第五章磨削ppt课件

磨削原理5.1 砂砂 轮轮2 2一、砂轮:由磨料加结合剂用烧结的方法而制成的多孔物体。5.13 3二、砂轮的基本参数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。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 45.1.1 磨料天然磨料：一般含杂质多，质地不匀；天然金刚系系别别名称名称代号代号颜颜 色色性性 能能适适 用用 范范 围围氧氧化化物物棕刚玉棕刚玉白刚玉白刚玉铬刚玉铬刚玉AWAPA棕褐色棕褐色白色白色玫瑰红色玫瑰红色硬硬度度较较低低,韧韧性性较好较好较较A硬硬度度高高,磨磨粒锋利粒锋利,韧性差韧性差韧性比韧性比WA好好磨磨削削碳碳素素钢钢,合合金金刚刚,可锻铸铁与青铜可锻铸铁与青铜磨磨削削淬淬硬硬的的高高碳碳钢钢,合合金金钢钢,高高速速钢钢,磨磨削削薄薄壁零件壁零件,成形零件成形零件碳碳化化物物黑碳化黑碳化硅硅绿碳化绿碳化硅硅碳化硼碳化硼CGCBC黑色带光泽黑色带光泽绿色带光泽绿色带光泽比比刚刚玉玉类类硬硬度度高高,导导热热性性好好,但但韧性差韧性差较较C硬硬度度高高,导导热热性性好好,韧韧性性较较差差磨磨削削铸铸铁铁,黄黄铜铜,耐耐火火材材料料及及其其它它非非金金属属材材料料磨磨削削硬硬质质合合金金,宝宝石石,光学玻璃光学玻璃研磨硬质合金研磨硬质合金超超硬硬磨磨料料人造金人造金刚石刚石立方氮立方氮化硅化硅DCBN白白,淡绿淡绿,黑色黑色棕黑色棕黑色硬硬度度最最高高,耐耐热热性较性较硬硬度度仅仅次次于于D韧性较韧性较D好好研研磨磨硬硬质质合合金金,光光学学玻玻璃璃,宝宝石石,陶陶瓷瓷等等高高硬度材料硬度材料磨磨削削高高性性能能高高速速钢钢,不不锈锈钢钢,耐耐热热钢钢及及其其它它难难加工材料加工材料表表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 5系别名称代号颜 色性 能适 用 范 围氧化物5.1.2 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 65.1.2 粒度 表示磨料颗粒的大小1一般磨粒粒度号-类别粒度号粒度号适适 用用 范范 围磨磨粒粒8#10#12#14#16#20#22#24#30#36#40#46#54#60#70#80#90#100#120#150#180#220#240#荒磨荒磨一般磨削一般磨削,加工表面粗糙度可达加工表面粗糙度可达Ra0.8m半精磨半精磨,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达达Ra 0.80.16m精磨精磨,精密磨精密磨,超精磨超精磨,成型磨成型磨,刀具刃磨刀具刃磨,珩珩磨磨微微粉粉W63 W50 W40 W28W20 W14 W10 W7 W5 W3.5 W2.5 W1.5 W1.0 W0.5精磨精磨,精密磨精密磨,超精磨超精磨,珩磨珩磨,螺螺纹磨磨超精密磨超精密磨,镜面磨面磨,精研精研,加工表面粗糙度可加工表面粗糙度可达达Ra 0.050.012m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 7类别粒度号适 用 范 围磨粒8#10#12#145.1.3 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（QQ）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 85.1.3 结合剂把磨粒固结成磨具的材料陶瓷（A）2.表表5-1 砂轮特性及用途选择砂轮特性及用途选择3 3结合剂结合剂名称名称代号代号特特 性性适适 用用 范范 围陶瓷陶瓷V耐耐热,耐油和耐酸耐油和耐酸,碱的侵碱的侵蚀,强强度度较高高,较脆脆除薄片砂除薄片砂轮外外,能制成各种砂能制成各种砂轮树脂脂B强强度高度高,富有富有弹性性,具有一定具有一定抛光作用抛光作用,耐耐热性差性差,不耐酸不耐酸碱碱荒磨砂荒磨砂轮,磨窄槽磨窄槽,切断用砂切断用砂轮,高速砂高速砂轮,镜面磨砂面磨砂轮橡胶橡胶R强强度高度高,弹性更好性更好,抛光作用抛光作用好好,耐耐热性差性差,不耐油和酸不耐油和酸,易易堵塞堵塞磨削磨削轴承沟道砂承沟道砂轮,无心磨无心磨导轮,切割薄片砂切割薄片砂轮,抛光砂抛光砂轮9 9表5-1 砂轮特性及用途选择3结合剂名称代号特 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。