绿碳化硅GC.Si绿色

第四节磨削及其装备磨削加工是在磨床上使用砂轮与工件作相对运动，对工件进行的一种多刀多刃的高速切削方法，它主要应用于零件的精加工，尤其对难切削的高硬度材料，如淬硬钢、硬质合金、 玻璃、陶瓷等进行加工。、磨削加工1、磨削加工的特点与其它加工方法相比，磨床加工有如下工艺特点：(1) 磨削加工精度高由于去除余量少，一般磨削可获得IT7IT5级精度，表面粗糙度低，磨削中参加工作磨粒数多，各磨粒切去切屑少，故可获得较小表面粗糙度值 Ra1.60.2，若采用精磨、超精磨等，将获得更低表面粗糙度。(2) 磨削加工范围广磨削加工可适应各种表面，如内、外圆表面、圆锥面、平面、齿 轮齿面、螺旋面及各种成形面的加工；同时，磨削加工可适应多种工件材料，尤其是采用其 它普通刀具难切削的高硬高强材料，如淬硬钢、硬质合金、高速钢等。(3) 砂轮具有一定的自锐性磨粒硬而脆，它可在磨削力作用下破碎、脱落、更新切削 刃，保持刀具锋利，并在高温下仍不失去切削性能。(4) 磨削速度高，过程复杂，消耗能量多，切削效率低；磨削温度高，会使工件表面产 生烧伤、残余应力等缺陷。2、磨削加工方法及应用磨削加工的适应性很广，几乎能对各种形状的表面进行加工。按工件表面形状和砂轮与工件间的相对运动，磨削可分为外圆磨削、内圆磨削、平面磨削及无心磨等几种主要加工类 型。(1)外圆磨削(外圆磨削加工|)外圆磨削是以砂轮旋转作主要运动，工件旋转、移动(或砂轮径向移动)作进给运动， 对工件的外回转面进行的磨削加工，它能磨削圆柱面、圆锥面、轴肩端面、球面及特殊形状 的外表面，如图3-49所示。按不同的进给方向，又有纵磨法和横磨法之分。(a)纵磨法磨光滑外圆面(b)纵磨法磨光滑外圆锥面(c)混合磨法磨带端面的外圆面(d)横磨法磨段外圆面(e)横磨法磨成形面(f)纵磨法磨光滑锥台面(g)横磨法磨轴肩及外圆面 纵磨法采用纵磨法磨外圆时，以工件随工作台的纵向移动作进给运动（见图3-49a）,每次单行程或往复行程终了时， 砂轮作周期性的横向切入进给，逐步磨出工件径向的全部余量。纵磨法每次的切入量少， 磨削力小，散热条件好，且能以光磨的次数来提高工件的磨削精度和表 面质量，是目前生产中使用最广泛的一种外圆磨削方法。 横磨法采用横磨法磨外圆时，砂轮宽度大于工件磨削表面宽度，以砂轮缓慢连续（或不连续） 地沿工件径向的移动作进给运动，工件则不需要纵向进给（如图3-49d所示），直到达到工件要求的尺寸为止。横磨法可在一次行程中完成磨削过程，加工效率高。常用于成形磨削（如图3-49e g所示）。横磨法中砂轮与工件接触面积大，磨削力大，因此，要求磨床刚性好，动 力足够；同时，磨削热集中，需要充分的冷却，以免影响磨削表面质量。 无心外圆磨削无心磨外圆时，工件不用夹持于卡盘或支承于顶尖，而是直接放于砂轮与导轮之间的托板上，以外圆柱面自身定位，如图 3-50所示。磨削时，砂轮旋转为主运动，导轮旋转带动 工件旋转和工件轴向移动（因导轮与工件轴线倾斜一个a角度，旋转时将产生一个轴向分速度）为进给运动，对工件进行磨削。图3-50无心外圆磨削1 滚轮；2压紧轮；3工件；4 导轮无心磨外圆也有贯穿磨法（如图3-50a,b所示）和切入磨法（如图 3-50c所示）。贯穿磨法使用于不带台阶的光轴零件，加工时工件由机床前面送至托板，工件自动轴向移动磨削后从机床后面出来；切入磨法可用于带台阶的轴加工，加工时先将工件支承在托板和导轮上， 再由砂轮作横向切入磨削工件。无心外圆磨是一种生产率很高的精加工方法，且易于实现生产自动化，但机床调整费 时，故主要用于大批量生产。