1、第十四章 磨削与砂轮,本章要求（1）掌握磨削运动及砂轮的组成要素； （2）掌握磨削的过程； （3）掌握磨削表面质量、影响因素及其改善措施。,第一节 磨削运动,1、工件旋转进给运动 2、工件相对砂轮的轴向进给运动 3、砂轮径向进给运动,应用范围很广，目前，磨削主要用于精加工和超精加工。,按加工精度不同可分为：1）普通磨削：Ra 0.80.2m；2）精密磨削：Ra 0.80.2m； 3）超精密磨削：Ra 0.80.2m。,第二节 砂 轮,一、砂轮的组成要素,1-砂轮 2-结合剂 3-磨粒 4-磨屑 5-气孔 6-工件,砂轮是用结合剂将磨粒固结成一定形状的多孔体。,1、磨料,担负磨削时的主要切削工作
2、。 磨料有天然磨料和人造磨料两大类。 磨削硬材料时，选硬度高的磨料。,2、粒度磨粒的大小。,粗磨料（筛分发区别）：粒度号是以能通过的筛网上1英寸长度上的筛孔数。粒度号越大，则磨粒越细。 如：60 # 的磨粒表示其大小刚好能通过每英寸长 超硬磨具度上有60孔眼的筛网。微粉（沉降法区别）：粒度号是以磨粒的实际尺寸表示。粒度号越大，微粉颗粒越粗。如W20表示微粉的实际尺寸为20m。,3、结合剂,砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力主要决定于结合剂的性能。,一般来说磨削硬材料时，选用软砂轮；磨削软材料时，选用硬砂轮。这是因为：硬材料，易使磨粒磨钝，需用较软的砂轮以使磨钝的磨粒及时脱落，使砂轮保持有
3、锋利的磨粒。磨软材料时，为了充分发挥磨粒的切削作用，应选硬一些的砂轮。,4、硬度,5、组织,砂轮的硬度是指砂轮表面上的磨粒在磨削力作用下脱落的难易程度。砂轮的硬度软，表示砂轮的磨粒容易脱落，砂轮的硬度硬，表示磨粒较难脱落。砂轮的硬度和磨料的硬度是两个不同的概念。同一种磨料可以做成不同硬度的砂轮，它主要决定于结合剂的性能、数量以及砂轮制造的工艺。,砂轮的组织是指组成砂轮的磨粒、结合剂、气孔三部分体积的比例关系。通常以磨粒所占砂轮体积的百分比来分级。砂轮有三种组织状态：紧密、中等、疏松；细分成 0-14号间，共15级。组织号越小，磨粒所占比例越大，砂轮越紧密；反之，组织号越大，磨粒比例越小，砂轮越
4、疏松。,二、砂轮的形状、尺寸和标志,表14-2 常用砂轮的形状、代号及主要用途,表14-2 常用砂轮的形状、代号及主要用途（续）,注：所指表示基本工作页面。,三、SG砂轮与TG砂轮,四、人造金刚石砂轮与立方氮化硼砂轮,1、人造金刚石砂轮,2、立方氮化硼砂轮,金刚石砂轮的构造 1-磨料层 2-过渡层 3-基体,第三节 磨削过程,一、砂轮的形貌,砂轮上磨粒的形状 a）外形 b）典型磨粒断面,二、磨削过程分析,1）砂轮开始接触工件时：由于工艺系统的弹性变形，实际 背吃刀量比磨床刻度盘显示的径向进给量小。 2）初磨阶段：工艺系统弹性变形达到一定程度，继续径向进给，实际背吃刀量基本等于径向进给量。 3）