10105.1.4 砂轮的硬度磨粒与结合剂的粘固程度在磨削力的作等等级超超软软中中软中中中硬中硬硬硬超硬超硬代号代号DEFGHJKLMNPQRSTY选择磨淬硬磨淬硬钢选用用LN,磨淬火合金磨淬火合金钢选用用HK,高表面高表面质量磨削量磨削时选用用KL,刃磨硬刃磨硬质合金刀具合金刀具选用用HJ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1111等级超软软中软中中硬硬超硬代号DEFGHJKLMNPQRST5.1.5 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。12125.1.5 砂轮的组织砂轮结构的紧密或疏松程度用颗粒、结组织号号01234567891011121314磨粒率磨粒率(%)626058565452504846444240383634分类分类紧密类紧密类中等中等疏松类疏松类用途用途成型磨削成型磨削,精密精密磨削磨削磨削淬火磨削淬火钢,刀具刀具刃磨刃磨磨削磨削韧性大而硬度不性大而硬度不高材料高材料磨削磨削热敏性大敏性大的材料的材料表表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1313组织号01234567891011121314磨粒率(%)65.1.65.1.6 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 14145.1.6 砂轮的形状、尺寸及用途 为便于对砂砂砂轮种种类形状代号形状代号断面形状断面形状主要用途主要用途平形砂平形砂轮P磨外磨外圆、内、内圆，无心磨，无心磨，刃磨刀具等刃磨刀具等双斜双斜边砂砂轮OSX磨磨齿轮及螺及螺纹双面凹砂双面凹砂轮PSA磨外磨外圆，刃磨刀具，无，刃磨刀具，无心磨心磨切断砂切断砂轮(薄片砂薄片砂轮)PB切断及切槽切断及切槽筒形砂筒形砂轮N端磨平面端磨平面杯形砂杯形砂轮B磨平面、内磨平面、内圆，刃磨刀，刃磨刀具具碗形砂碗形砂轮BW刃磨刀具，磨刃磨刀具，磨导轨碟形砂碟形砂轮D磨磨齿轮，刃磨，刃磨铣刀、拉刀、拉刀、刀、铰刀刀表表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砂轮种类形状代号断面形状主要用途平形砂轮P磨外圆、内圆，无心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1616有效磨粒切削刃 无效磨粒切削刃 有效磨粒切削刃只为静5.3 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 磨削过程磨削也是一种切削砂轮可以看作是具有极多微小5.3.3 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。18185.3.3 磨削过程一、磨屑的形成过程 磨削时，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。1919二、磨削阶段1）初磨阶段2）稳定阶段3）清磨阶段 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2020 要提高生产率，应缩短初磨阶段和稳定阶段。要提高5.3.1 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机床名称机床名称立式铣床立式铣床 车床车床平面磨床平面磨床 外圆磨床外圆磨床精密外圆磨精密外圆磨床床内圆磨内圆磨床床刻度值刻度值0.050.020.010.0050.0020.002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。