由于无心磨以外圆表面自身作定位基准，故不能提高零件位置精度。当零件加工表面与其它表面有较高的同轴要求或加工表面不连续（例如有长键槽）时,不宜采用无心外圆磨削。（2）内圆磨削（|内圆磨削） 普通内圆磨削普通内圆磨削的主运动仍为砂轮的旋转，工件旋转为圆周进给运动，砂轮（或工件）的 纵向移动为纵向进给。同时，砂轮作横向进给，可对零件的通孔、盲孔及孔口端面进行磨削, 如图3-51所示。内圆磨削也有纵磨法与切入法之分。UJ图3-51内圆磨削工艺范围（a）纵磨法磨内孔（b）切入答磨内孔 （C）磨端面 无心内圆磨削无心内圆磨削时，工件同样不用夹持于卡盘，而直接支承于滚轮1和导轮4上，压紧轮2使工件紧靠轮1、4两轮，如图3-52所示。磨削时，工件由导轮带动旋转作圆周进给，砂 轮高速旋转为主运动，同时作纵向进给和周期性横切入进给。磨削后，为便于装卸工件，压 紧轮向外摆开。无心内圆磨削适合于大批量加工薄壁类零件，如轴承套圈等。4图3-52无心内圆磨削的工作原理与外圆磨削相比，因受孔径限制，砂轮及砂轮轴直径，转速高，砂轮与工件接触面积大， 发热量大，冷却条件差，工件易热变形，砂轮轴刚度差，易振动易弯曲变形，因此，在类似 工艺条件下内圆磨的质量会低于外圆磨。生产中常采用减少横向进给量，增加光磨次数等措施来提高内孔磨削质量。（3）平面磨削（平面磨削|）平面磨削的主运动虽是砂轮的旋转，但根据砂轮是利用周边还是利用端面对工件进行磨 削，有不同的磨削形式；另外，根据工件是随工作台作纵向往复运动还是随转台作圆周进给， 也有不同的磨削形式，如图3-53所示。砂轮沿轴向作横向进给，并周期性地沿垂直于工件磨削表面方向作进给，直至达到规定的尺寸要求。图3-53平面磨削工艺范围(a)卧轴矩台平面磨床磨削(c)立轴圆台平面磨床磨削(b)卧轴圆台平面磨床磨削(d)立轴矩台平面磨床磨削图3-53a,b为利用砂轮周边磨削工件，砂轮工件接触面积小，磨削好、排屑好，工件受 热变形小，砂轮磨损均匀，加工精度高；但砂轮因悬臂而刚性差，不利于采用大用量，故生 产率低。图3 53c,d为利用砂轮端面磨削工件，砂轮工件接触面积大，主轴轴向受力，刚 性好，可采用较大用量，生产率高。但磨削力大，生热多，冷却、排屑条件差，工件受热变 形大，而且，砂轮端面各点因线速度不同，砂轮磨损不均匀，故这种磨削方法加工精度不高。二、磨床用磨料磨具(砂轮、砂带、油石和研磨料)作为工具进行切削加工的机床统称磨床。磨 床的种类很多，除生产中常用的外圆磨床、内圆磨床、平面磨床外，还有工具磨床、刃具磨 床、及其它磨床等。1、外圆磨床外圆磨床包括万能外圆磨床、普通磨床和无心外圆磨床等。(1) 万能外圆磨床 机床的组成与布局万能外圆磨床由床身、头架、砂轮架、工作台、内圆磨装置及尾座等部分组成。床身是磨床的基础支承件，工作台、砂轮架头架、尾座等部件均安装于此，同时保证工 作时部件间有准确的相对位置关系。床身内为液压油的油池。头架用于安装工件并带动工件旋转作圆周进给。它由壳体、头架主轴组件、传动装置与底座等组成。主轴带轮上有卸荷机构，以保证加工精度。砂轮架用于安装砂轮并使其高速旋转。砂轮架可在水平面内一定角度范围(土30)内调整，以适用磨削短锥的需要。砂轮架由壳体、砂轮组件、传动装置和滑鞍组成。主轴组 件的精度直接影响到工件加工质量，故应具有较好的回转精度、刚度、抗振性及耐磨性。工作台由上、下两层组成。上工作台相对于下工作台可在水平面内回转一个角度（土 10）,用于磨削小锥度的长锥面。头架和尾座均装于工作台并随工作台作纵向往复运动。