区，使磨削区温度降低，工件因发热而引起的变形和烧伤减小，但疏松类砂轮易失件因发热而引起的变形和烧伤减小，但疏松类砂轮易失去正确廓形，降低成型表面的磨削精度，增大表面粗糙去正确廓形，降低成型表面的磨削精度，增大表面粗糙度。

度 1212表表5-1 砂轮特性及用途选择砂轮特性及用途选择5 5砂轮的组织砂轮的组织13135.1.65.1.6 砂轮的形状、尺寸及用途砂轮的形状、尺寸及用途 为便于对砂轮管理和选用，通常将砂轮的形状、尺寸和为便于对砂轮管理和选用，通常将砂轮的形状、尺寸和特性标注在砂轮端面上特性标注在砂轮端面上外径外径厚度厚度内径内径其顺序为：其顺序为：形状、形状、尺寸尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、允许的最高工、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、允许的最高工作圆周线速度作圆周线速度 如：砂轮如：砂轮P3003075WA60L6V35 1414表表5-2 常用砂轮的形状、代号及用途举例常用砂轮的形状、代号及用途举例1515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为静态切削刃总只为静态切削刃总数的数的5%12%； 一个磨粒可能有一个磨粒可能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 砂轮表面形貌图砂轮表面形貌图图图5.3砂轮表面形貌图砂轮表面形貌图16165.3 磨削过程磨削过程磨削也是一种切削磨削也是一种切削砂轮可以看作是具有砂轮可以看作是具有极多微小刀齿的铣刀极多微小刀齿的铣刀砂轮本身虽有自锐性砂轮本身虽有自锐性图图5.4磨粒切削过程磨粒切削过程17175.3.3 磨削过程磨削过程一、一、一、一、磨屑的形成过程磨屑的形成过程磨屑的形成过程磨屑的形成过程 磨削时，工件表面被砂轮滑擦、刻划以及砂轮表面比较锋磨削时，工件表面被砂轮滑擦、刻划以及砂轮表面比较锋利且凸出的磨粒切削形成磨屑，其切削过程大致可分为三个利且凸出的磨粒切削形成磨屑，其切削过程大致可分为三个环节环节 结论：砂轮的磨削过程，实际上就是切削、刻划结论：砂轮的磨削过程，实际上就是切削、刻划和滑擦三种作用的综合。

和滑擦三种作用的综合 磨屑尺寸细小而形状各异有带状切屑、节状切屑和一磨屑尺寸细小而形状各异有带状切屑、节状切屑和一些熔化后烧尽了的切屑灰烬，还有金属微尘等些熔化后烧尽了的切屑灰烬，还有金属微尘等 1818二、二、二、二、磨削阶段磨削阶段磨削阶段磨削阶段1）初磨阶段）初磨阶段2）稳定阶段）稳定阶段3）清磨阶段）清磨阶段 由于机床、工件、夹具工艺系统的弹性变形，实际磨由于机床、工件、夹具工艺系统的弹性变形，实际磨削深度小于径向进给量削深度小于径向进给量 当系统弹性变形达到一定程度后，继续进给时，其当系统弹性变形达到一定程度后，继续进给时，其实际磨削深度基本上等于径向进给量实际磨削深度基本上等于径向进给量 由于工艺系统的弹性变形逐渐恢复，使实际磨削深由于工艺系统的弹性变形逐渐恢复，使实际磨削深度大于零度大于零 1919 要提高生产率，应缩短初磨阶段和稳定阶段要提高要提高生产率，应缩短初磨阶段和稳定阶段要提高表面质量必须保持适当的清磨进给次数和清磨时间表面质量必须保持适当的清磨进给次数和清磨时间结论结论结论结论图图5.6 磨削过程的三个阶段磨削过程的三个阶段20205.3.1 磨削特点磨削特点1 1精度高、表面粗糙度小精度高、表面粗糙度小精度高、表面粗糙度小精度高、表面粗糙度小2 2砂轮有自锐作用砂轮有自锐作用砂轮有自锐作用砂轮有自锐作用表表5.3 不同机床控制切深机构的刻度值（不同机床控制切深机构的刻度值（mm）使得磨粒能够以较锋利的刃口对工件进行切削。

