磨削 加工

第9章磨削加工9.1磨削加工概述9.2砂轮9.3磨床及磨削加工方法9.4磨削加工技能训练9.1磨削加工概述在磨床上用砂轮进行切削加工的过程叫磨削。磨削用的砂轮是由许多细小而且极硬的磨粒用结合剂勃结而成的，将砂轮表面放大，可以看到在砂轮表面杂乱地布满很多尖棱多角的颗粒，它们叫砂粒或磨粒，如图9-1所示。这些锋利的磨粒就像铣刀的刀齿一样，磨削时就是依靠它们，在砂轮的高速旋转下切人工件表面，将工件表面的金属层不断切除。所以，磨削的实质是一种多刀多刃的超高速切削过程。在磨削过程中，由于磨削速度很高，产生大量的切削热，温度可达1000。C以上，同时，剧热的磨屑在空气中发生氧化作用会产生火花，在这样的高温下，会使工件 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的性能改变而影响加工表面质量。因此，为了减少摩擦和散热，降低磨削温度，应及时冲走磨屑，以保证工件表面质量。在磨削时，需使用大量冷却液。下一页返回9.1磨削加工概述由于砂轮的砂粒硬度极高，因此磨削不仅可以加工一般的金属材料，如碳钢、铸铁及一些有色金属，而且可以加工硬度很高的材料，如淬过火的钢件、各种切削刀具以及硬质合金等。这些材料制作的工件、刀具，用一般切削加工方法很难进行加工，有的甚至根本不能进行加工，这是磨削加工的一个特点。由于磨削时每次磨去的金属层很薄，因此只适用于精加工，工件经过磨削后加工精度可达IT7~IT5级，表面粗糙度可达0.8um~0.1um。磨削主要用于零件的内外圆柱面、圆锥面、平面、成形表面(螺纹、齿轮等)的精加工，常见的磨削方式如图9-2所示。上一页返回下一页9.2砂轮砂轮是磨削的切削工具，是由磨粒用结合剂勃结而成的多孔体。砂轮的切削性能与磨料种类、颗粒大小、结合剂、磨粒勃结强度(砂轮的硬度)、磨粒间空隙及砂轮形状、尺寸等因素有关。下一页返回上一页9.2砂轮9.2.1磨料磨料具有很高的硬度，是起切削作用的。常用的磨料见表9-1.除上表所列常用磨料外，目前还研制了钒刚玉、错刚玉、立方氮化硼等。9.2.2粒度粒度是指磨料颗粒的粗细。粒度分磨粒与微磨粒两组:磨粒用筛选法分类，是以一英寸长的筛子上的孔网数来表示;微磨粒(w)是用显微测量法实际量得的磨料尺寸来分类。粒度号小，磨粒粗，磨削效率高，加工表面粗糙;粒度号大，磨粒细，磨出工件的表面较光洁，但切削效率低。表9-2列出了不同粒度的使用范围。上一页下一页返回9.2砂轮9.2.3结合剂结合剂是砂轮中用以豁结磨料的物质。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力等，主要取决于结合剂的性能。常用结合剂的性能及用途见表9-3.9.2.4砂轮硬度砂轮硬度是指砂轮工作表面的磨粒在外力作用下脱落的难易程度。砂轮硬度软的，磨粒易脱落;砂轮硬度硬的，磨粒不易脱落。硬度主要取决于结合剂的性能、数量及砂轮的制造工艺。表9-4列出了砂轮的硬度等级。上一页下一页返回9.2砂轮磨削硬质合金刀，可选H~J的TL砂轮;磨削淬过火的碳素钢、合金钢、高速钢，可选用H~K;磨削未淬火钢，可用L~N砂轮。精磨与成形磨需保持砂轮的形状和精度，应选用较硬的砂轮。9.2.5砂轮组织砂轮组织表不磨粒、结合剂、气孔三者体积的比例关系。砂轮的组织号是以磨粒所占磨轮体积的百分数来确定，组织号越大，砂轮组织越松，磨削时不易堵塞，磨削效率高，但磨刃少，磨削后表面粗糙度较大。表9-5所列是砂轮组织分类及用途。