尾座主要是和头架配合用于顶夹工件。尾座套筒的退回可手动或液动。内磨装置由支架和内圆磨具两部分组成。内磨支架用于安装内圆磨具，支架在砂轮架 上以铰链连接方式安装于砂轮架前上方，使用时翻下，不用时翻向上方。内圆磨具是磨内孔用的砂轮主轴部件，安装于支架孔中，为了方便更换，一般作成独立部件，通常一台机床备 用几套尺寸与极限工作转速不同的内圆磨具。 机床的运动万能外圆磨床的主运动为砂轮旋转；工件的旋转为圆周进给运动； 其它进给运动视磨削方式不同而有所差别。纵磨法磨外圆时，工件纵向进给，砂轮周期性径向切入控制加工尺寸。 横磨法磨外圆时，砂轮径向切入至所需尺寸。纵磨短锥时，工作台回转所需角度。除以上表 面成形运动外，为提高生产率和降低劳动强度，机床还能实现辅助运动，如砂轮轴的快进、 快退，尾座套筒的伸缩等。（2）普通外圆磨床与万能外圆磨床相比， 普通外圆磨床的头架主轴直接固定在壳体上不能回转，工件只能支承在顶尖上磨削；头架和砂轮架不能绕垂直轴线调整角度，也没有内磨装置。其它结构类似。因此普通外圆磨床工艺范围较窄，只能磨削外圆柱面、锥度不大的外圆锥面和台肩端面。 但普通外圆磨床由于主要部件的结构层次少，机床刚性好，允许采用较大的磨削用量，故生产率高，同时，也容易保证磨削精度和表面粗糙度要求。（3）无心外圆磨床无心外圆磨床由床身、砂轮架、导轮架、砂轮修整器、拖板、托板、导板等组成。2、内圆磨床内圆磨床包括普通内圆磨床、 无心内圆磨床及行星内圆磨床等。其中，普通内圆磨床应用最广。普通内圆磨床由床身、工作台、工件头架、砂轮价、滑座等部件组成。工件头架用 于安装于工作台，随工作台一起往复移动作纵向进给（也有由砂轮架安装于工作台作纵向进给运动的机床布局形式），头架可绕轴线调整角度，以便磨削锥孔。周期性的横向进给由砂 轮架沿滑座移动完成（一般为自动）。砂轮主轴部件（内圆磨具）是机床的关键部分，为保证磨削质量，要求砂轮主轴在高速旋转下有稳定的回转精度，足够的刚度和寿命。4、平面磨床平面磨床包括卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床和立轴圆台平面磨床等。（1）卧轴矩台平面磨床砂轮架中的主轴（砂轮）常由电机直接带动旋转完成主运动。砂轮架可沿滑鞍的燕尾导轨作周期横向进给运动（可手动或液动）。滑鞍和砂轮架可一起沿立柱的导轨作周期的垂直切入运动（手动）。工作台沿床身导轨作纵向往复运动（液动）。卧轴矩台平面磨床也有采用十字导轨式布局的，工作台装于床鞍，除作纵向往复运动外，还随床鞍一起沿床身导轨作周 期的的横向进给运动，砂轮架只作垂直进给运动。为减轻工人劳动密度和辅助时间，有些机床具有快速升降功能，用以实现砂轮架的快速机动调位运动。（2）立轴圆台平面磨床立轴圆台平面磨床由床身工作台、 床鞍、立柱和砂轮架等主要部件组成。 砂轮架中的主 轴也由电机直接驱动， 砂轮架可沿立柱的导轨作周期的垂直切入运动，圆工作台旋转作周期进给运动，同时还可沿床身导轨作纵向移动，以便工件的装卸。（磨床类机床）、砂轮与磨削过程1、砂轮以磨料为主制造而成的切削工具称作磨具，如砂轮、砂带、油石等，其中，砂轮的使用 量最大，适应面最广。砂轮是用磨料和结合剂按一定的比例制成的圆形固结磨具，品种繁多,规格齐全，尺寸范围很大。由于砂轮的磨料、粒度、结合剂、硬度及组织不同，砂轮的特性 差异很大，对磨削质量及生产率亦有很大影响。磨削时，应根据加工条件选择相适应特性的砂轮。（1 ）砂轮参数 磨料磨料在砂轮中担负切削工作，因此，磨料应具备很高的硬度，一定的强韧性以及一定 的耐热性及热稳定性。