使得磨粒能够以较锋利的刃口对工件进行切削 21213 3径向分力径向分力径向分力径向分力 较大较大较大较大4 4磨削温度高磨削温度高磨削温度高磨削温度高 磨削时的切削力同车削一样，也可以分解为三个互磨削时的切削力同车削一样，也可以分解为三个互相垂直的分力相垂直的分力 高的切削速度高的切削速度 负前角切削负前角切削 原原因因22225.3.2 磨削运动和磨削要素磨削运动和磨削要素一、一、一、一、磨削运动磨削运动磨削运动磨削运动1) 主运动主运动砂轮的旋转运动是主运动，砂轮外圆的线速度即主运动速度砂轮的旋转运动是主运动，砂轮外圆的线速度即主运动速度 m/s (5.1)式中式中 d0 砂轮直径（砂轮直径（mm）；）； n0砂轮转速（砂轮转速（r/s）23233) 轴向进给运动轴向进给运动2) 径向进给运动径向进给运动用径向进给量用径向进给量r表示 r指工作台每双（单）行程内工件相对于砂轮径指工作台每双（单）行程内工件相对于砂轮径向移动的距离，单位为向移动的距离，单位为mm/dstr， 一般情况下，一般情况下， r =0.0050.02mm/dstr， 用轴向进给量用轴向进给量a表示 指工件每一转或工作台每一次行程，工件相对砂轮的指工件每一转或工作台每一次行程，工件相对砂轮的轴向移动的距离。

轴向移动的距离 一般情况下一般情况下a =(0.20.8)B，B为砂轮宽度，单位为为砂轮宽度，单位为mm； a的单位，圆磨为的单位，圆磨为mm/r，平磨为，平磨为mm/str 2424二、二、二、二、磨削要素磨削要素磨削要素磨削要素1) 磨削时金属切削率磨削时金属切削率每秒钟金属切除量（亦称为切除率每秒钟金属切除量（亦称为切除率 ） 每秒钟内砂轮每每秒钟内砂轮每1mm宽度所切除的金属量则称为宽度所切除的金属量则称为单位砂轮宽度切除率，以单位砂轮宽度切除率，以ZQ表示表示mm3/smm (5.4) mm3/s (5.3)25252) 砂轮与工件加工表面的接触弧长砂轮与工件加工表面的接触弧长 影响同时参加磨削的磨粒数目及磨粒负荷影响同时参加磨削的磨粒数目及磨粒负荷 影响磨屑的容纳和排除及冷却条件的改善影响磨屑的容纳和排除及冷却条件的改善 由推导可知平面磨削时的接触弧的长度为由推导可知平面磨削时的接触弧的长度为 mm (5.5)26263) 砂轮等效直径砂轮等效直径接触弧长相等时外圆（或内圆）砂轮直径换算接触弧长相等时外圆（或内圆）砂轮直径换算成假想的平面磨削时的砂轮直径成假想的平面磨削时的砂轮直径。

意义：如果砂轮等效直径相同，则外圆（内圆）意义：如果砂轮等效直径相同，则外圆（内圆）磨削和平面磨削时的接触弧长相等磨削和平面磨削时的接触弧长相等 外圆磨削时的砂轮等效直径为外圆磨削时的砂轮等效直径为 (5.6)内圆磨削时的砂轮等效直径为内圆磨削时的砂轮等效直径为 (5.7)2727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2828接触弧长以内圆磨削为最大，平面磨削次之，外圆接触弧长以内圆磨削为最大，平面磨削次之，外圆磨削最小磨削最小 外圆磨削的砂轮耐用度最大，平面磨削次之，外内外圆磨削的砂轮耐用度最大，平面磨削次之，外内圆磨削最小圆磨削最小 结论结论结论结论因此因此因此因此29294) 单个磨粒的磨削厚度单个磨粒的磨削厚度意义：磨削厚度大小对磨削力、磨削温度、磨削表面意义：磨削厚度大小对磨削力、磨削温度、磨削表面质量和砂轮的磨损产生很大影响质量和砂轮的磨损产生很大影响 端面磨削时每个磨粒的最大切削厚度为端面磨削时每个磨粒的最大切削厚度为 (5.8) 式中式中m为砂轮每为砂轮每mm圆周长度上的磨粒数（圆周长度上的磨粒数（mm-1） 外圆磨削时每个磨粒的最大切削厚度为外圆磨削时每个磨粒的最大切削厚度为 (5.9) 式中。