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1、砂轮磨具的选用第1页，本讲稿共53页参与磨削的磨粒数极多；起切削作用的磨粒数具有特殊性质；磨粒具有一定的脆性及热稳定性；磨粒切削刃形状不规则，单颗粒切入深度小；磨具具有较好的自锐性；比磨削能大；可获得高精度低粗糙度表面。二、磨削过程二、磨削过程在磨粒切削刃与工件接触的全过程中，存在三个明显不同特征的区域，即弹性滑擦区、塑性耕犁区和切削区。而磨粒进入切削区域的过程中，磨粒切刃与工件之间的干涉深度从零开始逐渐加深。正是由于磨削过程中存在弹塑性变形，才使得磨粒在切削过程中与工件的表面生成曲线、理论干涉曲线、实际干涉曲线不重合，从而导致磨削残留余量、降低磨削精度。三、磨削几何参数三、磨削几何参数磨削中
2、存在的表征输入条件参数有：磨刃几何参数、有效磨粒数、切削厚度、接触弧长、砂轮当量直径等。表征输出主要参数有：材料磨除率、砂轮磨耗率、磨削比、比磨削力、功率消耗、表面粗糙度、磨削比能、加工精度及表面完整性等。其中磨刃几何参数、有效磨粒数、切削弧长、磨削比等做为基本磨削参数。1.连续切刃间隔连续切刃间隔：通常把实际参加切削的切刃示为有效切削刃，它不仅跟砂轮表面几何参数有关，它也随砂、工或a厚的变化而变化。返回目录第5页第2页，本讲稿共53页2.磨磨粒粒最最大大切切入入深深度度：指单颗磨粒最大切入深度对磨削加工的力和热有着直接影响，进而影响整个加工质量、砂轮耐用度、磨削效率及磨削能的消耗。单颗磨粒最
3、大切入深度g为：g2（其中-连续切刃间隔；s-砂轮转速；w-工件转速；e-砂轮切深；ds、dw-砂轮直径、工件直径）此公式虽近似而得，但对磨削加工却有重要指导意义。其中外圆磨削取正，内圆磨削取负。3.切削弧长切削弧长：一个切刃在一次切削中所产生的切屑，其未经变形的长度，又叫砂轮接触弧长=（1其中顺磨时取负，逆磨时取正。4.平均切削面积平均切削面积：磨削中，磨粒切刃所受的力与磨粒的切削面积成比例。一个切屑的断面积是瞬时变化的，只有讨论平均切屑断面积。这里引入比磨除率，即砂轮单位宽度上，单位时间内磨除工件体积称比磨除率Z=wae。若取返回目录第6页第3页，本讲稿共53页切屑弧长与接触弧长相等，则平
4、均切断面积am=w2（其中w表示平均切刃间隔）四、磨削力四、磨削力1.磨削分力磨削分力磨削力是磨削过程中切削力和摩擦力的总和，由于磨削力大小方向不断变化，所以一般将磨削力分解成三个力其中Fn-法向磨削力。三分力最大，与砂轮和磨粒抗压强度及系统刚性有密切关系。Ft-切向磨削力。直接影响磨削时有效功率的消耗Fa-轴向磨削力。总磨削力在砂轮轴线方向分力。一般FnFtFa。且Fn/Ft可间接说明砂轮工作表面磨粒锋利程度，即可作为砂轮耐用度判断依据之一。单个切刃的分力公式：Fn=bae；Ft=bae；Fa=bae。从上式可以看出：磨削各分力都与磨削宽度、砂轮切入深度、工件速度成比例增加，与砂轮速度成比例
5、返回目录第7页第4页，本讲稿共53页减小。在实际磨削中，严格解析磨削力是困难的，在工程上常简化其公式，如Ft=k0（其中k0为磨削系数）2.比磨削能比磨削能指磨除工件上单位体积的金属所消耗的能量叫比磨削能。U=W/V=。它对估算磨削力和功率消耗有重要意义。五、磨削热五、磨削热金属切削时绝大部分能量转化为热能，这些热能传散在切屑、刀具、工件上。其中车削、铣削等普通切削方式，热量都是被切屑带走，而对与磨削来说由于切削的金属层非常薄所以大约60%90%的热量都传入工件，这些热量来不及导入工件更深处所以在局部形成高温，并在表层形成极大的温度梯度。当这些局部温度达到一定临界值时，就会在工件表面形成热损伤
6、（如表面氧化、烧伤、残余应力、裂纹等），也影响工件尺寸精度。所以控制磨削热非常关紧。返回目录第8页第5页，本讲稿共53页1.磨削热产生与传散磨削热产生与传散磨削热来源于磨削功率的消耗。磨削热量Q分配如下：Q=QW+QS+QC+QO+QU（QW、QS、QC、QO、QU分别表示：传入工件热量、传入砂轮热量、传入切屑热量、传入切削液热量、辐射热量）。热量的分配还跟工件、砂轮的导热性有关，如超硬磨具导热性好，所以磨削热大部分被砂轮带走。2.磨削温度的分类和意义：磨削温度的分类和意义：.工件的平均温升w:它主要影响工件的尺寸和形状精度，它在磨削经过一定时间后会稳定在某一范围内，其主要虽砂轮转速、切向力的