目前生产中使用的几乎为人造磨料，主要有刚玉类、碳化硅和高硬磨料类。表3-6为常用磨料的特性及应用范围。表3-6常用磨料的特性及应用范围系别磨料名称代号主要成分颜色特性应用范围刚玉类棕刚玉AA12O3 95%TI02 23%褐色硬度大韧性大，价廉适应性稳定，2100熔融碳钢、合金钢、铸铁白刚玉WAAI2O399%白色硬度高于A韧性低于A其余 相同A淬火钢、高速钢、高碳及其合金钢碳 化 硅 类黑碳化硅CSiC95%黑色有光泽硬度高于WA性脆而锋利，导热抗导电性好，与铁有反应1500氧化铸铁、黄铜、铝耐火材料及非金属材料绿碳化硅GCSiC99%绿色硬度脆性高于C,其余同C硬质合金、宝石、玉石、陶 瓷、玻璃高 硬 磨 料 类氮化硼CBN氮化硼黑色硬度低于D耐磨性好发热量小高温时与水碱反映1300稳疋硬质合金，高速钢，高合金 钢，不锈钢，高温合金人造金刚石D碳结晶体乳白色硬度高，比天然的略脆，耐磨 性好，高温与水和碱反应，700石墨化硬质合金，宝石，光学材料、石材、陶瓷、半导体冈怪类除上述两种外，还有玫瑰红（或等红）色的铬刚玉（PA）、浅黄（或白）色的单晶刚玉（SA）、棕褐色的微晶刚玉（MA ）及黑褐色的锆刚玉（ZA ）等性能均好于白刚玉。 单晶、微晶刚玉有良好的自锐性，适用于加工不锈钢及各种铸铁；铬刚玉适于加工淬火钢。 碳化硅类除上述两种外，还有灰黑色的碳化硼（BC）它硬度高于 C及GC,耐磨性好，适合加工硬质合金、宝石、玉石、陶瓷、半导体材料等。 粒度粒度是指磨料颗粒的大小。按颗粒尺寸大小可将磨粒分为两类：一类为用筛选法来确定粒度号的较粗磨料称磨粒，以其能通过每英寸长度上筛网的孔数作为粒度号，粒度号越大， 磨粒的颗粒越细；另一类为用显微镜测量区分的较细磨料称微粉，以实测到的最大尺寸作为粒度号，故粒度号越小，磨粒越细。微粉粒度号的前面加字母“W”表示。表3-7为常用的砂轮粒度号及应用范围表3-7常用的砂轮粒度号及应用范围类别粒度号应用范围类别粒度号应用范围磨8 # 24#荒磨打毛刺切断微W4W28研磨螺纹磨30# 46#一般磨削（粗磨）W2W14超精磨研磨超精加工粒54# 100#半精磨,精磨成形磨粉W1W5研磨超精加工镜面磨削120#240#精超精磨成形磨刃具磨选择磨料粒度时，主要考虑具体的加工条件。如粗磨时，以获得高生产率为主要目的， 可选中、粗粒度的磨粒；精磨时，以获得小表面粗糙度为主要目的，可选细粒或微粒磨粒； 磨削接触面积大和加工高塑料性工材时，为防止磨削温度过高而引起表面烧伤，应选中粗磨粒；为保证成形精度，应选细磨粒。 结合剂结合剂起粘结磨粒的作用，它的性能决定了砂轮的强度、耐冲击性、耐腐蚀性和耐热性， 同时对磨削温度，磨削表面质量也有一定的影响。结合剂的种类、代号、性能及应用范围见表3-8。表3-8常用结合剂的性能及应用范围名称代号性能用途陶瓷V耐热蚀，气孔率大，易保持廓形，弹性差， 耐冲击应用最大，可制冷薄片砂轮外的各种 砂轮树脂B强度高于V,弹性好，耐热耐蚀性差制作高速耐冲击砂轮，薄性砂轮橡胶R强度弹性高于B,能吸振，气孔率小，耐热 性差，不耐油制作薄片砂轮，精磨高抛光砂轮，无 心磨的导轮菱苦土Mg自锐性好，结合能力差制作粗磨砂轮青铜J强度最好，导电性好磨耗少，自锐性差制作金刚石砂轮 硬度砂轮硬度指在磨削力作用下磨粒从砂轮表面脱落的难易程度。磨粒粘结牢固，砂粒不易脱落砂轮则硬，反之则软。砂轮的硬度对磨削生产率和磨削表面质量都有很大影响。若砂轮太硬，磨粒钝化后仍 不脱落，磨削效率低，工件表面粗糙并可能烧伤；若砂轮太软，磨粒尚未磨钝即脱落，砂轮 损耗大，不宜保持廓形而影响工件质量。