磨工工艺学

2020/4/141磨工工艺学修制车间2020/4/142介绍磨床编号方法2020/4/143砂轮的选择砂轮选择砂轮的特性：磨料、粒度、结合剂、组织、强度、形状和尺寸等一、磨料砂轮中磨粒的材料称为磨料磨料是砂轮主要组成部分，它直接担负着切削作用，在磨削过程中，要经受剧烈的挤压、摩擦以及高温的作用，所以磨料必须具备很高的硬度，耐热性和相当的韧性，以承受切削力，同时还要求磨料本身具有锋利的切削刃口，以便切入工件.2020/4/144磨料有天然磨料和人造磨料两类。制造砂轮的主要是各种人造磨料。常用的磨料有以下几种：刚玉类磨料（主要化学成份为AL2O3）、碳化硅磨料（主要成份为SiC)、金钢石、立方氮化硼等。2020/4/145各种人造磨料的性质：1、棕刚玉（A）它的颜色呈棕褐色，用它制造的陶瓷结合剂砂轮通常为蓝色或浅蓝色。棕刚玉的硬度高、韧性大、抗弯强度高，能承受很大压力，在磨削过程中抵搞破碎的能力强，故适合于磨各种抗拉强度高的金属材料。2020/4/1462、白刚玉（WA）这种材料是白色的，用它制造的陶瓷结合剂砂也是白色的。白刚玉的硬度略高于棕刚玉，韧性则比棕刚玉低。在磨削过程中，磨粒不易磨钝，即使磨钝后的磨粒也容易破裂而形成新的锋利刃口，因此，白刚玉的切削性能良好。而且，磨削过程中发热量小，磨削力小，可减少工件变形及烧伤、裂纹等现象，所以它适用于精磨各种淬硬钢以及容易变形的工件等。白刚玉不宜用于粗磨，因粗磨时的白刚玉磨粒容易碎裂脱落，砂轮磨损较大，同时其价格也比棕刚玉高。2020/4/147粒度所谓粒度，是指磨料颗粒的几何尺寸大小，也就是磨粒的粗细程度。砂轮的粒度对磨削工件的表面粗糙度和磨削效率有很大影响。根据新国标对磨料磨具标准的规定，磨料颗粒粗细不同，可分为41个号关于粒度号，有两种不同表示方法，对于磨粒来讲，粒度号越大则颗粒越小。对于微粉来讲，号数越大，颗粒越大。2020/4/148结合剂结合剂是粘合磨粒而制成的各种砂轮的材料。结合剂种类及其性质，决定着砂轮的强度硬度、耐热和耐腐蚀性能等。此外，结合剂对磨削的表面粗糙度和磨削温度也有一定的影响。最常用的结合剂有以下几种：2020/4/149陶瓷结合剂V它是一种无机结合剂，应用最为广泛，能制成各种粒度、硬度、组织、形状和尺寸的砂轮。优点：价格低廉、性能稳定，不受天气干湿、气温变化以及贮存时间长短的影响：耐热性和耐腐性好，既可干磨，又能适应使用各种冷却液的磨削。缺点：脆性大，弹性差，不能用于制造厚度较薄的砂轮。当选择磨削用量当时，容易引起工件烧伤和产生裂纹等。2020/4/1410树脂结合剂B这是一种有机结合剂。其特点：用它制造的砂轮强度高，有一定的弹性，耐冲击，可制造很薄的砂轮。由于该结合剂和磨粒的结合性差，磨粒容易脱落，砂轮自锐性好，故磨削效率高，但砂轮磨损快，不易保持外形轮廓。由于树脂结合剂具有一定的弹性，所以它还具有抛光作用，磨削表面可获得较低的粗糙度。2020/4/1411缺点抗腐性差，性能不够稳定，容易受碱的侵蚀。所以湿磨时必须使冷却液中的含碱量小于1.5%。此外，过于潮湿的环境也会影响树脂砂轮的强度，因此要注意树脂砂轮的保管，存放时间不能太长（以一年为限）2020/4/1412橡胶结合剂R它的弹性比树脂结合剂更大些，强度也高，可以制造很薄的砂轮。橡胶结合剂砂轮在磨削区域的高温作用下砂轮表面的结合剂逐渐老化变脆，磨钝的磨粒容易脱落，使砂轮工件表面上经常保持有新的锋利的磨粒，因而可以减少工件烧伤的要可能性。这种砂轮具有很强的抛光性能，所以可获得较低的粗糙度。