7、增加而增加，虽工件转速增加而降低。.接触面温度、m:即接触弧部分的表面温度，其主要与工件烧伤、裂纹、内应力有密切关系。它可分平均温度和最高温度m，一般m=1.5，其接触面温度虽砂轮切入深度e、砂轮速度、工件速度的增加而增高。返回目录第9页第6页，本讲稿共53页.磨粒切削刃温度:可用下式表达：g由上式可看工件转速比砂轮转速影响要大。这是因为vw增加，使单位时间磨除工件体积增加，磨粒切入深度显然也增加，所以磨削力和比磨削能消耗增加，热源强度虽之增加，温度进一步升高。而砂轮速度增加，使单位时间内参与磨削的磨粒数增多，磨粒的切入深度减小，这样磨削力的下降将抵消由速度增加而增大的比磨削能。在实际加工中常
8、通过增加vw的方法来减少磨削表面的烧伤和裂纹，vw增加，虽然磨削热增加，但工件表面同一地方在磨削区停留的时间减少，因而传入工件的热量相对减少。磨削温度的测量常用热电偶测温法和红外辐射测温法。六、磨削液六、磨削液 一般磨削加工都要采用磨削液。正确采用磨削液，不但可以降低磨削温度，减少磨削力，降低动力消耗，而且还可延长砂轮寿命和改善工件表面质量。磨削液的四大作用：润滑、冷却、清洗、防锈作用。磨削液种类非常多，通常可分为两大类型：水溶性磨削液和油溶性磨削液，水溶性磨削液又可分为：乳化液、透明性水溶液、电解质水溶液。返回目录第10页第7页，本讲稿共53页 其中油溶性磨削液主要成分多为矿物油。普通矿物油
9、是在低黏度或中黏度矿物油中加防锈添加剂。如在机械油、轻质柴油、煤油中加脂肪酸以增强润滑作用。另外在磨削液中加入硫、氯、磷等元素的极压添加剂形成极压油，其渗透能力和润滑能力会更佳适宜表面粗糙度要求低的工序加工使用。油溶性磨削液有较好的附着性，能隔绝空气，防止磨削区氧化和水解等不良的化学反应。如CBN砂轮易高温下与水发生反应，所以使用CBN高速磨削时应采用油性磨削液。水溶性磨削液主要成分是水，再配加其它添加剂而成。其具有很好的冷却效果，且配制方便、成本低廉、不易污染。磨削液常用加添加剂来改善磨削液性能，常用的有油性添加剂、极压添加剂、防锈添加剂、抗泡沫添加剂以及乳化剂等。而常用的一些供液方法有；浇
10、注法、高压冷却、内冷供液法、超声波供液法和浸渍砂轮等方法。七、砂轮的磨损七、砂轮的磨损返回目录 第11页第8页，本讲稿共53页在磨削过程中，由于磨削力和磨削热的作用，砂轮工作表面磨粒会逐渐磨钝，这将影响被加工的表面质量和几何精度，并引起振动、噪音、粗糙度增大，产生裂纹、烧伤和残余应力等，因此砂轮要进行定期的修整。磨粒的磨耗磨损形式主要有：磨料机械磨损、化学磨损、粘附磨损。1.砂轮寿命及其判据砂轮寿命及其判据砂轮两次修整之间的实际磨削时间称为砂轮寿命。判断砂轮寿命，一般根据工作面磨损后所产生的现象目测判定。主要现象有：磨削过程出现自激振动、工件表面出现再生振纹；磨削噪音增大；工件表面出现磨削烧伤
11、、磨削力急剧增大或减小；磨削精度下降；磨削表面粗糙度增大。这些现象的产生主要是由于磨削温度过高使工件表面产生热损伤和由于自激振动导致的粗糙度和精度下降。砂轮寿命终结形式：砂轮表面钝化磨平状态（将增大磨削力及磨削热）；砂轮堵塞（易出现振动或噪音及至烧伤）；砂轮轮廓破坏（影响加工精度）返回目录第12页第9页，本讲稿共53页2.评价砂轮磨削性能指标评价砂轮磨削性能指标磨削效率：实验时常用指标有磨除率（Z），指单位时间内磨除的工件体积或质量；比磨除率（Z），指磨具的单位宽度在单位时间所磨去的工件体积。它表示在磨具耐用度期间内，磨具平均宽度的磨除率。砂轮耐用度：表示砂轮两次修整间隔中金属磨除量磨削比：磨
12、除的工件体积（或质量）与砂轮的损耗体积（或质量）之比叫磨削比。G=VWC/VSC磨削表面质量：指工件的粗糙度、表面精度及表面层质量等。八、砂轮修整八、砂轮修整砂轮在磨削过程中需要修整，其原因有二：一、由于磨粒磨损，棱角变钝，气孔被切屑堵塞，从而失去切削能力；二、由于磨粒在砂轮中分布不规则，切削刃的棱角锐利程度不同，磨削时形成自锐脱落不均匀，影响工件表面质量。返回目录第13页第10页，本讲稿共53页修整砂轮的工具按修整器的几何形状和修整过程中运动形式可分两种：静止型修整器和运动型修整器。普通的修整方法有三种：车削法、滚压法和磨削法我公司主要用金刚石笔的车削法修整和修整滚轮的磨削法。而对超硬磨具的