只有硬度合适，磨粒磨钝后因磨削力增加而自行脱落，使新的锋利磨粒露出，使砂轮具有锐性，提高磨削效率，工件质量，并减小砂轮损耗。 故生产中应根据具体加工条件进行砂轮硬度的合理选择。一般，加工硬工件材料，应选软砂轮，反之选硬砂轮；反之加工有色金属等很软的材料，为了防止砂轮堵塞，则选软砂轮。磨 削接触面积大时，或薄壁零件及导热性差的零件，选软砂轮。精磨、成形磨时，选硬砂轮。 磨粒越细时，选较软的砂轮。砂轮的硬度分级见表3-9。表3-9砂轮的硬度分级等级超软软中软中中硬硬超硬代号D EF G HJ KLMNPQRS TY选择磨未淬硬钢选LN，磨淬火合金钢选 HK,磨低粗糙度表面选 KL，刃磨硬质合金刀具选 HL 组织砂轮组织指磨料、结合剂和气孔三者的体积比例关系，用来表示砂轮结构紧密或疏松的程度。按照磨粒在砂轮中占有的体积百分数，砂轮组织可分为014组织号，参见表3-10。砂轮组织号大，组织松，砂轮不易堵塞，切削液和空气能带入磨削区域，可降低磨削温度， 减少工件热变形和烧伤，也可提高磨削效率。但疏松的组织不易保持砂轮廓形，会影响成形磨削精度，表面也会粗糙。表3-10砂轮的组织号组织号0 12 3 4 56 7 891011121314磨粒率%62 6)58 565452504846444240 38 36 34为满足磨削接触面积大或薄壁零件，以及磨削软而韧（如银钨合金）或硬而脆（如硬质 合金）材料的要求，在 14组织号以外，还研制出了更大气孔的砂轮。它在砂轮工艺配方中 加入了一定数量的精萘或炭粒，经焙烧后挥发而形成的大气孔。（2）砂轮形状、尺寸为适应不同类型的磨床上加工各种形状和尺寸工件的需要，砂轮有许多形状和尺寸。常用的砂轮形状及应用见表3-11。表3-11常用砂轮形状及应用砂轮的标志印在砂轮端面上。其顺序是：形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、 结合剂、最高线速度。如标记“1-600 X 75 X 203-WA54Y8B-60 ”指平形砂轮，外径 600mm,厚度75mm，孔径203mm，白刚玉，粒度号为 54#,超硬硬度，8号组织，树脂结合剂，最 高工作线速度为 60m/s。2、磨削过程及其特特征（1 ）磨料特点砂轮上的磨料形状很不规则又各不相同，而砂轮由无数个形状各异的磨粒所组成，从磨粒的工作状态看，有三个主要存在问题： 工作中的磨粒具有很大值的负前角。磨粒为不规则多面体，不同的粒度号磨粒的顶尖角多为90120,在砂轮表面很难获得正值前角，而经过修整的砂轮，磨粒前角更小，可达-80-85 。 磨粒存在较大的钝圆半径 r B。磨粒不可能象其它普通刀具一样，通过刃磨获得小的刃口圆弧半径即锋利的刃口。 磨粒在砂轮表面所处位置高低不一，磨粒很难在砂轮表面等高地整齐排列。（2）磨削过程由于砂轮上担负切削工作的磨粒有着鲜明的特点，使得磨削过程不同于其它切削方法， 单个磨粒的典型磨削过程可分为三阶段，如图3-54所示。图3-54单个磨粒的磨削过程 滑擦阶段 磨粒切削刃与工件接触的开始，因切削厚度较小，磨粒较钝，磨粒无法从工件表面切下切屑， 而只能从工件表面滑擦而过，使工件只产生挤压弹性变形。此为滑擦阶段。该阶段以磨粒与工件间的摩擦为主。 刻划阶段 随着磨粒在工件表面的深入，磨粒对工件的挤压严重， 使工件表面 产生塑性变形，磨粒前方的金属向两边流动而隆起，中间则被耕犁出沟槽，此为耕犁、刻划阶段。该阶段以磨粒与工件间的挤压塑性变形为主。 