上一页下一页返回9.2砂轮9.2.6砂轮的形状和尺寸在生产上，为了适应工件表面形状、尺寸以及磨床种类规格的不同，制成各种不同形状和尺寸的砂轮。在可能情况下，砂轮的外径应尽量选得大一些，提高砂轮的线速度，以获得较高的生产率和较低的表面粗糙度。表9-6为各种常用砂轮的形状、代号和用途。9.2.7砂轮的标记砂轮各种特性、尺寸和参数的标注次序举例如下:A60L5B35PSA400X100x127其中，A为磨料为棕钢玉;60为粒度为60#;L为硬度为中软;5为组织号为5;B为树脂结合剂;35为最高工作线速度(m/s);PSA为形状为双面凹;400X100X127为砂轮尺寸:外径400mm，厚度100mm，孔径127mm.上一页下一页返回9.2砂轮9.2.8砂轮的安装及平衡由于砂轮工作时转速很高，因此安装砂轮时，必须安装正确和夹持牢固。砂轮在安装前，应通过外形观察或用木棒轻敲，检查砂轮是否有裂纹，有裂纹的严格禁止使用。安装时，砂轮内孔与砂轮轴配合间隙要适当，过松会使砂轮旋转时偏向一边而产生振动，过紧则磨削时受热膨胀易将砂轮胀裂，一般配合间隙为0.1mm~0.8mm。砂轮用法兰盘与螺母紧固(图9-3，为了使法兰盘与砂轮接触面紧密贴合，在法兰盘与砂轮间垫以0.3mm~3mm厚的皮革或橡胶制垫片，紧固螺母时也不要用力过大。砂轮在装到磨床上之前，必须经过平衡。静平衡是使砂轮各部分的上一页下一页返回9.2砂轮重量在静止状态时互相均等，经过平衡之后的砂轮，在工作时就不会发生振动，工作平稳，磨削质量高。平衡是在平衡架上进行的(图9-4)。砂轮装在心轴上，心轴则放在平衡架轮道的刀口上。如果砂轮是不平衡的，较重的部分总是转在下面，这时可以移动法兰盘端面环槽内的平衡块来进行平衡，然后再进行检查。这样反复进行，直至砂轮可以在刀口上任意位置静止，这时砂轮各部分重量是均匀的。一般直径在250mm以上的砂轮都必须经过平衡检验。上一页下一页返回9.2砂轮9.2.9砂轮的修整砂轮工作一段时间后，磨粒逐渐变钝，砂轮表面空隙被堵塞，使磨削质量和生产率都降低，这时就须修整砂轮。修整砂轮通常采用金刚石刀进行(图9-5。修整时，金刚石刀与水平面倾斜5。~15。，刀尖低于砂轮中心1mm~2mm以减小振动。修整时要充分冷却或不用冷却，不可在点滴冷却下修整，以防金刚石刀因忽冷忽热而碎裂。修整时横向进给量为0.01mm~0.02mm，纵向进给速度与加工表面粗糙度有关。进给量越小，砂轮表面修出的微刃等高性越好，磨出的工件表面粗糙度越小。上一页返回下一页9.3磨床及磨削加工方法9.3.1磨床类型与型号磨床有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、无心磨床、工具磨床等，外圆磨床有普通外圆磨床及万能外圆磨床等。普通外圆磨床可以磨削圆柱面及外圆锥面;万能外圆磨床上常备有磨内圆装置，还可以磨削内圆柱面、内圆锥面及端面;内圆磨床主要用于磨削内圆柱面、内圆锥面及端面;平面磨床主要用于磨削工件上的平面。磨床的型号表示如下:下一页返回上一页9.3磨床及磨削加工方法上一页下一页返回9.3磨床及磨削加工方法9.3.2外圆磨床及磨削加工方法1.外圆磨床外圆磨床是使用最广泛的，能加工各种圆柱形和圆锥形外表面及轴肩端面的磨床。万能外圆磨床还带有内圆磨削附件，可磨削内孔和锥度较大的内、外锥面。不过外圆磨床的自动化程度较低，只适用于中小批单件生产和修配工作。外圆磨床中最常用的是万能外圆磨床，其结构形式如图9-6所示。1)万能外圆磨床的组成部分及其运动(1)砂轮架5。砂轮架用来安装磨外圆砂轮主轴，实现主运动。