13、修整可分为整形和修锐：整形是对砂轮进行微量切削，使表面达到所要求的几何形状；修锐是去除磨粒间的结合剂，使磨粒间有一定的溶屑空间，并行成切削刃。对于陶瓷结合剂的疏松型的超硬砂轮（如金刚石、CBN砂轮），整形和修锐可在同一工序进行。返回目录第14页第11页，本讲稿共53页磨具特性的选择磨具特性的选择一、磨具概述一、磨具概述 磨具即指在加工工序中起磨削、研磨、抛光作用的工具。一般由磨料、结合剂、气孔三大要素沟成，不过后又把浸渍剂列为第四要素，而超硬磨具则把基体作为第四要素。其分类按磨料种类可分普通与超硬材料磨具；按结合剂又分无机（陶瓷、菱苦土、硅酸钠结合剂磨具）、有机（树脂和橡胶结合剂磨具）、金属结
14、合剂；按磨料结合剂结合形式又可分固结、涂附磨具及研磨膏。普通磨具的特征标记必须按顺包含下面8项内容。例：PDT500*(10/16)*203-A/WA100L5V60m/s。依次序上例各数字字母所代表含义为：PDT磨具的形状代号（单面凸砂轮），现用新代号数字表示（38）500砂轮直径，mm（正规的还须标上环端直径）10/16砂轮厚度，mm。其中10mm为砂轮厚度，16mm为中孔加厚区厚度。203砂轮孔径，mm返回目录第15页第12页，本讲稿共53页 100磨料粒度号。微粉级（240粒度以下）用W标识，现国标规定 固结磨具统用F粒度号标识 L磨具硬度号（旧称中软2）5磨具组织号 V磨具所用结合剂
15、（陶瓷结合剂）60m/s磨具线速度 而各内容所用表示方法，不同时期或国家标识又不一致，比如美国硬度等级L、M、N、O都可规划为我国国标的M、N等级，且我国不存在O等级。二、磨料的选择二、磨料的选择1.磨料种类及应用范围磨料种类及应用范围 磨料是磨削加工过程中的主体，它不仅要具备很高的硬度、耐热性、热稳定性和化学稳定性，还应具有一定韧性、以便承受一定磨削力。主要分氧化物系、碳化物系和超硬磨料系，各磨料以各自不同的性能，可确定以下的主要加工范围：返回目录第16页第13页，本讲稿共53页 返回目录 第17页磨料种类代号主要特点主要应用范围棕刚玉A棕褐色，抗破碎能力强，抗氧化、抗腐蚀，韧性强适于磨削抗
16、张强度大的金属材料，如普通碳素钢等白刚玉WA洁白的刚玉晶体，有微刃结构，硬度比棕刚玉高，但脆性大，韧性低，切削能力强主要用于淬火钢、合金钢的细磨精磨，及磨螺纹及齿轮铬刚玉PA玫瑰红色，硬度与白刚玉接近，但韧性高，加工效率高，且加工表面精度、粗糙度高适用于精密刃具、量具、仪表零件。微晶刚玉MA灰色，呈微刃破碎状态，有较好自锐性，韧性强度较高，适于重负荷磨削，可以磨不锈钢、碳素钢、轴承钢等，也用于精密磨削单晶刚玉SA单晶体，浅玫瑰色或白色，硬度韧性都比白刚玉高，抗破碎能力切削能力强，但造价很高，有污染。适于加工韧性大硬度高的难磨材料，如工具钢、合金钢及高钒钢等锆刚玉ZA灰白色，韧性大、强度高，耐磨
17、性好适于高速重负荷磨削，特别适宜加工钛合金及耐热合金第14页，本讲稿共53页返回目录第18页镨钕刚玉NA磨削性能优于白刚玉适于加工不锈钢、高速钢等耐热合金黑刚玉BA黑色，自锐性好，磨削发热少，加工表面粗糙度好用于抛光因含铁高，不适宜做陶瓷磨具黑碳化硅C兰黑色，硬度高，脆性大，韧性低适宜抗拉强度低的金属材料及非金属合金如铸铁黄铜绿碳化硅GC绿色透明，纯度高、硬度高，脆性大适宜加工硬而脆的的材料如硬质合金、玻璃等立方碳化硅SC黄绿色，等轴晶系，硬度高，颗粒完整性好，切削能力强微型轴承精密研磨及精密轴承钢和不锈钢。碳化硼BC黑色，高温易氧化分解，不易做磨具，单独使用研磨或抛光硬材料金刚石D硬度高，磨
18、削能力强，导热性好，磨削力，磨削热少，但易发生化学磨损，耐热性差根据不同牌号（主要有RVD、MBD、SCD、SMD、DMD）加工不同材料立方氮化硼CBN硬度，韧性略低于金刚石，但热稳定性好，化学惰性高，导热性能好，磨削效率高对各种材料都有十分优良的磨削效果第15页，本讲稿共53页2.磨料选择对磨削性能影响磨料选择对磨削性能影响.磨料硬度：必须选则比工件硬度高，且热硬度要好；.磨料韧性：主要影响磨具磨削时自锐性；.抗压强度：影响使用过程中的切削性能；.线膨胀系数：磨料与结合剂线膨胀系数一定要一致，否则将引起砂轮裂纹；.化学成份：直接影响磨料强度、韧性、磨削性能及色泽。如碳化硅磨料其碳化硅含量越高
19、，其磨削性能越好，而棕刚玉中氧化铝含量不应超过97%，这样切削力增加，韧性降低。白刚玉中Al2O3含量高，切削力差。如碳化硅磨具磨钢材时易与钢发生强烈的化学反应，所以磨削钢材时不易采用碳化硅磨具；.磨粒形状：直接影响有效磨削粒数；.导热性：影响整个磨具导热性；.亲水性：影响磨具成形能力。三、粒度选择三、粒度选择磨料粒度是反应磨粒几何尺寸的大小，也是反映工件表面粗糙度和加工效率的重要指标。粒度粗细还影响磨削热量的生成及磨具表面堵塞。粒度的划分国标新规定普通磨料是按“F“等级来划分，即磨料所能通过筛网在每英寸长度（25.4mm）上所含网眼数，依据颗粒尺寸依次为F4、F5、返回目录第19页第16页，
