公开课磨削加工技术教案

无锡机电高等职业技术学校-1-公开课教案授课章节名称第7章磨削加工技术7．3磨削加工方法授课教师开课范围授课时间授课班级授课类型多媒体教学课时2教学目标1、熟练掌握磨削加工特点2、熟练掌握磨削加工方法教学重点1、熟练掌握磨削加工特点2、熟练掌握台阶面磨削加工特点教学难点1、内圆磨削时的工艺分析及质量分析2、平面磨削的工艺分析及质量分析学情处理学生缺乏对典型零件磨削加工的感性认识，缺少磨削加工的实习实践经验。因此可通过多媒体课件、加工视频或通过观看现场加工提高学生学习积极性。选用教材北京理工大学出版社，王泓主编的《机械制造基础》教材内容处理说明课外作业P283第3、4、5题教学后记无锡机电高等职业技术学校-2-教学程序教学内容教学手段与方法复习导入讲授新课1、砂轮的特性？2、砂轮的形状有哪些？3、如何安装砂轮？4、如何修整砂轮？第7章磨削加工技术7．3磨削加工方法7．3．1．磨削加工特点砂轮表面磨粒的外露部分形成参差分布的棱角，每一棱角相当于具有负前角的微小刀刃，随着砂轮的高速旋转，无数的微刃以极高的速度从工件表面切下一条条极细微的切屑，从而形成了残留面积极小的光滑加工表面。磨削加工与车、铣削加工比较，具有以下特点：1)能经济地获得高的加工精度和小的表面粗糙度值。加工精度通常可达IT8～IT5，表面粗糙度值一般为Ra1.25～0.32μm。磨削加工不但可精加工，而且可进行粗磨荒磨、重负荷磨削。2)砂轮磨料具有很高的硬度和耐热性，因此，能够磨削一些硬度很高的金属和非金属材料，如淬火钢、硬质合金、陶瓷材料等。这些材料用一般的车、铣等很难加工。但由于磨屑易堵塞砂轮表面的孔隙，所以不宜磨削软质材料，如纯铜、纯铝等。3)磨削速度大，磨削时磨削区温度可高达800～1000℃左右，这容易引起零件的变形和组织的变化。所以在磨削过程中，需进行充分的冷却，以降低磨削温度。4)砂轮在磨削时具有“自锐作用”。在磨削力的作用下会部分磨钝的磨粒能自动崩碎脱落，从而形成新切削刃口，从而使砂轮保持良好的磨削性能。7．3．2磨削加工方法1．外圆磨削外圆磨削可以在普通外圆磨床、万能外圆磨床或无心磨床上进行。常用的磨削方法有轴向磨削法、径向磨削法、阶段磨削法和深度磨削法等四种。磨削对象主要是各种圆柱体、圆锥体、带肩台阶轴、环形工件以及旋转曲面。经外圆磨削后的工件表面粗糙度一般能达到Ra0.2～0.8μm，尺寸精度可达IT6～IT7级。1)砂轮的选择外圆磨削砂轮的选择必须考虑工件的加工精度、磨削性能、磨削力、磨削热等因素。选择中等组织的平形砂轮，砂轮尺寸按机床规格选用。无锡机电高等职业技术学校-3-2)工件的装夹(1)用前、后顶尖装夹工件装夹时，利用工件两端的顶尖孔将工件支承在磨床的头架及尾座顶尖间，这种装夹方法的特点是装夹迅速方便，加工精度高。(2)用三爪卡盘或四爪卡盘装夹工件三爪卡盘适用于装夹没有中心孔的工件，而四爪卡盘特别适用于夹持表面不规则的工件。(3)利用心轴装夹工件心轴装夹适用于磨削套类零件的外圆，常用心轴有以下几种：小锥度心轴；台肩心轴；可胀心轴。3)外圆的一般磨削方法(1)纵向法磨削时，工件在主轴带动下作旋转运动，并随工作台一起作纵向移动，当一次纵向行程或往复行程结束时，砂轮需按要求的磨削深度再作一次横向进给，这样就能使工件上的磨削余量不断被切除。磨削特点是：精度高、表面粗糙度值小、生产效率低。适用于单件小批量生产及零件的精磨。(2)横向法(切入磨法)磨削时，工件只需与砂轮作同向转动(圆周进给)，而砂轮除高速旋转外，还需根据工件加工余量作缓慢连续的横向切入，直到加工余量全部被切除为止。