21215.3.1 磨削特点1精度高、表面粗糙度小2砂轮有自锐3 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 工件材料工件材料普通普通钢淬硬淬硬钢铸钢Fn/Ft1.61.91.92.62.73.2Fa/Ft0.10.2高的切削速度高的切削速度 负前角切削负前角切削 原因原因22223径向分力 较大4磨削温度高 磨削时的切削力5.3.2 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）。）。23235.3.2 磨削运动和磨削要素一、磨削运动1)主运动砂轮3)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。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。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。24243)轴向进给运动2)径向进给运动用径向进给量r表示。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)2525二、磨削要素1)磨削时金属切削率每秒钟金属切除量（亦称为2)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)26262)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3)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)27273)砂轮等效直径接触弧长相等时外圆（或内圆）砂轮直径换算成磨削方式磨削方式外圆磨削外圆磨削平面磨削平面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）ap（m）252525砂轮直径砂轮直径 d0 （）（）400400400工作直径工作直径 dw （）（）200550砂轮等效直径砂轮等效直径dse (mm)1334001467接触弧长度接触弧长度 lc （m）1.81033.31036103接触时间接触时间 （s）45.610-68010-615010-6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2828磨削方式外圆磨削平面磨削内圆磨削径向进给量（即背吃刀量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2929接触弧长以内圆磨削为最大，平面磨削次之，外圆磨削最小。外圆4)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)式中式中为砂轮角速度为砂轮角速度30304)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 工件速度工件速度vw，轴向进给量轴向进给量fa和径向进给量和径向进给量fr增加时，增加时，hDgmax将增加；砂轮速度将增加；砂轮速度vc、砂轮直径砂轮直径d0和砂轮宽度和砂轮宽度B增增大时，大时，hDgmax将减小；砂轮磨粒越细，将减小；砂轮磨粒越细，m就越大，就越大，hDgmax减小。减小。结论结论结论结论 单个磨粒的切削厚度加大时，作用在磨粒上的切削力单个磨粒的切削厚度加大时，作用在磨粒上的切削力也增大，将影响砂轮磨损、磨削温度及被加工零件的表面也增大，将影响砂轮磨损、磨削温度及被加工零件的表面质量。质量。因此因此因此因此3131 工件速度vw，轴向进给量fa和径向进给量fr增5.4 磨削力及功率磨削力及功率图图5.7 磨削的受力情况磨削的受力情况32325.4 磨削力及功率图5.7 磨削的受力情况325.4.1 磨粒的受力情况磨粒的受力情况 磨粒切削时，作用在磨粒上的力可以分解成两个分力即磨粒切削时，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。