20、本讲稿共53页 F6F220、F240等，过去标准中将粒度小于F240按颗粒尺寸划分，依次W63、W50W1.0、W0.5（分别代表颗粒尺寸为6350m、5040m）。而不同国家又有不同标准，比如日本对粒度规定标准则是以浮水磨粒划分，如我们用的油石粒度规格是3000#，其对应我国标准跟W3.5接近。磨料具体选择与磨削关系如下表。磨具粒度选择与工件性质及磨削条件的关系表磨具粒度选择与工件性质及磨削条件的关系表返回目录第20页硬度选择趋向细磨具粒度粗工作性质低工件硬度高小工件材料延伸率大大工件导热性小磨削条件小接触面积大精加工加工方式粗加工小加工效率大小磨削用量大第17页，本讲稿共53页不同粒度磨
21、具的应用范围不同粒度磨具的应用范围四、硬度选择四、硬度选择 磨具硬度是直接反应磨粒在磨削过程中受力后从磨具表面脱落的难易程度，它决定磨具自锐性的好坏，是磨具磨削时的重要控制参数。磨具硬度的划分现国标规定是按A、B、CY英文字母依次变硬。返回目录 第21页磨具粒度应用范围F14以粗荒磨或重负荷磨钢坯、地板等F14F30磨钢铁、打毛刺、切断加工，石材加工及粗磨平面等F30F46平面磨、外圆磨、无心磨、内圆磨、工具磨等粗磨工序F60F100平面磨、外圆磨、无心磨、内圆磨、工具磨等半精磨、精磨工序上及工具刃磨和齿轮磨削F100F220各种刀具的刃磨、粗研磨、精磨、珩磨、螺纹磨等F150F400精磨、珩
22、磨、螺纹磨、仪器仪表零件及齿轮精磨F360以细超精磨、镜面磨、精研磨与抛光等第18页，本讲稿共53页 磨具硬度选择的基本原则是：保证磨具适当自锐性的同时，避免磨具过大磨损，保证磨削时不产生过高磨削温度。其选择方式如下：磨具硬度选择与工件性质及磨削条件的关系表返回目录 第22页硬度选择趋向软磨具硬度硬工作性质硬工件硬度软大工件抗张强度小小工件塑性大小工件导热性大磨削条件大接触面积小粗加工表面精度精大砂轮工作速度小第19页，本讲稿共53页不同磨具硬度使用范围不同磨具硬度使用范围五五.结合剂选择结合剂选择结合剂作用是将磨具粘结成一定几何形状。它是影响到砂轮强度、硬度、返回目录第23页磨具硬度磨具硬度
23、应用范围应用范围Y（超硬）修整轮或修整块SY（硬超硬）打毛刺及重负荷磨钢坯MR（中中硬）切断加工KN（中软中）通用砂轮及高速砂轮JK（软3中软1）高精度、低粗糙度磨削，宽砂轮切入磨及钛合金磨HK（软2中软1）刃磨硬质合金及高速钢刀具HJ（2软软3）磨削铜铝合金DJ（超软软3）缓进给磨削大气孔砂轮DF（超软）树脂石墨砂轮第20页，本讲稿共53页 组织成型密度的主要因素。它的选择主要取决于磨削目的、砂轮速度及加工表面要求。常用结合剂及其应用范围如下：返回目录 第24页常用结合剂常用结合剂代号代号特点特点适宜加工范围适宜加工范围陶瓷结合剂V粘结能力强，热稳定性和化学稳定性好，适宜多种磨削液，且其形状
24、保持性好，寿命长，不易堵塞，磨削效率高，但质脆易碎。广泛用于外圆、内圆、平面、无心等多种磨削方式，是磨具最常用结合剂树脂结合剂B具有一定弹性和较高强度，耐冲击性好。但热稳定性差，抗碱性差，不能在碱性磨削液下使用主要用于粗磨工序打毛刺、磨钢坯、切割片及一些细粒度静磨砂轮。橡胶结合剂R强度大、弹性好，组织紧密，气孔小，但耐热、耐酸碱性差，有臭味一般用于精密切断、柔性抛光轮及无心磨导轮。第21页，本讲稿共53页六六.组织的选择组织的选择 组织是反映组成磨具中磨粒间松紧程度，即磨具体积中磨粒所占比例，组织的划分与磨粒率关系如下：VG=62-2N（VG磨粒率，%；N组织号），即当VG=62时，N=0，即
25、该磨具为0号组织，且磨粒率每递减2%，组织号放松一级。磨具组织实际上关系到磨粒、气孔、结合剂三者比例。返回目录第25页菱苦土结合剂Mg各方面都较差，只适宜低速干磨石材及接触面积大的加工金属结合剂M分青铜和电镀结合剂两种，青铜结合剂其刚性好，强度高，耐磨性好，使用寿命长，形状保持性好，但自锐性差，易堵塞，修整困难，电镀结合剂强度高切削锋利，磨削效率高，不需修整，但寿命短主要用于金刚石、CBN超硬磨具的制造。第22页，本讲稿共53页 它的选择主要关系到磨削过程中的磨削热，砂轮堵塞，磨具外形保持性，表面粗糙度，精度的好坏。磨具组织选择与工件性质及磨削条件的关系表磨具组织选择与工件性质及磨削条件的关系