磨削特点是：磨削效率高，磨削长度较短，磨削较困难。横磨法适用于批量生产，磨削刚性好的工件上较短的外圆表面。(3)阶段磨削法阶段磨削法又称综合磨削法，是横磨法和纵磨法的综合应用，即先用横磨法将工件分段粗磨，相邻两段间有一定量的重叠，各段留精磨余量，然后用纵磨法进行精磨。这种磨削方法既保证了精度和表面粗糙度，又提高了磨削效率。2．无心外圆磨削无心外圆磨削是在无心外圆磨床上进行的一种外圆磨削。无心外圆磨削时，工件不定中心自由地置于磨削轮和导轮之间，由托板和导轮支承，工件被磨削外圆表面本身就是定位基准面，其中起磨削作用的砂轮称磨削轮，起传动作用的砂轮称导轮。导轮由橡胶结合剂制成其轴线在垂直方向上与磨削轮成θ角，带动工件旋转和纵向进给运动。无心磨削时，磨削轮以大于导轮75倍左右的圆周速度旋转，由于工件与导轮间的摩擦力大于工件与磨削轮间的摩擦力，所以工件被导轮带动并与它成相反方向旋转；而磨削轮则对工件进行磨削。无心磨削后工件的精度可达IT6～IT7级，表面粗糙度达Ra0.8～0.2。无锡机电高等职业技术学校-4-1)无心外圆磨削的特点(1)外圆磨削工件两端不打中心孔，不用顶针支承工件。由于工件不定中心，磨削余量相对减少。(2)外圆磨削不能磨轴向带槽沟的工件，磨削带孔的工件时，不能纠正孔的轴心线位置，工件的同轴度较低。(3)内圆磨削一般情况下只能加工可放于滚柱上滚动的工件，特别适宜磨削套圈等薄壁工件。磨套类零件由于零件是自身外圆为定位基准，因此不能修正内、外圆间的原有同轴度误差。(4)无心磨削机动时间与上、下料时间重合，易于实现磨削过程自动化，生产效率高。(5)在无心磨削过程中，工件中心的位置变化大小取决于工件磨削前的原始误差、工艺系统刚性、磨削用量及其他磨削工艺参数(如工件中心高、托板角等)。(6)无心磨削工件运动的稳定性、均匀性取决于机床传动链、工件形状、重量，导轮及支承的材料、表面形态，磨削用量及其他工艺参数。(7)无心磨削机床的调整时间较长，对调整机床的技术要求也较高，不适用于单件小批量生产。2)无心外圆磨削的方法在无心外圆磨床上磨削工件的方法主要有贯穿法、切入法和强迫贯穿法。(1)贯穿磨削法：磨削时，工件一面旋转一面纵向进给，穿过磨削区域，工件的加工余量需要在几次贯穿中切除，此种方法用于磨削无阶台的外圆表面。(2)切入磨削法：磨削时，工件不做纵向进给运动，通常将导轮架回转较小的倾斜角(θ=30o)，使工件在磨削过程中有一微小轴向力，使工件紧靠挡销，因而能获得理想的加工质量。切入磨削法适用于加工带肩台的圆柱形零件或锥销、锥形滚柱等成形旋转体零件。采用切入法时需精细修整磨削轮，砂轮表面要平整，当工件表面粗糙度值超出所要求时，要及时修整磨削轮，磨削时，导轮横向切入要慢而且均匀。3．内圆磨削内圆磨削可以在内圆磨床或万能外圆磨床上进行。常用的磨削方法有纵向磨削法与径向磨削法。磨削对象主要是各种圆柱孔、圆锥孔、圆柱孔或圆锥孔端面以及成形内表面。内圆磨削的尺寸精度可以达到IT6～IT7级，面粗糙度Ra0.8～0.2μm。采用高精度内圆磨削工艺，尺寸精度可以控制在0.005mm以内，表面粗糙度Ra0.1～0.025μm。内圆磨削具有以下特点：(1)由于受到内圆直径的限制，内圆磨削的砂轮直径小，转速又无锡机电高等职业技术学校-5-受内圆磨床主轴转速的限制（一般为10000～20000r/min)，砂轮的圆周速度一般达不到30～35m/s，因此磨削表面质量比外圆磨削差。(2)内圆磨削时，直径越小，安装砂轮的接长轴直径也越小，而悬伸却较长、刚性差，容易产生弯曲变形和振动，影响了尺寸精度和形状精度，降低了表面质量，同时也限制了磨削用量，不利于提高生产率。