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1、第十二章第十二章 磨磨 削削一、一、砂轮特性及其选择砂轮特性及其选择二、二、磨削机理磨削机理重点和难点：重点和难点：掌握砂轮的特性，对磨削过程有掌握砂轮的特性，对磨削过程有初步认识。初步认识。一、概述一、概述 磨削磨削用带有磨粒的工具来对工件进行加工的用带有磨粒的工具来对工件进行加工的方法。方法。加工精度：加工精度：IT5IT5IT6IT6 加工粗糙度：加工粗糙度：Ra1.25Ra1.250.01m0.01m 加工范围：淬硬钢、耐热钢、特殊合金材料、加工范围：淬硬钢、耐热钢、特殊合金材料、石材石材 加工形式：外圆磨、平面磨、齿面磨、螺纹磨加工形式：外圆磨、平面磨、齿面磨、螺纹磨主运动；主运动；
2、径向进给运动；径向进给运动；轴向进给运动；轴向进给运动；工件圆周（或直工件圆周（或直线）运动。线）运动。二、砂轮的特性及其选择二、砂轮的特性及其选择 砂轮砂轮用结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、用结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、干燥、焙烧及车整而成，具有很多气孔，而用磨干燥、焙烧及车整而成，具有很多气孔，而用磨粒进行切削的工具。粒进行切削的工具。1.1.影响因素影响因素（1 1）磨料磨料 切削作用，高硬度、耐磨、切削作用，高硬度、耐磨、韧性强、适当的脆性韧性强、适当的脆性氧化系磨料：刚玉（氧化系磨料：刚玉（AlAl2 2O O3 3）碳化物系磨料：碳化物系磨料：SiCSiC、BCBC高硬磨料：人造金
3、刚石、立方氮化硼高硬磨料：人造金刚石、立方氮化硼（2 2）粒度粒度表示磨粒的大小表示磨粒的大小颗粒上的最大尺寸颗粒上的最大尺寸40m40m，机械筛分法，机械筛分法 40m40m，显微镜分析法，显微镜分析法选择的准则：选择的准则：粗磨用颗粒较粗的磨粒，以提高生产率；粗磨用颗粒较粗的磨粒，以提高生产率；精磨用颗粒较细的磨粒，减小已加工表面粗精磨用颗粒较细的磨粒，减小已加工表面粗糙度；糙度；工件材料软、塑性大和磨削面积大时，工件材料软、塑性大和磨削面积大时，为避免堵塞砂轮，采用较粗的磨粒。为避免堵塞砂轮，采用较粗的磨粒。（3 3）结合剂结合剂将磨粒结合起来，使砂轮具有一将磨粒结合起来，使砂轮具有一定
4、的强度、定的强度、气孔、硬度和抗腐蚀、抗潮湿的气孔、硬度和抗腐蚀、抗潮湿的性能。性能。（4 4）硬度硬度指砂轮上磨粒受力后自砂轮表层脱指砂轮上磨粒受力后自砂轮表层脱 落的难易程度，也反映磨粒与结合落的难易程度，也反映磨粒与结合 剂的粘固程度。剂的粘固程度。参照原则参照原则 工件材料硬，砂轮硬度应选的软些；工件材料硬，砂轮硬度应选的软些；砂轮与工件的接触面积大时，选软砂轮；砂轮与工件的接触面积大时，选软砂轮；精磨和成形磨削，选硬的砂轮；精磨和成形磨削，选硬的砂轮；半精磨和粗磨，选软的砂轮；半精磨和粗磨，选软的砂轮；磨削有色金属等软材料，选软的砂轮。磨削有色金属等软材料，选软的砂轮。（5 5）组织
5、组织反映磨粒、结合剂、气孔三者之反映磨粒、结合剂、气孔三者之 间的比例关系。间的比例关系。砂轮的总体积砂轮的总体积 磨料体积磨料体积 气孔体积气孔体积 结合剂体积结合剂体积2.2.砂轮标志砂轮标志A 60 S V 6 P 300 A 60 S V 6 P 300 30 30 75 75磨磨料料 棕棕刚刚玉玉粒粒度度硬硬度度 硬硬1 1结结合合剂剂 陶陶瓷瓷组组织织 磨磨料料占占总总体体6 60 0形形状状 平平径径外外径径厚厚度度内内径径三、磨削过程三、磨削过程1.1.磨削的特点磨削的特点（1 1）磨削速度高；）磨削速度高；（2 2）冷硬程度大、能量消耗大；）冷硬程度大、能量消耗大；（3 3）
6、单颗磨粒切削厚度极小，）单颗磨粒切削厚度极小，单位磨削力大；单位磨削力大；（4 4）背向磨力大；）背向磨力大；（5 5）磨粒有自砺性；）磨粒有自砺性；（6 6）砂轮表面磨粒分布是随机的。）砂轮表面磨粒分布是随机的。2.2.磨粒切削过程（单个）磨粒切削过程（单个）（1 1）磨粒的形状）磨粒的形状特点：刀尖过渡圆弧比较大特点：刀尖过渡圆弧比较大切削时为负前角切削时为负前角负前角切削时对金属的挤压负前角切削时对金属的挤压（2 2）磨屑的形成过程）磨屑的形成过程三区：滑擦三区：滑擦 刻划刻划 切削切削1.1.磨削过程的理论分析磨削过程的理论分析二、磨削影响因素二、磨削影响因素2.2.砂轮表面的形状：砂