26、表磨具组织的使用范围表磨具组织的使用范围表 返回目录返回目录 第第26页页组织选择趋向松磨具组织紧工作性质软而韧工件材料硬而脆大热变形小差工件导热性好磨削条件细磨具粒度粗粗加工加工方式精加工大接触面积小第23页，本讲稿共53页七七.浓度选择浓度选择 浓度是超硬磨料磨具所特有的指标。指磨具工作层内每立方厘米体积内所含超硬磨料的质量，国标规定每单位体积含0.88g超硬磨料，其浓度为100%。它对磨具磨削效率和工序加工成本有着重要影响。浓度过高，磨料易过早脱落，导致磨料浪费，浓度过低导致，磨削效率下降。它的选择主要跟结合剂种类、磨具粒度、加工工序、磨具形状有关，一般立方氮化硼磨具比金刚石磨具硬度高点
27、，陶瓷结合剂的CBN砂轮浓度一般75125%。粒度细，其浓度应低些，以获得较低粗糙度。对于加工效率要求高的，宜采用粗粒度、高浓度磨削。另外对于磨具形状保持性要求较高的，如沟槽加工，其浓度应选用高些。返回目录第27页砂轮组织使用范围紧（03）1.高速重负荷磨削和磨钢球砂轮；2.成型磨削和高精密磨削；3.用于切沟槽中（47）用于一般磨削场合松（810）1.韧性大而硬度不高的工件；2.热敏性强的工件；3.易烧伤工件；4.磨削区域大的场合第24页，本讲稿共53页磨削缺陷分析与解决磨削缺陷分析与解决一、磨削加工精度一、磨削加工精度1.1.产生原因及影响因素产生原因及影响因素 零件的磨削精度指零件在磨削加
28、工后，其形状、尺寸及表面相互位置三方面与理想零件的符合程度。一般说来，形状精度高于尺寸精度，而位置精度也应高于尺寸精度。磨削过程中出现的输入和输出误差见下图：输入误差 磨床磨削过程输出误差测量误差 机械误差 磨削加工中的误差主要来源与两方面。一是磨床-夹具-砂轮组成的工艺系统本身误差；二是磨削过程中出现的载荷和各种干扰，包括力变形、热变形、振动、磨损等引起的误差。而在磨削过程中，使砂轮与工件位置改变以降低磨削精度的主要原因有：.由磨削力引起的磨床和工件弹性变形；.磨床和工件的热变形；.磨床和工件的振动；.砂轮磨损后其形状、尺寸变化；返回目录第28页第25页，本讲稿共53页.工装、夹具的损坏或变
29、形；.导轨、轴承和轴等部件的非弹性变形。其中磨削过程中的弹性变形是主要的影响因素，它会使砂轮的实际切入深度与输入切入深度 不一致，这一变化是由“砂轮架砂轮轴承-砂轮轴-工件-工件支承”的弹性系统刚性决定。一般为消除这种原因带来的误差常在行程进给磨削后，停止相互间的进给，仅依靠弹性回复力维持磨削，即光磨阶段（又叫清火花磨削），从而消除残留余量。当然造成磨削误差的其它因素液很多如：工件磨削形状误差，工件热变形，磨粒切刃引起的塑性变形，砂轮的磨损等。2.2.对工件的影响：对工件的影响：降低工件使用寿命；降低工件抗疲劳强度；特殊特性的尺寸精度误差易影响工件使用，如轴承孔尺寸的控制，尺寸过小，安装不到轴
30、上；过大，易引起振动，影响轴承使用寿命等。3.3.解决方法：解决方法：增加系统刚性；减少上工序加工留量，以减小磨削厚度，从而减小磨削力返回目录 第29页第26页，本讲稿共53页 降低残留应力；增加光磨时间；及时修整砂轮，及时检查工装、夹具、轴承完好性及电主轴的振动性等；精细的选择砂轮，如挑选细粒度，硬度较大，组织稍紧密的砂轮；选用导热性好的砂轮（如CBN砂轮）；采用冷却性能优良的磨削液以减少因热变形引起的误差。二、工件表面粗糙度二、工件表面粗糙度1.1.产生原因及影响因素产生原因及影响因素 表面粗糙度指加工表面具有较小间距和峰谷所组成微观几何形状特征。它是大量磨粒在工件表面进行切削后留下的微观
31、痕迹的集合。它有三种表示方法：轮廓算术平均偏差Ra；微观不平度十点平均高度Rz；轮廓最大高度Ry.由于Ra最能反映表面微观几何特征，它不但跟微观轮廓高度有关，还跟轮廓形状有关，是一个综合指标，所以通常用Ra来判定表面粗糙度。而影响表面粗糙度的主要因素是砂轮工作表面的特性和磨削运动条件。.砂轮特性的影响：如砂轮粒度越粗，砂轮单位面积上磨粒数就越少，磨削表面的磨痕就越深，粗糙度越大；砂轮硬度过大，磨钝磨粒不能及时脱落，继续磨削塑性变形增加，表面粗糙度增加；砂轮硬度过软，返回目录第30页第27页，本讲稿共53页 磨削工作面会过早变形，磨损的不均匀也会使磨削粗糙度变大；另外修整量的大小也有影响，修整量