砂轮架通过转盘上一页下一页返回9.3磨床及磨削加工方法安装在横向导轨上，可带动砂轮完成横向进给运动。砂轮架可在水平面内转动使主轴偏转一定角度(最大调整角度为士45。)。(2)头架2与尾座6.头架和尾座用来装夹或支承工件。头架主轴前端可以装顶尖，也可以装三爪卡盘。头架有专门传动机构传动工件实现圆周进给运动。头架主轴可在水平面内偏转一定角度(最大调整角度为900).(3)工作台3.工作台由上、下两层构成。上工作台用来固定头架与尾座，并可通过调整装置相对于下工作台水平偏转。下工作台由液压传动系统驱动带动工件实现纵向进给运动。上一页下一页返回9.3磨床及磨削加工方法(4)内圆磨具4.内圆磨具用来安装磨内圆的砂轮，并实现高速旋转(转速在10000r/min以上)。内圆磨具只有在磨内圆表面时才转到工作位置。(5)床身1.床身主要用来支承和连接其他部件，顶部纵向和横向导轨分别用来支承和引导工作台和砂轮架。床身内装有液压传动装置和操纵机构等。2)万能外圆磨床的典型工艺方法及其操作要点(如图9-7所示)(1)纵磨外圆柱面。砂轮架、头架、工作台均处于基准位置。工件用死顶尖支承，并由拨盘通过拨杆传动旋转，头架主轴不转动。工作台的纵向往复移动由液压传动系统传动，行程可通过工作台前侧的控制挡块调整。砂轮架上一页下一页返回9.3磨床及磨削加工方法的横向间歇进给一般为手动。横向进给手轮有两种刻度值，粗磨时选0.01mm/格，精磨时选0.0025mm/格。(2)纵磨长锥面。工件装夹和工作运动与纵磨外圆柱面时完全相同。但上工作台必须相对下工作台偏转1/2工件锥角，磨削前应进行精确调整。(3)横磨短锥面。根据工件结构特点可采用两顶尖支承或用卡盘装夹。磨削前应调整砂轮架使其在水平面内偏转1/2工件锥角。磨削时工作运动同前述“横磨法”磨外圆。(4)纵磨锥孔。工件用卡盘装夹。磨削前应调整头架使其在水平面内偏转1/2工件锥上一页下一页返回9.3磨床及磨削加工方法角，并将内圆磨具转到与工件轴线平行位置。内圆磨具的砂轮必须小于工件内孔直径，并选用与工件孔结构相适应的接杆连接。进给运动及其调整与纵磨外圆柱面相同。2.磨削加工方法1)外圆磨削基本方法(1)纵磨法。磨削时，主运动是砂轮的高速旋转运动，进给运动有工件转动(圆周进给运动)、工作台移动(纵向进给运动)，如图9-8(a)所示。此方法可磨削较长的表面，且磨削质量较高，适用于精磨及单件小批量生产。(2)横磨法。磨削时，工件只作旋转运动，工作台不作纵向往复移动，砂轮在高速上一页下一页返回9.3磨床及磨削加工方法旋转的同时，还需作连续缓慢地横向移动，如图9-8(b)所示。此方法生产效率很高，但磨削精度较低，适用于磨削表面精度要求不高、刚性好、磨削表面较短(小于砂轮宽度)的工件和成形磨削。(3)综合磨削法。此方法是先在工件全长上分段进行横磨，并留有直径上精磨余量0.02mm~0.04mm，然后再用纵磨法精磨，如图9-8(c)所T。综合磨削法生产效率高，磨削质量好，应用较广。(4)深磨法。这是一种在一次纵向进给中磨去全部余量(0.02mm~0.3mm)的高效率磨削方法，如图9-8(d)所示。磨削时，工件随工作台作连续缓慢的纵向进给，砂轮架一次切人后磨削过程中不作横向进给。上一页下一页返回9.3磨床及磨削加工方法(5)在无心外圆磨床上磨外圆。无心磨削的最大特点是工件装夹方便，易于实现自动化，故生产效率很高，但无法磨削圆周上断续的表面(如带有键槽或平面的外圆)，如图9-8(e)所示。2)内圆磨削基本方法内圆磨削就是用直径较小的砂轮磨削内孔表面，包括圆柱孔、圆锥孔、成形内孔、盲孔等。