切削阶段 随磨粒在工件表面的进一步深入，切削厚度不断增大，挤压变形进一步 增加，工件表层余量产生剪切滑移而形成。此为切削阶段，该阶段以磨粒在工件表层的切 削作用为主。由单个磨粒的切削过程可知，磨粒从工件上切下切屑前经过了滑擦、刻划阶段，而砂轮上磨粒高低位置不同，位置较低的磨粒，无法切入工件较大深度，更无法经历切削阶段，无 法切下切屑，而只能在工件表面滑擦和刻划， 更低磨粒会无缘刻划，只与工件表面滑擦而过。 由此可知，磨削过程是个包含切削、刻划及滑擦作用的复杂过程，并且，滑擦、刻划在其中 占有很大的比重，同时，使磨削表面成为切削、刻划及滑擦作用的综合结果。（3）磨削力与磨削阶段磨削过程中的磨削力亦可分解成三个互相垂直的分力：切向力、径向力和轴向力。由于磨削时的切削厚度很小，磨粒的负前角、刃口钝圆半径较大，切削中的挤压非常严重，加之 不少的磨粒只在工件表面滑擦和刻划，加剧了磨粒对工件表面的挤压，使磨削中的径向分力很大而超过主切削力（切向力），甚至达到切向力的24倍。大的径向力成为磨削不同于其 它切削加工的一大特征。磨削中，由于大的径向力的作用，使加工工艺系统产生径向弹性变形，导致实际磨削深度与每次径向进给量产生差异，同时，磨削过程出现不同的三个阶段，如图3-55所示。隹聲世躺图3-55磨削过程三阶段 初磨阶段由于工艺系统在径向力下的弹性变形，在砂轮最初的几次径向进给中，实际磨削深度比磨床刻度显示的径向进给量要小，且工艺系统刚性越差，初磨阶段越长，为 提高生产效率，开始磨削时，可增大径向进给量，缩短初期阶段。 稳定阶段 随径向进给次数的增加，工艺系统弹性变形抗力也随之增加，当工艺系 统变形抗力达到径向磨削力时，实际磨削深度与径向进给量一致。 清磨阶段 当磨削余量即将去完，径向进给运动停止，但由于工艺系统的弹性变形 随径向力的减小逐渐恢复，使实际径向磨削量并不为零，而只逐渐减小。所以，在无切入的 情况下， 增加清磨次数， 使磨削深度逐渐减小到零， 可使工件加工精度和表面质量逐渐提高。（ 4）磨削热与磨削温度 磨削时，由于磨削速度很高，磨粒钝，磨削厚度小，挤压变形严重，磨削时的耗功远高 于车、铳等加工方法（约为车、铳的1020倍），磨粒与工件表面间的摩擦严重，磨削时会产生大量的热，而砂轮的导热性能很差，很短时间（12毫秒）内就会在磨削区形成高温。磨削区不同位置的温度并不相同。磨削点（磨粒切削刃与工件，磨削接触点）的温度很 高，可达10001400 C,虽维持高温时间不长（约 5毫秒），但它不仅影响加工表面质量， 亦影响磨粒的磨损状况以及切屑熔着现象。磨削区（砂轮与工件接触面）的平均温度（即通 常所说磨削温度）约在 4001000 C之间，它是造成磨削表面烧伤、残余应力裂纹的原因。（ 5）磨削表面质量 磨削区的高温使磨削表面层金属产生相变， 导致其硬度、 塑性发生变化， 这种变质现象 称之为表面烧伤。 高温的磨削表面生成一层氧化膜， 氧化膜的颜色决定于磨削温度和变质层 深度，所以，可根据表面颜色推断磨削温度和烧伤程度。如淡黄色约400500 C,烧伤层较浅；紫色约为800900 C,烧伤层较深。轻微的烧伤通过酸洗会显示出来。磨削区的高温还可使磨削表面因热塑性变形而产生残余拉应力，而残余拉应力的作用又易造成被磨削表面出现裂纹。表面烧伤与裂纹都因损坏了零件表面组织而恶化表面质量， 降低零件的使用寿命。 因此， 磨削中减少磨削热的生成和加速磨削热的传散， 控制磨削温度非常重要。 一般可采取如下措 施： 合理选择砂轮 砂轮硬度软，有利于磨粒更新，减少磨削热生成；组织疏松、气孔 大，有利于散热；树脂结合剂砂轮退让性好，可减小摩擦。 