(3)内圆磨削时，砂轮直径小，转速却比外圆磨削高得多，因此单位时间内每一磨粒参加磨削的次数比外圆磨削高，而且与工件成内切圆接触，接触弧比外圆磨削长，再加之内圆磨削处于半封闭状态，冷却条件差，磨削热量较大，磨粒易磨钝，砂轮易堵塞，工件易发热和烧伤，影响表面质量。为了保证磨孔的质量和提高生产率，必须根据磨孔的特点，合理地使用砂轮和接长轴，正确选择磨削用量，改进工艺。4．平面磨削平面磨削主要在平面磨床上进行，若零件较小或加工一些特殊平面时也可在工具磨床上进行。平面磨削精度可达IT7～IT5，表面粗糙度值为Ra0.8～0.2μm。常用的平面磨削方式有4种，分别是卧轴矩台平面磨削；卧轴圆台平面磨削；立轴矩台平面磨削；立轴圆台平面磨削。1）磨平行面（1)工件的安装平面零件磨削时最常用的安装夹具是电磁吸盘。凡是由钢、铸铁等磁性材料制成的平行面零件，都可由电磁吸盘安装，利用磁力吸牢工件。这种方法装卸工件方便迅速，牢固可靠，能同时安装许多工件。（2）砂轮选择平面磨削时一般根据工件的加工精度、磨削方式以及工件材料等因素来选择砂轮。（3）平行面的磨削方法常用的平行面磨削方法有以下三种：横向磨削法；深度磨削法；阶梯磨削法。(4）磨削用量的选择根据加工方法、磨削性质、工件材料等因素来选择磨削用量：①砂轮的圆周速度不宜过高或过低，过高会引起砂轮的碎裂，过低会影响加工质量和生产效率。②工作台纵向进给速度当工作台为矩形时，纵向进给量选1～12m/min;当工作台为圆形时，其速度选为7～30m/min.③砂轮的垂直进给量磨削中，应根据横向进给量选择砂轮的垂直进给量。横向进给量大时，垂直进给量应小些，以免影响砂轮无锡机电高等职业技术学校-6-小结布置作业和机床的寿命以及加工精度；横向进给量小时，则垂直进给量可适当增大。一般粗磨时，垂直进给量为0.015～0.05mm；精磨时为0.005～0.01mm.2）磨垂直面垂直面是指那些与主要基面垂直的平面。磨削垂直面的关键问题是采用何种装夹方法，以达到相邻面之间的垂直度要求。3）磨斜面常用的斜面磨削方法有以下三种。(1)用正弦规和精密角铁装夹工件磨斜面正弦规是一种精密量具，使用时，根据所磨工件斜面的角度，算出需要垫入的块规高度。(2)用正弦精密平口钳或正弦电磁吸盘装夹工件磨斜面正弦精密平口钳的最大倾斜角度为450，而正弦电磁吸盘是用电磁吸盘代替了正弦精密平口钳中的平口钳，它的最大回转角度也是450。一般可用于磨削厚度较薄的工件。(3)用导磁V形铁装夹工件磨斜面导磁V型铁的结构和使用原理与导磁角铁相同。这种导磁V形铁所能磨削的工件倾斜角不能调整，因而适用于批量生产。4)磨削加工注意事项(1)看清图样，明确要求，规范操作，严格执行成批生产的首检制度。(2)正确使用设备及工、夹、量具，做好保养维护工作，定期更换润滑油。(3)合理安放工具、量具和工件，有利于缩短工作的辅助时间，提高生产率。(4)正确安装砂轮，经常检查砂轮的运转情况，及时调正砂轮的平衡。(5)工作中，发现异常情况应立即停车，如是设备故障要及时报告，待机修人员排除故障、修复机床后方能重新操作。(6)操作时必须精力集中，不得擅自离开工作岗位。7)做好交接班工作，通报机床运行情况和加工的有关信息，并做好记录。8)正确穿戴劳动防护用品。今天学习了磨削加工的特点以及外圆磨削、无心外圆磨削、内圆磨削、平面磨削四种磨削加工方法。P283第3、4、5题无锡机电高等职业技术学校-7-板书设计第7章磨削加工技术7．3磨削加工方法7．3．1．磨削加工特点7．3．2磨削加工方法1．外圆磨削2．无心外圆磨削3．内圆磨削4．平面磨削注：纸张规格要求：A4