并为结合剂桥上的结合力所平衡，。并为结合剂桥上的结合力所平衡，如图如图5.7所示。所示。磨粒所承受的合力磨粒所承受的合力FR与结合剂桥上抗力与结合剂桥上抗力FR的合力不的合力不一定在同一平面内；因此，有可能产生力矩一定在同一平面内；因此，有可能产生力矩M，使磨粒脱，使磨粒脱落；落；磨粒本身受到剪力也可能崩裂。磨粒本身受到剪力也可能崩裂。磨粒所受的应力决定于受力的强弱，它与切削截面磨粒所受的应力决定于受力的强弱，它与切削截面积、工件材料性质等磨削条件有关；受力的频率则积、工件材料性质等磨削条件有关；受力的频率则与砂轮转速有关与砂轮转速有关结论结论结论结论33335.4.1 磨粒的受力情况 磨粒切削时，作用在磨粒上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负前角硬质合金刀具模拟磨粒，对含少许锰、铬、镍用负前角硬质合金刀具模拟磨粒，对含少许锰、铬、镍的低碳钢，在的低碳钢，在ap=0.010.025mm，切削速度，切削速度v=200600m/min时，金属流动情况示意如图时，金属流动情况示意如图5.8所示。所示。由于磨粒具有负前角，刃端具有由于磨粒具有负前角，刃端具有n值，而切削厚度又很薄，值，而切削厚度又很薄，故磨粒对工件的切削条件很差。实际上是滑擦、刻划、产故磨粒对工件的切削条件很差。实际上是滑擦、刻划、产生指向工件表层的很大的塑性变形区。到一定温度后，才生指向工件表层的很大的塑性变形区。到一定温度后，才形成切屑沿前刀面流出形成切屑沿前刀面流出 结论结论结论结论模拟试验：模拟试验：模拟试验：模拟试验：34345.4.2 磨粒的负前角磨削对磨削力的影响 磨粒的顶尖图图5.8 负前角切削时的金属流动负前角切削时的金属流动 金属流分为两路金属流分为两路 一路进入刀具下面一路进入刀具下面一路沿前刀面上升而成为切屑一路沿前刀面上升而成为切屑1.一直到一直到-75的前角，刀具仍可切出切屑来。的前角，刀具仍可切出切屑来。2.在在-85前角时，刀具就仅仅擦过和刻划工件前角时，刀具就仅仅擦过和刻划工件 3535图5.8 负前角切削时的金属流动 金属流分为两路 一路进入图图5.9 负前角与切削力的关系负前角与切削力的关系 前角为负值时，法向力前角为负值时，法向力Fn均大于切向力均大于切向力Ft ,尤以尤以o=-50之之后为甚，后为甚，Fn/Ft=15左右。左右。图5.9 负前角与切削力的关系 前角为负值时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可用以计算进给功率；可用以计算进给功率；Fx则是设计机床床身和箱体的重要数据。则是设计机床床身和箱体的重要数据。可以把磨削力分解为径向力可以把磨削力分解为径向力Fn和切向力和切向力Ft 37375.4.3 砂轮上的磨削力也可以磨削力分解成x方向和y方向图图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3838图5.10 磨削力(a)外圆圆磨 (b)切入磨 工件材料工件材料普通普通钢淬硬淬硬钢铸钢1.61.91.92.62.73.20.10.2表表5.5 磨削分力的比值磨削分力的比值说明说明说明说明材料硬度高时，比值大些材料硬度高时，比值大些 表中表中Fa为轴向切削分力为轴向切削分力 3939工件材料普通钢淬硬钢铸钢1.61.91.92.62.75.5 磨削温度磨削温度磨削表面的热损伤磨削表面的热损伤 表现为表现为热裂纹热裂纹 热变形热变形残余应力残余应力 精度差精度差40405.5 磨削温度磨削表面的热损伤 表现为热裂纹 热变形残余5.5.1 磨削热的来源磨削热的来源磨削时消耗能量磨削时消耗能量滑擦能滑擦能刻划能刻划能切屑形成能切屑形成能 剪切能剪切能(75%左右左右)摩擦能摩擦能(25%左右左右)接近于工件金属接近于工件金属的熔化能的熔化能有有45%55%传传入工件入工件 有有75%左右传入工左右传入工件件 有有69%左右传入工件左右传入工件 41415.5.1 磨削热的来源磨削时消耗能量滑擦能刻划能切屑形成能5.5.3 