32、过大会使砂轮表面螺沟复映到工件上，影响粗糙度。.磨削用量的影响：若降低砂轮速度，可减少单位时间参与磨削的磨粒数，则单颗磨粒负荷增加，工件塑性变形隆起增大，因此表面粗糙度增加；若增加工件速度将减少工件单位长度上的磨削磨粒数，使单颗磨粒的磨削厚度和金属切削量增加，也将增大表面粗糙度；磨削深度的增加将会增加塑性变形程度，从而使磨削粗糙度增加。在实际磨削加工中，还有磨削方式、磨削行程数、前道工序粗糙度、切刃形状、修整条件、磨削液以及磨削振动都对表面粗糙度有不同程度的影响。而对于超精加工来说，切削角、油石摆频、油石摆幅、工件转速、油石压力、的控制对粗糙度的影响都是很大的。.切削角：它是表示超精研加工切削
33、作用的强弱，指瞬时切削速度与工件转速的夹角。越大，切削作用越强，生产效率越高，表面粗糙度值越大；反之则亦然。切削角在设备调整正常后一般不做调整。返回目录第31页第28页，本讲稿共53页 而调整的一般原则：以生产效率为主的粗超，切削角为2040，以提高质量为主的精超切削角为510。.油石摆频:它决定着超精研加工的效果，且它的改变比其它因素要强的多，油石频率的提高，磨粒对工件的切削次数增加，频繁的改变切削方向，有利于油石自励，切削作用增强，但受加工磨头、机床与工艺系统刚性及振幅，和磨削表面质量影响，在选择时也是有所区别，一般粗超比精超要高点。.油石摆幅：油石摆幅越大，切削作用越强，生产效率越高，但
34、磨粒运动轨迹网纹变粗，表面粗糙度变大。.工件转速：工件转速增加，切削作用减弱，生产效率降低，但对改善表面粗糙度有利，但过高又会引起机床与工艺系统振动，磨粒容易划伤工件表面，且上工序粗糙磨纹和缺陷不易消除，所以通常粗超要比精超转速低些。.油石压力：油石作用与工作表面的压力越大，磨粒潜入工件表面越深，切削量越大，效率越高，但过高，磨粒易脱落，切削作用一直延续下去而无光整阶段，润滑油膜不易形成，最终影响表面质量，而压力过低，钝化磨粒不易脱落，切削作用降低，油石与工件不易行不成良好接触，对生产和表面质量都有影响，所以油石压力要选择恰当。返回目录 第32页 第29页，本讲稿共53页2.2.对工件的影响对
35、工件的影响.影响工件使用寿命：两互相接触的平面最初不是在整个面积上接触，而只是表面凸起的一部分，这样，零件表面越粗糙，凸峰接触部位单位面积所受的压力就更大，当两接触面相对运动时，表面粗糙部分产生塑性变形甚至在压力作用下，形成干摩擦。加剧磨损。但并非表面越光洁、摩擦阻力越小，就越耐磨，因表面粗糙度太小不利于润滑油的储存，还会使接触表面间分子亲和力增加甚至发生粘合，使摩擦力增加而产生急剧磨损，在一般条件下，表面粗糙度总是存在一个最佳点。对于轴承来说，还会产生噪音。.影响零件的疲劳强度：表面粗糙度大的表面，极易产生应力集中，使表面实际应力比平均应力高1.52.5倍，容易产生裂纹，3.3.解决方法解决
36、方法：要获得较小表面粗糙度。需磨削时应留取较小的余量，选用大的砂轮线速度和较小的进给速度；合理选择磨削特性，以最大限度的减小磨削力和磨削热；同时在修整时采用较小的进刀量，精细的修整。超精加工时严格按照基本规律调整。返回目录 第33页第30页，本讲稿共53页三、磨削烧伤三、磨削烧伤1.1.产生原因及影响因素产生原因及影响因素 磨削时，由于磨削区的瞬时高温（9001500）形成零件表面组织发生局部变化，并在表面的某些部分形成氧化变色，这种现象称为磨削烧伤。根据烧伤外观不同可分全面烧伤、斑状烧伤、均匀线条状烧伤、周期线条状烧伤等；根据烧伤深度又可分浅度、中度、深度烧伤。最常见的是均匀或周期的线条状烧
37、伤。由于烧伤往往表面伴有氧化作用，形成氧化膜，所以可根据表面颜色判断烧伤程度，一般烧伤依色变深变重，依次是白、黄、褐、紫、兰。而影响磨削烧伤的是磨削温度，所以应从磨削液、磨削进给速、工件砂轮转速的选择上考虑。其中振纹烧伤沿表面振纹分布，主要是系统刚性振动产生；划痕烧伤沿着砂轮磨痕分布，是由于砂轮磨粒不锋利造成的；柱状烧伤是沿着零件轴向不等距分布，是无心夹具磁力不足，工件随着砂轮旋转而产生瞬时滑动而产生；局部烧伤是由于磨削余量不均匀，磨削厚度不一致；均匀烧伤的表面烧伤均匀，是砂轮硬度过硬，粒度过细，进给过大，工件转速过低造成。返回目录第34页第31页，本讲稿共53页2.2.对工件的影响对工件的影