由于内圆磨削时，砂轮必须深人工件内孔，砂轮直径必须小于工件孔径，砂轮必须用相对应的接长杆与主轴连接。因此，在内圆磨削时，砂轮的转速很高(10000r/min以上)，但仍然常常达不到所需的磨削速度;砂轮与工件的接触面积较大，发热量集中，但冷却散热条件却很差;砂轮及其接长杆与主轴的运转平稳性上一页下一页返回9.3磨床及磨削加工方法要求很高，但其刚性往往较差。不仅如此，由于砂轮直径小，磨耗大，需要经常修整、更换，增加了辅助时间;砂轮系统刚性差，横向进给量小，又增加了磨削次数;当加工孔径小，深度大时，给工件测量造成很大难度。因此，内圆磨削的工艺特点往往是精度较低(IT8~IT6)，表面粗糙度较大(Ra1.6um~0.4um)，生产效率低。上一页下一页返回9.3磨床及磨削加工方法9.3.3平面磨床及磨削加工方法1.平面磨床平面磨床的工件一般是夹紧在工作台上，或靠电磁吸力固定在电磁工作台上，然后用砂轮的周边或端面磨削工件平面的磨床。图9-9所示为M7120型卧轴矩台式平面磨床，是平面磨床中应用最广泛的结构类型。磨头9不仅能实现砂轮旋转运动，还能由液压传动机构实现轴向进给。工作台3上的电磁吸盘用来固定工件或平口钳等夹具。床身1内的液压传动装置可驱动工作台3实现工件的纵向往复进给运动。砂轮的径向进给(或调整)由操作手轮2实现。工作台纵向位置，可通过手轮10调整，行程开关4用来调整工作台往复行程。上一页下一页返回9.3磨床及磨削加工方法2.平面磨削加工方法平面磨削方法平面磨削主要有两种方法，用砂轮周边磨削或用砂轮端面磨削，如图9-10所示。用砂轮周边磨削时，由于砂轮与工件表面为线接触，砂轮与工件都有良好的散热条件，磨削表面质量容易保证，但生产效率往往较低。用砂轮端面磨削时，砂轮与工件之间为面接触，因为有较多的磨粒同时参加磨削，因此，生产效率较高，但因散热条件差，容易出现磨削缺陷，表面质量不易保证。上一页返回下一页9.4磨削加工技能训练平衡轴用于砂轮的精平衡，其精度很高，必须经过磨削才能达到要求。零件图如图9-11所示，加工工艺见表9-7.返回上一页图9-1磨削原理及砂轮的组成返回1--待加工表面;2---空隙;3---加工表而;4---砂轮5--已加工表面;6---工件;7----砂粒;8---结合剂图9-2常见的磨削方式返回(a)外圆磨削;(b)内圆磨削;(c)平而磨削;(d)花键磨削;(e)螺纹磨削;(f)齿形磨削表9-1常用磨料返回表9-2不同粒度的使用范围返回表9-3常用结合剂返回表9-4砂轮硬度等级名称及代号返回表9-5砂轮组织分类及用途返回表9-6常用砂轮形状、代号及用途返回图9-3砂轮的安装方法返回1--间隙;2--法兰盘;3---垫片;4---螺母图9-4砂轮平衡装置返回1一砂轮;2一心轴;3一砂轮套筒;4一平衡铁;5一平衡轨道;6一平衡架图9-5金刚石刀修整砂轮返回图9-6M1432型万能外圆磨床返回1一床身;2一头架;3一工作台;4一内圆磨具;5一砂轮架;6一尾座7一手轮图9一7万能外圆磨床的典型工艺方法返回(a)纵磨外圆柱面;(b)纵磨长锥面;(c)横磨短锥面;(d)纵磨锥孔图9-8外圆磨削方法返回(a)纵磨法;(b)横磨法;(c)综合磨削法;(d)深磨法;(e)在无心外圆床上磨外圆图9-9M7120型卧轴矩台式平面磨床返回1--床身;2,7,10--手轮;3--工作台;4--行程开关5--立柱;6--砂轮修整器;8--砂轮架;9--磨头图9-10平面磨削方法返回(a)周磨法;(b)端磨法表9-7平衡轴加工工艺返回图9-11平衡轴返回