7、轮表面的形状：3.3.残余应力残余应力相变引起金相组织的体积变化、温相变引起金相组织的体积变化、温度引起的热胀冷缩及塑性变形的综合结果。度引起的热胀冷缩及塑性变形的综合结果。4.4.磨削烧伤磨削烧伤由磨削热引起的、在加工表面瞬间由磨削热引起的、在加工表面瞬间发生的氧化变色现象。发生的氧化变色现象。5.5.磨削裂纹磨削裂纹加工表面因局部瞬时高温和随即急加工表面因局部瞬时高温和随即急剧冷却所产生的热应力而出现的裂纹。剧冷却所产生的热应力而出现的裂纹。6.6.磨削力简要分析磨削力简要分析沿砂轮径向的法向磨削力沿砂轮径向的法向磨削力F Fp p；沿砂轮切向的切向磨削力沿砂轮切向的切向磨削力F Fc c
8、；沿砂轮回转轴线方向的轴向磨削力沿砂轮回转轴线方向的轴向磨削力F Ff f（可不计）。（可不计）。磨削力基本特征磨削力基本特征 1 1）单位磨削力值很大）单位磨削力值很大 由于磨粒几何形状由于磨粒几何形状的随机性和几何参数的不合理，使单位磨削力值很的随机性和几何参数的不合理，使单位磨削力值很大。大。2 2）三项分力中背向力最大）三项分力中背向力最大 正常磨削条件下，正常磨削条件下，F Fp/p/F Fc c的比值约为的比值约为2.02.02.52.5。3 3）磨削力随不同的磨削阶段而变化）磨削力随不同的磨削阶段而变化 4 4）磨削力的构成）磨削力的构成 在磨削力的构成中，材料在磨削力的构成中，
9、材料剪切所占比重较小，而摩擦所占比重较大，可达剪切所占比重较小，而摩擦所占比重较大，可达70%70%80%80%。7.7.磨削力的经验计算磨削力的经验计算切向力切向力切向力切向力（N N N N）8.8.磨削功率磨削功率磨削时，由于砂轮速度很高，功率消耗很磨削时，由于砂轮速度很高，功率消耗很磨削时，由于砂轮速度很高，功率消耗很磨削时，由于砂轮速度很高，功率消耗很大。主运动所消耗的功率为大。主运动所消耗的功率为大。主运动所消耗的功率为大。主运动所消耗的功率为P P P Pc c c c P P P Pc c c c=F F F Fc c c cc c c c(W(W(W(W)通常砂轮硬度较高时，
10、功率消耗较大些。一通常砂轮硬度较高时，功率消耗较大些。一通常砂轮硬度较高时，功率消耗较大些。一通常砂轮硬度较高时，功率消耗较大些。一般，同一种工件材料的硬度较高时，功率消耗小般，同一种工件材料的硬度较高时，功率消耗小般，同一种工件材料的硬度较高时，功率消耗小般，同一种工件材料的硬度较高时，功率消耗小些。硬化钢与软钢相比，磨削切向力小些。硬化钢与软钢相比，磨削切向力小些。硬化钢与软钢相比，磨削切向力小些。硬化钢与软钢相比，磨削切向力小30%30%30%30%，而磨，而磨，而磨，而磨削功率较小。削功率较小。削功率较小。削功率较小。9.9.磨削用量的确定磨削用量的确定砂轮线速度砂轮线速度砂轮线速度砂
11、轮线速度工件线速度工件线速度工件线速度工件线速度磨削深度磨削深度磨削深度磨削深度轴向进给量轴向进给量轴向进给量轴向进给量粗磨粗磨粗磨粗磨精磨精磨精磨精磨三、优秀磨削形式三、优秀磨削形式1.1.砂轮修整（高精度小粗糙度磨削）砂轮修整（高精度小粗糙度磨削）特点：特点：1 1）磨粒微刃数多且等高性好，能切下均）磨粒微刃数多且等高性好，能切下均匀细微切屑；匀细微切屑；2 2）借助半钝化状态的微刃对工件表面的）借助半钝化状态的微刃对工件表面的摩擦抛光作用。摩擦抛光作用。2.2.高速磨削高速磨削（45m/s45m/s以上）以上）砂轮速度提高后，使单位时间内通过磨削区砂轮速度提高后，使单位时间内通过磨削区的
12、磨粒增加。若进给量保持与普通磨削时相同，的磨粒增加。若进给量保持与普通磨削时相同，则高速磨削时则高速磨削时每颗磨粒切削厚度变薄每颗磨粒切削厚度变薄，同时使每，同时使每颗磨粒的负荷减小。颗磨粒的负荷减小。特点：特点：1 1）生产率高；）生产率高；2 2）砂轮使用寿命提高；）砂轮使用寿命提高；3 3）可提高精度）可提高精度 减小磨削表面的粗糙度；减小磨削表面的粗糙度；4 4）改善磨削表面质量。）改善磨削表面质量。以大的径向进给量和很低的工作台进给速度以大的径向进给量和很低的工作台进给速度进行磨削。进行磨削。单个磨粒的切削厚度大为减少，因而作用在单个磨粒的切削厚度大为减少，因而作用在每个磨粒上的力也减少。每个磨粒上的力也减少。3.3.强力磨削（缓进给大切深）强力磨削（缓进给大切深）特点：特点：1 1）生产率高；）生产率高；2 2）扩大磨削工艺范围；）扩大磨削工艺范围；3 3）不易损伤砂轮；）不易损伤砂轮；4 4）精度稳定；）精度稳定；5 5）磨削力和磨削热大。）磨削力和磨削热大。4.4.砂带磨削砂带磨削特点：特点：1 1）设备简单；）设备简单；2 2）生产率高；）生产率高；3 3）加工质量好；）加工质量好；4 4）能磨削复杂平面。）能磨削复杂平面。