38、响 表面烧伤破坏了工件表层组织发生氧化变质，极易造成表层腐蚀，并极大影响工件使用性能和寿命，所以烧伤是磨加工中严格控制的质量指标。3.3.解决方法：解决方法：调整冷却液及注液方式；合理选择砂轮特性（硬度适中，粒度降低、组织疏松点，采用脆性大、自锐性好的磨料）；合理选择磨削用量（工件转速适中、降低进给速度）；合理修整砂轮；检查金刚笔是否完整；支撑环是否正常运转；检查钢材是否达标；操作者要严格按工艺要求操作。四、磨削残余应力四、磨削残余应力1.1.产生原因及影响因素产生原因及影响因素 磨削残余应力指磨削加工后仍保留在工件内部的应力。可分残余压应力和残余拉应力，一般对零件变形、裂纹产生影响的主要是两
39、种应力的综合体现。磨削力造成工件表面的弹塑性变形、磨削热产生的热应力及组织转变产生的组织应力是产生磨削残余应力的原因。而磨削力和磨削热受磨削用量、砂轮特性和磨削液等磨削条件影响。返回目录 第35页第32页，本讲稿共53页2.2.对工件的影响：对工件的影响：.影响零件加工精度：当加工达到一定精度时，由于残余应力具有自然释放能力，这种精度就不能保持，因而影响机器使用性能。.残余应力对零件疲劳强度的影响：零件的疲劳会由外界拉应力的作用下逐步产生断裂，如果零件表面存在一定的残余拉应力，则叠加外界拉应力，将加速裂纹的产生与扩大。但如果表面存在残余压应力，则会抵消一部分外界的拉应力。.残余应力对零件耐腐蚀
40、性影响：残余压应力可增加材料耐腐蚀性，残余拉应力则明显降低其耐腐蚀性主，要是残余拉应力破坏表面钝化膜，还可使表面电极电位发生变化，加速表面腐蚀3.3.解决方法：解决方法：减小残余应力须从较小磨削力和磨削热两方面入手：改变砂轮特性(增加硬度、改用脆性好的磨料、组织疏松、粒度偏粗等)、减小进给速、减小磨削用量、改善磨削液条件及加大流量、工件转速调整适当。五、磨削裂纹五、磨削裂纹返回目录第36页第33页，本讲稿共53页1.1.产生原因及影响因素产生原因及影响因素 在磨削过程中或磨削后零件表面形成裂纹称磨削裂纹，有些用肉眼可看到，有的需用特殊仪器，其产生原因是零件表层内应力超过了材料的断裂极限。一般拉
41、应力断裂极限要小于压缩断裂极限，因此拉应力更容易导致裂纹的产生。所以磨前的残余拉应力使磨削过程更容易产生拉伸裂纹，而要控制磨削裂纹的产生，必须同时控制磨削应力和磨前残余应力。在我们磨削加工中，由于采取淬回火工序，所以磨前残余应力较少，只要磨削过程减小磨削应力就可以防止裂纹产生。2.2.对工件的影响对工件的影响：严重的影响工件的使用寿命，工件易腐蚀，裂纹处氧化快，表层组织变化快，易变质。3.3.解决方法：解决方法：这里主要说一下减小磨削应力方面的措施：可调整冷却方式，尽量冷却均匀，调整砂轮特性（如适当降低硬度，减小粒度等），采用较小的磨削进给速；精细的修整砂轮。返回目录 第37页第34页，本讲稿
42、共53页六、磨削振纹六、磨削振纹1.1.产生原因及影响因素产生原因及影响因素 磨削表面的颤振振纹可分为螺旋形、直线型、斑点三种。其中螺旋型振纹是由砂轮与金刚石修整笔之间的振动引起的，这是因砂轮主轴刚性差或发生一些外界扰动；直线型振纹是由砂轮不平衡引起的，特别是在内圆磨削更易产生，而当砂轮磨损或堵塞不均匀，由于再生效应，也是极易在表面出现直线振纹的；斑点型振纹是由于砂轮圆周表面上硬度不均匀或不均匀磨损引起的局部振动造成的。2.2.对工件的影响对工件的影响：对工件寿命有很大影响，振纹处易产生腐蚀。对轴承来说主要是影响到使用时工件的旋转精度，在测振时，振动值大，圆度不圆，另外严重时引起磨削振纹烧伤。
43、3.3.解决方法解决方法：合理选择砂轮特性（如硬度均匀，粒度略粗点，组织疏松）；及时更换修整装置；精细的修整砂轮；精确的平衡砂轮；进给均匀；提高设备刚性；坯件磨削余量不应过大。返回目录第38页第35页，本讲稿共53页磨具的部分质量标准与使用检验磨具的部分质量标准与使用检验磨具产品型号众多，结合我公司目前所用产品，就产品入库前的检验及使用前的质量检查，列出以下检测项目标准及检测手段。一、磨具成品的质量检查项目一、磨具成品的质量检查项目 磨具质量技术标准是进行产品质量检查的主要依据。按照我国的技术规定，普通磨具的检查项目有以下七项：基本尺寸、行位公差、外观缺陷、硬度、静平衡、回转强度、组织号。其中
44、硬度、静平衡、回转强度、组织号这四项检查直接决定磨具的安全性及使用性能等内在性能，因此这几项常被称为磨具内在质量的检查。按国家标准规定，组织号在正常情下不作检验，但用户提出异议时，应按国家标准规定测定。二、磨具基本尺寸的极限偏差及测量方法二、磨具基本尺寸的极限偏差及测量方法1磨具基本尺寸的极限偏差磨具基本尺寸的极限偏差 根据我国现行标准GB/T2485-1997，对磨具基本尺寸的极限偏差作如下规定：返回目录第39页第36页，本讲稿共53页、轮外径的极限偏差（见表1）、砂轮厚度的极限偏差（见表2和表3）表表1 外径极限偏差表外径极限偏差表 表表 2 用于一般砂轮厚度用于一般砂轮厚度 表表3 轴承