2020/4/1413缺点橡胶结合剂砂轮组织紧密，气孔小，不能磨去很多的加工余量，因此一般一宜用于粗加工。橡胶结合剂的砂轮耐油性差，所以磨削时不能用油类作冷却液。2020/4/1414硬度砂轮的硬度是指砂轮工件表面上的磨粒受外力作用时脱落的难易程度。砂轮的硬度对加工表面质量和磨削效率有显著的影响。砂轮的硬度高，磨粒不易脱落，磨粒切削刃口的等高性容易保持，所加工的工件粗糙度低，精度高。但太硬，磨钝的磨粒留在砂轮表面上掉不下来，将降低效率还易产生烧伤、裂纹等缺陷。2020/4/1415组织砂轮组织是指磨粒在砂轮中占有的体积百分数，也就是磨粒、结合剂、气孔这三部分体积的比例关系。从下表可看出它们之间的关系。2020/4/1416从上表可看出：砂轮组织号越大，单位体积内磨粒的含量越少，磨粒之间的容屑空间大，排屑方便，砂轮不易堵塞，磨削效率高。此外砂轮中的气孔还可以将冷却液或空气带入磨削区域，可降低磨削区域的温度，减少工件发热和烧伤。组织号01234567891011121314磨粒占砂轮体积（%）6260585654525048464442403836342020/4/1417砂轮的强度所谓砂轮的强度是指砂轮高速旋转时受到离心力作用而破裂的难易程度。砂轮所受的离心力随砂轮速度的平方成正比地增加。2020/4/1418磨削原理磨削用的砂轮，其表面杂乱无章地布满着许多极硬的磨粒，每一颗磨粒的锋利棱角，可视为一个刀齿，因而整个砂轮可视为具有无数刀齿的多刃刀具。在磨削过程中，砂轮经过修整后，磨粒的棱角被修成了几个微小刀齿，这种微小的刀齿称为磨粒的微刃。所以磨粒具有微刃的性质，称为磨粒的微刃性。磨粒的微刃分布在砂轮圆周面上具有等高的性质，称为微刃的等高性。2020/4/1419工件光滑表面的形成磨削时，砂轮高速旋转，并切向工件，金属表面受到磨粒锋刃的挤压，内部产生应力，使之金属材料发生弹性变形，随着切削的进行，磨粒继续挤压工件，并进入工件表面层，此时，磨料与工件表面间的摩擦和挤压作用加剧，同时热应力也急剧增加。同时，磨粒进入工件表面层使少量的金属材料沿着滑移线产生滑移，即开始塑性变形。随着砂轮与工件继续相对运动，当挤压力超过了金属内部分子结合力时便出现挤裂现象。金属材料沿着磨粒锋利刃前面经过剧烈摩擦而被切离工件，成为磨屑。2020/4/1420磨削过程由于磨粒在砂轮表面的分布不规则，有高低，因而磨粒切削金属的过程是参差不齐的。根据磨粒的形状和它在砂轮中所处的位置不同，比较突出的棱角比较锋利的磨粒，从工件表面切下切屑，一些棱角较钝，其位置又不利于切削的磨粒，只能在工件表面上刻划出凹痕，那些更钝的、隐附在其他磨粒下面的磨粒只能稍微擦着工件表面起抛光作用。所以磨粒对工件的作用包括切削、刻划和摩擦抛光三个方面。2020/4/1421磨屑厚度及其对加工的影响磨削加工时，磨削效果和砂轮的磨损受磨屑厚度的影响最大。因为磨屑厚度大小，反映出砂轮的磨粒锋刃切入被磨工件表面的深浅程度。如果磨屑厚度越大、砂轮的磨粒锋刃切入工件表面越深，磨粒所承受的负荷随之增加，磨粒也就容易脱落，使砂轮的磨损加快：同时工件表面的塑性变形也增大，由塑性变形所引起的表面粗糙程度随之增加，影响工件表面质量。2020/4/1422砂轮速度对切屑厚度的影响提高砂轮速度，在各种磨削情况下都可以使磨屑厚度减小，因而降低了工件表面粗糙度。同时，由于磨屑厚度减少，每颗磨粒所承受负荷也相应减小，提高了砂轮的耐用度。2020/4/1423工件速度的影响工件速度对磨屑厚度的影响和砂轮速度的影响相反。