合理选择磨削用量 磨削时砂轮切入量、砂轮速度的提高，都会使摩擦增加，耗功 增多； 而提高工件圆周进给速度和工件轴向进给量， 均可使砂轮、 工件接触减少， 改善散热。 采取良好的冷却措施 选用冷却性能好的冷却液，采用较大的流量，选用冷却效果 好的冷却方式如喷雾冷却等可有效地控制磨削温度，有利于提高磨削表面质量。（ 6）砂轮的磨损与修整 砂轮的磨损砂轮工作一定时间后， 也会因钝化而丧失磨削能力。 造成砂轮钝化的原因主要有： 磨粒 在磨削中高温高压及机械摩擦作用下被磨平而钝化；磨粒因磨削热的冲击而在热应力下破 碎，磨粒在磨削力作用下脱落不均而使砂轮轮廓变形； 磨削在磨削中的高温高压下嵌入砂轮 气孔而使砂轮钝化。砂轮磨损后，会使工件的磨削表面粗糙，表面质量恶化，加工精度降低，外形失真， 还会引起振动和发生噪声，此时，必须及时修整砂轮。 砂轮修整 砂轮修整方法主要有单颗（或多颗）金刚石车削法、金属滚轮挤压法、碳化硅砂轮磨削法和金刚石滚轮磨削法等多种。 金刚石滚轮修整效率高， 一般用于成形砂轮的修整； 金属挤 轮、碳化硅砂轮修整一般亦用于成形砂轮； 车削法修整是最常用的方法， 用于修整普通圆柱 形砂轮或型面简单、精度要求不高的仿形砂轮。车削法修整是用单颗金刚石或多颗细碎金刚石笔 （如图 3-56 所示）、金刚石粒状修整器（金刚石不经修磨，直用至消耗完）作刀具对砂轮进行车削的方法。用单颗金刚石笔修整时, 应按具体要求合理选择修整进给量和修整深度，方能达到修整目的。图3-56金刚石笔当修整进给量小于磨粒平均直径时 ，砂轮上磨粒的微刃性（如图 3-57所示）好，砂轮切 削性能好，工件表面粗糙度小。但修整进给量很小时，修整后的砂轮磨削时生热多，易使工 件表面出现烧伤与振纹。因此，粗磨和半精磨时，为防止烧伤，可采用较大砂轮修整进给量。 砂轮修整深度过大，则会使整个磨粒将会脱落和破碎，砂轮磨耗增大同时砂轮不易修整平整。图3-57磨粒的微刃四、磨削加工常用附件及夹具（1）内、外圆磨削常用附件与夹具外圆磨削时，常用一端夹持或两端顶持的方式装夹工件。故三爪卡盘、四爪卡盘、心轴、顶尖、花盘等为外圆磨削时的常用附件及夹具。对顶安装工件时，磨削前应对工件中心孔进行修研。修研工具一般采用四棱硬质合金顶尖。内圆磨削时，亦要求工件被加工孔回转中心与机床主轴回转中心一致，故三爪卡盘等亦常用于内圆磨。内、外圆磨削时，也可采用专用 夹具夹持工件，该类夹具大多为定心夹具。（2）平面磨削常用附件及夹具平面磨削时，常用的附件有磁性吸盘，精密平口钳、单向（双向）电磁正弦台、正弦精 密平口钳、单向正弦台虎钳等。（正弦台|）磁性吸盘比平口钳有更广的平面磨削范围，适合于扁平工件的磨削。精密平口钳装在磁力工作台上，经校正方向后可用于磨削工件垂直面或进行成形磨削， 安装磁力工作台难以吸住的细小工件或非导磁材料的工件。五、先进磨削加工近几十年来，随着机械产品精度、可靠性和寿命要求的不断提高，新型材料亦不断涌现, 磨削加工技术也不断地朝着使用超硬磨料磨具， 提高磨削精度、 效率及磨削自动化的方向发 展。1、高精度磨削高精度磨削指精密、超精密及镜面磨削加工方法。精磨指工件加工精度达到 IT6IT5 ， 表面粗糙度Ra值为0.40.1卩m的磨削加工方法；超精磨是指精度达IT5，表面粗糙度 Ra的值为0.10.02卩m的磨削方法；而强调表面粗糙度 Ra值在0.01卩m以下，表面光滑如镜 的磨削方法为镜面磨削。 提高磨削表面精度与光度的关键在于砂轮表面上大量等高的磨粒微 刃均匀去除工件表面极薄磨屑以及大量半钝化的磨粒在清磨阶段对磨削表面滑擦、抛光的综合作用。