湖南大学磨削理论与工艺作业

磨削理论与工艺姓名学院机械与运载工程学院学号学科专业机械工程教学老师尹韶辉日期2015年7月8日一．磨削工艺系统的基本组成磨削加工中的磨床、磨具、磨削液、工件和夹具量具等组成磨削工艺系统。从系统工程、信息论及控制论的观点出发，磨削工艺系统由输入—磨削过程—输出组成。其中，输入包括工件、砂轮、磨削液、机床及夹具、测量机构和环境条件；磨削过程包括弹塑性变形、切削形成、磨削热产生、砂轮磨损和界面化学作用等现象；磨削结果包括切屑形貌、经济性和加工质量等内容。二．磨削原理的基本概念1)接触弧长：几何接触弧长Lg：假定为两个绝对刚性体，采用几何关系计算：lg=运动接触弧长Lk：考虑运动的影响，Lk大于Lg;真实接触弧长Lc:考虑各种变形和随机因素，Lc=1.15~2Lk。2)砂轮当量直径:当量砂轮直径的定义为：dse=dw.ds/dw±ds式中，“+”用于外圆磨削；“-”用于内圆磨削。平面磨削时，dw=∞，因此有dse=ds。换句话说，当量直径就是把外圆和内圆磨削化为平面磨削时相当的砂轮直径。除平面磨削外，dse和ds的数值存在重大差别。3)磨削比:工件的材料磨除量与砂轮磨损量之比称为磨削比。G=4)磨削力:磨削力起源于工件与砂轮接触后引起的弹性变形、塑性变形、切屑形成以及磨粒和结合剂与工件表面之间的摩擦作用。磨削力可分为三个垂直的分力，即沿砂轮切向的切向磨削力、沿砂轮径向的法向磨削力和沿砂轮轴向的轴向磨削力。5)磨削温度：磨削产生大量热量，没有被切屑带走，而是留在磨削表层，温度可高达1000°，影响工件表面质量和使用性能，减少砂轮寿命。6)磨削力、磨削温度与磨削用量的关系：磨削深度ap增大，磨削力Ft增大；工件速度Vw越大，磨削力Ft增大；砂轮速度Vs增大，磨削力Ft减小。磨削深度ap增大，磨削温度增大；工件速度Vw变化对磨削热影响较小；砂轮速度Vs增大，磨削温度降低。7)磨削力、磨削温度如何测量：平面磨削力测量：电阻应变片式测力仪、压电晶体测力仪外圆磨磨削力测量：外圆磨削力测量装置内圆磨磨削力测量：工程陶瓷内圆磨削测试系统磨削温度测量：热电偶测量法、红外辐射测温法三．砂轮的代号含义1)砂轮磨料：磨料是构成磨具的主要原料，在磨削中起切削作用。可分为普通磨料和超硬磨料两大类。基本性能：硬度、韧性、强度、热稳定性、化学稳定性。基本特征：几何形状、粒度等2)砂轮的结合剂：其作用是将众多磨粒粘在一起。可分为陶瓷结合剂（V）、树脂结合剂（B）、橡胶结合剂（R）菱苦土结合剂、复合结合剂。3)磨具组织：指的是磨料、结合剂、气孔三者之间的体积关系。按照磨粒率递减：0~15个号4)普通砂轮的分类；棕刚玉（A）、白刚玉（WA）、绿碳化硅（GC）5)超硬磨料砂轮的种类：金刚石、CBN6)常用材料如何选取不同种类，不同磨粒的砂轮：磨45钢、铸铁等：棕刚玉砂轮（A）40#磨陶瓷：金刚石砂轮磨玻璃：黑碳化硅（C）砂轮7）砂轮线速度：Vs=wR=2πn四．砂轮的磨损变化过程及检测方法1)砂轮堵塞的种类：嵌入型、粘着型、混合型主要与材料的物理力学性能、磨削液有关。方式（机械侵嵌or化学粘附）2)砂轮磨损的变化与检测：初期磨损；磨耗磨损；急剧磨损三个阶段检测方法：在线、停机检测。1.滚动复印法2.触针法3.光截法4.光电自动测量5.激光功率谱6.电镜观察7.光发射8.声发射监测法3)常用的砂轮修整方法普通砂轮：车削法、滚轧法、磨削法超硬砂轮整形：金刚石笔整形、滚压整形、磨削修整超硬砂轮修锐：游离磨料挤轧、喷射、刚玉切入、磨削修锐、电解修锐、液压喷射修锐4）重点：ELID在线电解修整特点：一边修整一边加工采用电化学腐蚀绝缘层形成与磨损动态平衡五．磨削液的种类与组成六．表面质量1)表面粗糙度的测量方法：接触式检测方法主要是触针法，是目前国内广泛采用的一种方法，经过近七十年的充分发展，该方法成为国际唯一公认的表面粗糙度测量标准方法。但是该方法有很大的缺陷，测量精度随触针尖端半径影响很大、测量速度慢、实现在线检测困难、检测过程种容易对被测工件表面造成损伤。非接触式：白光干涉仪是利用干涉原理测量光程之差从而测定有关物理量的光学仪器。此外，数字图像处理的方法用于精度检测将成为未来发展重要方向。2)表面完整性的基本定义（烧伤、裂纹、减小措施）表面完整性：表征磨削加工表面质量，包括表面纹理指标和物理力学性能。磨削烧伤：实质是由于磨削加工过程中由于高温导致工件表面层材料金相组织变化。避免磨削烧伤措施：减少ap，增加进给量f，增加Vw，减少Vs。采用耐热钢、合理选用粗粒度砂轮、充分冷却等。残余应力产生原因：1.冷态塑性变形2.热态塑性变形3.金相组织变化三者综合结果。残余应力超过强度极限，产生裂纹，减低工件力学性能。改善措施：1.提高Vw，减少残余拉应力，消除烧伤与裂纹；减少Ap，可减少残余应力；降低Vs，，可以得到残余压应力，有利。2.无火花磨削3.滚光加工4.珩磨可增大残余压应力5.低应力磨削