5.5.3 磨削温度对工件表面的影响磨削温度对工件表面的影响磨削温度对工件表面的影响磨削温度对工件表面的影响 表现在表现在表现在表现在工件表面烧伤工件表面烧伤加工表面的残余应力加工表面的残余应力表面粗糙度表面粗糙度 三个方面三个方面42425.5.3 磨削温度对工件表面的影响 表现在工件表面烧伤加工（一）工件表面烧伤（一）工件表面烧伤（一）工件表面烧伤（一）工件表面烧伤 由于磨削时产生高温，使工件由于磨削时产生高温，使工件加工表面的金属组织发生相变，其加工表面的金属组织发生相变，其硬度和塑性等发生变化，这种硬度和塑性等发生变化，这种表层表层变质变质的现象的现象 烧伤的表面呈黄褐色或黑色，它是工烧伤的表面呈黄褐色或黑色，它是工件表面在高温下形成的氧化膜，件表面在高温下形成的氧化膜，回火烧伤回火烧伤二次淬火烧伤二次淬火烧伤 表面会变软，随后被工件深处较表面会变软，随后被工件深处较冷的基体淬硬而得到马氏体硬层冷的基体淬硬而得到马氏体硬层 砂轮上磨损面积超过总砂轮上磨损面积超过总工作面积的工作面积的4%时，就会出时，就会出现烧伤。现烧伤。4343（一）工件表面烧伤 由于磨削时产生高温，使工件加工表面 工件表面烧伤的表征工件表面烧伤的表征是磨削力增加、砂是磨削力增加、砂轮磨损率增加和加工表面质量变差。表面烧轮磨损率增加和加工表面质量变差。表面烧伤损坏了零件表层组织，影响零件的质量和伤损坏了零件表层组织，影响零件的质量和寿命。寿命。减小和防止烧伤的主要措施减小和防止烧伤的主要措施是：减小磨是：减小磨削过程中热量的产生和加速热量的散发；正削过程中热量的产生和加速热量的散发；正确选择砂轮，以及保持砂轮良好的切削性能；确选择砂轮，以及保持砂轮良好的切削性能；选择合理切削用量；采用好的切削液及正确选择合理切削用量；采用好的切削液及正确的润滑方法。的润滑方法。4444 工件表面烧伤的表征是磨削力增加、砂轮磨损率增加和加工（二）加工表面的残余应力（二）加工表面的残余应力 残余拉应力残余拉应力 残余压应力残余压应力 可提高零件的疲劳强度和耐磨性可提高零件的疲劳强度和耐磨性 使零件表面翘曲，强度降低使零件表面翘曲，强度降低,甚至会产生裂纹甚至会产生裂纹 低的工件速度、硬而钝的砂轮、干磨或用水溶性乳低的工件速度、硬而钝的砂轮、干磨或用水溶性乳化液磨削，高的切入进给率和高的砂轮表面速度。化液磨削，高的切入进给率和高的砂轮表面速度。导致因素导致因素导致因素导致因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4545（二）加工表面的残余应力 残余拉应力 残余压应力 可提高零件磨削温度的影响因素磨削温度的影响因素1、砂轮速度、砂轮速度2、工件速度、工件速度3、径向进给量、径向进给量4、工件材料、工件材料:强度、韧性、导热性5、砂轮自身特性、砂轮自身特性:硬度、粒度、组织4646磨削温度的影响因素1、砂轮速度465.6 砂轮的磨损与砂轮的修整砂轮的磨损与砂轮的修整 47475.6 砂轮的磨损与砂轮的修整 砂轮上有多层磨粒，常用破碎磨损破碎磨损 5.6.15.6.1砂轮的磨损砂轮的磨损砂轮的磨损砂轮的磨损 磨耗磨损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 消耗砂轮的比重较大消耗砂轮的比重较大 对砂轮影响较大对砂轮影响较大 砂轮磨损后砂轮磨损后会使磨削效率降低，磨削表面质会使磨削效率降低，磨削表面质量下降；同时发生振动和噪声，应及时修整。量下降；同时发生振动和噪声，应及时修整。4848破碎磨损 5.6.1砂轮的磨损 磨耗磨损磨粒一层一层被磨掉 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）120024006001500600表表5.6 砂轮常用合理耐用度值砂轮常用合理耐用度值精磨时，耐用度可用磨削出的工件数目来表示精磨时，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 砂轮相邻两次修整间的加工时间，砂轮相邻两次修整间的加工时间，用秒来表示用秒来表示 