因此实现高精磨削，应创造如下几方面条件： 具有高几何精度、高横向进给精度、低速稳定性好的精密机床。机床应具备高精密 度主轴、导轨及微进给机构。 采用细粒度或微粉的砂轮。精磨时采用细于 100#的磨粒；超精磨采用细于 240#的 磨粒或磨粉；镜面磨削则只能用 W10 以下的微粉。 进行精细的砂轮修整出现大量的锋利微刃，准确的砂轮平衡获得回转平稳性。 选择合理的磨削用量， 随精度提高， 磨削深度、 厚度越来越小， 光磨次数越来越多。 良好的工艺条件。精磨前，工件需要粗磨；超精磨前需经精磨；超精磨后方可进行 镜面磨。另外还需要净化的磨削环境和高效的冷却方式。2、高效磨削(1) 高速磨削高速磨削是通过提高砂轮线速度来达到提高磨削效率和磨削质量的工艺方法。一般砂轮线速度达 60120m/s 时属高速磨削；线速度达 150m/s 以上为超高速磨削。高速磨削有如下优点：在单位时间磨除率一定时，随砂轮线速度的提高，磨粒切削厚 度变薄，单个磨粒负荷减轻，砂轮耐用度提高；磨削速度的提高使磨屑形成时间缩短，变形 层变浅，隆起减小，表面粗糙度减小；工件表面质量提高；因变形减小而使磨削力减小，工 艺系统变形减小，加工精度提高；随着砂轮速度提高，还会由磨屑带走的热增加，而使磨削 温度下降，避免工件烧伤。若保持磨粒的切削厚度一定，则随砂轮速度提高，单位时间内磨 除率增加，生产率提高。实现高速磨削需突破砂轮回转破裂速度的限制，以及磨削温度高和工件表面烧伤的制 约。而高速磨削时的安全防护措施亦极为重要， 机床上必须设置砂轮防护罩， 以防砂轮一旦 破坏对人员和设备的伤害。目前，高速磨削技术主要应用在利用 CBN 砂轮，高性能 CNC 系统和精密微进给机构， 对阶梯轴、曲轴等外圆表面进行高效高精加工和对硬脆材料及难加工材料进行磨削。(2) 砂带磨削砂带磨削是指用高速运动的砂带作磨削工具， 对各种表面进行磨削。 砂带是将磨料用粘 结剂粘结在柔软基体上的涂附磨具， 磨粒经高压静电植砂后， 单层均匀直立于基体表面。 砂 带磨削有如下特点： 生产提高。砂带上磨粒锋利，投入磨削的砂带宽，磨削面积大，生产率为固结砂轮 的 520 倍。 磨削温度低，加工质量好。砂带上磨粒锋利，生热少，砂带散热条件好。砂带对振 动有良好的阻尼特性，使磨削速度稳定。 磨削耗能低。砂带质量轻，高速转动惯性小，功率损失小。 砂带柔软，能贴住成型表面进行磨削，故适应于各种复杂型面的磨削。 砂带磨床结构简单，操作安全。 砂带消耗也较快； 砂带磨削不能加工小直径孔、 盲孔， 也不能加工阶梯外圆和齿轮。(3) 蠕动磨削蠕动磨削是指大切深缓进给磨削.其磨削深度较大 ,可达 30mm, 工作台进给缓慢 ,为3300mm/min,加工精度达到IT7IT6,表面粗糙度值小于 Ra1.6卩r并能产生表面残余压力，提 高表面质量 ,金属磨除率是普通平面磨削的 1001000 倍,使粗、精加工一并完成,以获得以磨代铣的效果。由于蠕动磨削过程中总磨削力大，砂轮与工件接触弧内的温度高，因此实现蠕动磨削 须具备以下三方面条件： 一是具有很高静刚度和动刚度的大功率机床； 二是砂轮应为较软的 大气孔砂轮；三是具备高压大流量的冷却冲洗系统。蠕动磨削的加工质量好，切深大，可避免在工件表面的污染层或硬化层上滑擦，使所 用砂轮可更长久地保持轮廓外形的精度， 故蠕动磨削比较适合于磨削成型表面或进行沟槽加 工，尤其是对高硬高强材料(如不锈钢、钛合钢及耐热合金等)的磨削加工，如采用蠕动磨 削加工钛合金压气机叶片。