5、稳定阶段：磨去主要加工余量后，可以减少径向进给量或完全不进给再磨一段时间。实际背吃刀量大于径向进给量。 4）清磨（光磨）阶段：为了提高磨削精度和表面质量。,二、磨削过程分析,磨粒的切削过程：,二、磨削过程分析,磨削时磨粒的切削层和工件表面的微观形状 1-某次磨削所得的表面 2-后一次磨削所得表面 3-某磨粒所切削的材料断面积,工件表面粗糙度由砂轮的形貌和磨削用量决定。,磨削优点：精度高，表面粗糙度小。磨削缺点：切除单位体积切屑所消耗的功率大；磨削表面变形、烧伤、应力比较大。,磨削过程的特点概括起来主要有以下几点： 磨削速度高，因此被磨削的金属变形速度很快，在磨削区内短时间大量地发热，温度很高，
6、易使工件加工表面层发生变化。 磨削过程复杂。磨削所用刀具为砂轮，砂轮可以看作为许多刀齿随机分布的多齿刀具，使磨削过程复杂化。 冷作硬化严重。磨粒多数是在负前角情况下切削，且带有较大的钝圆半径，使工件表层金属经强烈的挤压变形，冷作硬化严重。 单个磨粒的切削厚度很小，可以得到较高的加工精度和较低的表面粗糙度。 磨粒的自砺作用。磨钝的磨粒在磨削力作用下会产生开裂和脱落，使新的锐利刀刃参加切削，有利于磨削加工。,三、磨削厚度分析,1、理想平均磨削厚度,2、当量平均磨削厚度,四、磨削力,五、磨削阶段,1、初磨阶段（） 2、稳定阶段（） 3、清磨阶段（）,开始磨削时采用较大径向进给量以提高生产率；最后阶段
7、采用无径向进给磨削以提高工件质量。,六、恒压力磨削与恒功率磨削,1、恒压力磨削2、恒功率磨削,影响因素磨削速度、进给量等。,七、磨削温度,磨削区域的平均温度。,八、砂轮的磨损与修整,1、磨粒的磨损2、磨粒的破碎3、砂轮表面阻塞4、砂轮轮廓失真,发现砂轮失去磨削能力时：修整砂轮！,磨粒的磨损、破碎和脱落,第四节 磨削表面质量,一、表面粗糙度,1、影响因素2、磨削振动,磨削时磨粒的切削层和工件表面的微观形状 1-某次磨削所得的表面 2-后一次磨削所得表面 3-某磨粒所切削的材料断面积,二、表面烧伤,a）磨削温度与烧伤颜色 b）烧伤颜色与表面变形层深度,烧伤的程度：轻重其颜色依次分为“浅黄-黄-褐-
8、紫-青”深色者为严重烧伤，肉眼可分辨，浅色者为轻度烧伤，须经酸洗后才能显现。,二、表面烧伤,磨削淬硬钢时表面烧伤层硬度变化,避免烧伤措施：1）合理选用砂轮；2）合理选用磨削量；3）充分冷却；4）改进磨床结构，精确控制砂轮的切入量。,三、表面残余应力,表面残余应力的原因：（1）金属组织相变引起的体积变化磨削时，磨削温度使表层组织，体积膨胀，于是里层产生残余拉应力，表层产生残余压应力。（2）不均匀的热胀冷缩磨削时，表层与里层温度相差较多。（3）残留的塑性变形磨粒切削、刻划磨削表面后，在磨削速度方向，使工件表面上存在着残余拉应力；在垂直于磨削速度方向，由于磨粒挤压金属所引起的变形受两侧材料的约束，工
9、件表面上存在着残余压应力。,三、表面残余应力,因磨削表面塑性变形二产生的残余应力,比较有效的措施：采用立方氮化硼砂轮、减小砂轮切入量，采用切削液，增加清磨次数等。,第五节 先进磨削方法,一、深切缓进给磨削（蠕动磨削）,深切缓进给磨削实例 a）燃气轮机叶片 b）三爪自定心卡盘的卡爪,1、特点：1）磨削弧面大，切削磨粒多，生产率比普遍磨削高35倍。2）不需要无数次撞入工件端部锐边，较长时间保持砂轮的轮廓清晰度。3）磨削力很大，磨削温度很高，共建表面易烧伤，磨床容易振动。2、必须采取的措施：1）要采用顺磨。2）要选用超软的、粒度号小、组织号大的或大气孔砂轮。3）对磨床要求功率大（砂轮电动机功率为0.