45、沟道、磨曲轴砂轮厚度轴承沟道、磨曲轴砂轮厚度返回目录返回目录 第第40页页 砂轮外径/mm极限偏差/mm一般砂轮筒形砂轮D60.56D30130D1201.5120D4002.5+1-4400D10004+1-51000D20006厚度T/mm 极限偏差/mmT16+0.5016T40+1.0-0.540T250+1.5-0.5砂轮厚度T/mm 极限偏差/mmT60.56T30130T1201.5120T4002.5400T10004第37页，本讲稿共53页 表表4 孔径的极限偏差孔径的极限偏差 表表5 凹槽直径的极限偏差凹槽直径的极限偏差 表表7 砂轮底厚砂轮底厚E、环端面、环端面 宽度宽度
46、W及周面厚度极限偏差及周面厚度极限偏差U返回目录第41页孔径H/mm极限偏差/mmABCH30+0.160+0.21030H50+0.25050H80+0.190+0.30080H100+0.250+0.400100H250+0.290+0.460+0.57+0.28250H315+0.320+0.520+0.65+0.33315H400+0.360+0.570400H500+0.400+0.630注：A适用于磨削加工砂轮；B适用于砂轮机上修磨、切削；C适用于重负荷钢坯修磨砂轮凹槽直径P/mm极限偏差/mmP1200+3120H4000+5P4000+7E、U、W/mm极限偏差/mmWEUab
47、cde16+1.0-0.5 0.1+1.0-0.5+1.0-0.5+0.50162+1.5-0.5注：a适于双面凹砂轮；b适于桶形砂轮；c适于杯、碗、碟形砂轮；d适用单斜边、双斜边和碟形砂轮；e适用单面凸砂轮。第38页，本讲稿共53页表表6 凹槽深度的极限偏差凹槽深度的极限偏差 表表8磨、油石基本尺寸的极限偏差磨、油石基本尺寸的极限偏差、砂轮孔径的极限偏差（见表4）、砂轮凹槽直径的极限偏差（见表5）、砂轮凹槽深度的极限偏差（见表6）、砂轮底厚.环端面宽度及周面厚度的极限偏差（见表7）、磨（油）石基本尺寸的极限偏差（见表8）2磨具基本尺寸的测量方法及尺寸影响 磨具基本尺寸的测量，应根据不同的磨具
48、、不同尺寸所规定的允许极限偏差的精度要求，选用不同精度的检具。磨具尺寸检查中所用的通用检具有钢直尺.游标卡尺等。专用检具有塞规.卡规.样本等。对于异形产品常有专用样板来检查其外形尺寸。返回目录 第42页凹槽深F或G/mm极限偏差/mmAB160.5116402403基本尺寸/mm极限偏差/mm珩磨磨、油石其它磨、油石50+0.5-1.01.0502.02.0第39页，本讲稿共53页砂轮外径测量及尺寸影响砂轮外径测量及尺寸影响要求不高时采用钢板尺及卷尺测量，如测量在最大极限及最小极限时，可采用游标卡尺配合钢板尺测量。外径尺寸大小一般对使用影响不大，但对专用产品却是关键尺寸，如带机床防护罩的砂轮尺
49、寸大装不进，尺寸小易影响加工件数；还有像我公司使用的组合砂轮，尺寸不一致会给修整带来极大不便。砂轮厚度及油石尺寸的测量砂轮厚度及油石尺寸的测量一般用钢尺测量，如测量在最大极限及最小极限时，可采用游标卡尺配合钢板尺测量。由于轴承行业对厚度要求较严格，在对砂轮厚度及油石宽度测量应用游标卡尺或千分尺测量。厚度尺寸影响一般也不大，但对成型磨削而言，厚度要求相当严格，像我公司用的轴承沟道磨削，超精加工用的油石，无心磨导轮、砂轮（无心磨导轮要求和砂轮厚度一致），及开槽砂轮，都需严格控制其厚度尺寸。砂轮孔径测量砂轮孔径测量砂轮孔径尺寸精度等级要求较严格，测量时需采用较精密的专用量具极限量规，利用极限量规的通
50、端及止端分别控制孔径的上、下偏差。孔的影响是相当大的，小了安装不上；过大，安装时不易对准中心，易造成偏心和砂轮不平衡，高速旋转下会造成径向跳动加剧，砂轮破裂。返回目录第43页第40页，本讲稿共53页三、磨具形位公差及测量方法三、磨具形位公差及测量方法磨具标准中有关形位公差规定检查平行度和同轴度，指导性的技术文件规定的形状公差检查圆柱度、圆度和平面度。以上五个项目行业上通常称为“五度”。实际上砂轮孔与平面的垂直度直接影响砂轮的使用，也应该严格控制。因此磨具的形位公差检查一般有六项。其测量方法与公差规定及其影响如下：1平面度平面度 平面度是指磨具任意一个平面对理想平面的不平程度。测量是用专用平尺测