4949磨削种类外圆磨内圆磨平面磨成型磨耐用度（s）12002405.6.2 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 三类修整工具三类修整工具本身不作旋转本身不作旋转 a p一般用一般用0.0050.1mm,轴向进给轴向进给f fa a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 对机床结构和刚度有较严格要求对机床结构和刚度有较严格要求 50505.6.2 砂轮的的修整 三类修整工具本身不作旋转 a p图图5.17 用金刚石笔修整砂轮用金刚石笔修整砂轮 5151图5.17 用金刚石笔修整砂轮 51a)三个调节量子力学三个调节量子力学 b)四个调节量四个调节量 图图5.18 金刚石滚轮的修整方式金刚石滚轮的修整方式5252a)三个调节量子力学 b)四个调节量 图5.18 金 a)滚轮形状与工件形状相同滚轮形状与工件形状相同 b)用滚轮作仿形修整用滚轮作仿形修整 图图5.19 成形砂轮的修整成形砂轮的修整5353 a)滚轮形状与工件形状相同 b)用滚轮作仿形修整 图55.7 先进磨削方法简介先进磨削方法简介 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 常用常用 54545.7 先进磨削方法简介 目的 提高效率高速磨削强力磨削砂5.7.1 5.7.1 高速磨削高速磨削高速磨削高速磨削 高速磨削高速磨削砂轮线速度高于砂轮线速度高于45m/s的磨削的磨削一般为一般为5060m/s 特点特点2.2.单位时间磨除量可以增加单位时间磨除量可以增加 1.1.磨粒的当量切削厚度变薄磨粒的当量切削厚度变薄 磨粒的负荷减轻，砂轮磨粒的负荷减轻，砂轮耐用度提高；耐用度提高；磨削表面粗糙度减小；磨削表面粗糙度减小；法向磨削力减小，工件法向磨削力减小，工件精度可较高。精度可较高。55555.7.1 高速磨削 高速磨削砂轮线速度高于45m/s的磨注意事项注意事项 砂轮主轴转速必须随线速度的提高而相应提高，砂轮主轴转速必须随线速度的提高而相应提高，砂轮传动系统功率必须足够，机床刚性必须足够，并砂轮传动系统功率必须足够，机床刚性必须足够，并注意减小振动；注意减小振动；砂轮速度必须足够，保证在高速旋转下不会破砂轮速度必须足够，保证在高速旋转下不会破裂；除应经过静平衡试验外，最好采用砂轮动平衡装裂；除应经过静平衡试验外，最好采用砂轮动平衡装置；砂轮必须有适当的防护罩；置；砂轮必须有适当的防护罩；必须具有良好的冷却条件，有效的排屑装置，必须具有良好的冷却条件，有效的排屑装置，并注意防止切削液飞溅。并注意防止切削液飞溅。5656注意事项 砂轮主轴转速必须随线速度的提高而相应提高，5.7.2 5.7.2 强力磨削强力磨削强力磨削强力磨削 又叫大切深缓进给磨削又叫大切深缓进给磨削 以较大的切削深度以较大的切削深度（可达（可达30mm或更多一些）或更多一些）和和很低的工作台进给速度很低的工作台进给速度（3300mm/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形状精度经一次或数次走刀即可磨到所要求的尺寸形状精度.适于磨削高硬度高韧性的材料适于磨削高硬度高韧性的材料如如耐热合金、不耐热合金、不锈钢、高速钢等的型面和沟槽。锈钢、高速钢等的型面和沟槽。57575.7.2 强力磨削 又叫大切深缓进给磨削 以较大的5.7.35.7.3砂带磨削砂带磨削砂带磨削砂带磨削 机械效率为机械效率为96%在机床中处于领先地位在机床中处于领先地位 适用适用特点特点用于粗磨钢锭、钢板、磨削难加工材料和难加工型面，用于粗磨钢锭、钢板、磨削难加工材料和难加工型面，特别是磨削大尺寸薄板、长径比大的外圆和内孔（直特别是磨削大尺寸薄板、长径比大的外圆和内孔（直径径25mm以上）、薄壁件和复杂型面更为优越。以上）、薄壁件和复杂型面更为优越。组成组成 砂带、接触轮、张紧轮、支承轮或工作台砂带、接触轮、张紧轮、支承轮或工作台 58585.7.3砂带磨削 机械效率为96%适用特点用于粗磨钢锭、钢图图5.20 砂带磨削砂带磨削 5959图5.20 砂带磨削 59