10、21.0 kw/mm砂轮宽）,二、超精密磨削与镜面磨削,必须采取的措施：1）要采用高精度磨床。2）超精密磨削使用棕刚玉、白刚玉或微晶刚玉磨料，粒度F60F80陶瓷结合剂，硬度F、L的砂轮。3）砂轮要用金刚石笔精细修整。4）对前道工序工件的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度 都有较高要求。,表面粗糙度在Ra0.050.01m的表面磨削方法,三、砂带磨削,砂带磨削的几种形式 a)磨外圆 b)磨平面 c)无心磨 d)自由磨削 e)砂带成形磨削 1-工件 2-砂带 3-张紧轮 4、5、6-导轮 7-成形导向板,砂带结构 1工件 2底胶 3复胶 4磨粒,砂带磨削特点：1）磨粒颗颗锋利且磨削面积大，固生产率
11、高、适用面广（磨木材、皮革、石料、陶瓷等）。2）砂带有弹性，不易造成磨削烧伤和变形，加工质量好。3）能贴住成形表面磨削，可磨削复杂型面。4）砂带磨床结构简单，消耗功率小，但占地面积较大，噪音大。5）不能磨削小孔、深孔，不通孔、齿轮等。6）砂带要经常更换，砂带消耗量大。,第六节 石材人造金刚石磨具,一、石材人造金刚石圆锯片,节块式人造金刚石圆锯片 a）宽槽形 b）窄槽形,主要尺寸：名义直径 D、名义宽度 T 和齿数 Z。,二、成型磨轮,烧结类人造金刚石成型磨轮,电镀类人造金刚石成型磨轮 a）电镀类人造金刚石成型磨轮照片 b）磨制大理石花边部分形状窄槽形,三、抛光磨轮,树脂人造金刚石成型磨盘 a）
12、树脂结合剂人造金刚石成型磨盘 b）树脂填埋金属结合剂人造金刚石成型磨盘,树脂结合剂人造金刚石抛光轮和磨头 a）抛光轮 b）磨头,第七节 刀具刃磨与重磨简介,一、切削部分后刀面的重磨,圆柱铣刀重磨示意图,1、铣刀的重磨,铰刀的重磨和研磨示意图 a）重磨 b）研磨 1研磨套 2外套 3调节螺钉,2、铰刀的重磨,用砂轮的圆柱面重磨后角,2、铰刀的重磨,二、切削部分前刀面的重磨,铲齿成形铣刀刃磨时砂轮与铣刀的相对位置,1、成形铣刀的重磨,工具磨床上加装附件来刃磨齿轮滚刀,2、齿轮滚刀的重磨,三、其它带柄刀具的刃磨和重磨概述,用人造金刚石砂轮刃磨硬质合金玉米铣刀的前刀面,刃磨重磨钻头后刀面的锥磨法、螺旋
13、磨法、平面磨法。各种专用刃磨重磨工具与机床（如专用群钻刃磨机床）。丝锥重磨。五轴联动CNC磨床刃磨硬质合金带柄刀具,思考题：,1.简述磨削加工的主要特点。 2.砂轮有哪些组成要素?如何选择砂轮硬度?什么是砂轮组织号?它对砂轮性能有什么影响？磨料粒度号是如何制定的?粒度主要根据什么选择？ 3.磨屑是怎样形成的?磨削过程分哪三个阶段？如何利用这一规律来提高磨削表面质量及生产效率？ 4.为何要采用恒功率磨削和恒压力磨削？ 5.磨削温度对工件质量有何影响？如何降低磨削温度？ 6.什么是超精磨削？它对磨床、砂轮、砂轮修整和磨削工艺有何要求？ 7.砂带磨削有哪些特点？应用范围如何？ 8.试述石材人造金刚石磨具的用途，什么叫高速磨削?高速磨削有什么特点？应注意什么问题？,