当工件速度增加后，切屑厚度也就相应增加，这时工件表面粗糙度上升。切屑厚度增加，生产效率提高，当超过一定程度时，砂轮将急剧磨损，并引起工件振动，影响工件的加工精度。一般取V工＝（1/80~1/160)V砂×60。工件速度太低也会引起工件表面烧伤。2020/4/1424磨削深度在各种磨削情况下，磨削深度增大，都会使磨屑厚度增加，工件表面质量下降。所以粗磨时采用大的磨削深度，可提高生产效率；精磨时为了保证加工质量，必须减小磨削深度，使磨屑厚度变薄，甚至采用无进给磨削。进一步提高工件的尺寸精度和降低工件表面的粗糙度。2020/4/1425砂轮宽度和纵向进给量增加砂轮宽度，会使磨屑变薄。加大纵向进给量，则使磨屑变厚。因此粗磨时，可适当增大纵向进给量，精磨时选用较小的纵向进给量和较大宽度的砂轮。当增大砂轮宽度时，磨削力增大。所以必须考虑到砂轮轴的刚性和磨地磨削热的影响。2020/4/1426砂轮粒度的影响粒度细，参加磨削的磨粒数增多，磨屑厚度变薄，保证了加工质量，因此细粒度砂轮适用于精磨。粗磨时，采用粗粒度的砂轮，以提高磨削效率。2020/4/1427接触弧对磨削加工的影响砂轮磨削工件时，其接触方式为圆弧接触，接触的圆弧叫接触弧。接触弧较大时，磨粒所受的阻力增大，砂轮磨损加快；同时，磨粒与工件表面的摩擦加剧，磨削热增加，容易烧工件，使工件质量下降。此时应减小磨削深度或使用较软的砂轮。同时使用充足的冷却液，以改善散热条件。2020/4/1428磨削速度磨削速度也就是砂轮的速度。砂轮的速度在35米/秒以下称为普通磨削。从提高生产率的观点来看，尽可能选用最高的砂轮速度。2020/4/1429工件速度与速比工件速度对磨削效果有一定影响。工件直径大，磨削时接触弧大，磨削时容易发热、散热条件差，为降低磨削热，工件速度要选得低一些。工件直径小可选用较高的工件速度，但不能太高，否则容易产生振动。粗磨时可选高一些以提高效率，精磨时工件速度要低一些以提高精度。工件材料愈硬，工件速度应愈低。2020/4/1430工件速度与速比提高了工件速度以后会使砂轮耐用度下降。当工件速度提高后，砂轮磨损加快，其磨损的程度超过了正常的磨损，所以在定程磨削过程中，磨损与定程产生不协调的现象，工件的尺寸精度受到了影响。对工件的加工精度得到了改善。因为弹性变形没充分，磨屑就形成了，但不能太高，否则产生相反效果。可改善工件表面的烧伤现象。因减少了热量的积聚又及时地受到冷却液的冲洗。2020/4/1431横向进给横向进给量的大小对磨削效率有显著的影响它直接影响磨削效率和工件加工表面质量。增大横向进给量，磨削厚度增大，也就增加了磨粒切去的金属量，因而可提高磨削效率。但是加大了切屑厚度将使磨粒切削工件后留下的切痕加深，工件表面粗糙度上升。同时也将增大磨削力和磨削热造成烧伤等现象。2020/4/1432横向进给粗磨时，为了提高生产效率，横向进给量可大一些，精磨时为了提高精度横向进给量可小一些。2020/4/1433纵向进给速度纵向进给速度主要作用是提高生产效率，、保证加工质量和表面粗糙度。因为提高了纵向进给速度，使砂轮相对于工件每分钟往复次数增加，也就是被磨工件的磨削表面在单位时间内通过的磨粒次数增多，同时充分利用了砂轮每一个磨粒的切削作用，使砂轮工作面磨耗均匀。2020/4/1434纵向进给速度此外，提高纵向往复速度会使沿砂轮宽度方向的磨粒快速的出入磨削区，较多的接受冷却液的冷却和冲洗，对减少磨削热，降低工件温度，避免表面烧伤，也有较好的影响。2020/4/1435磨削热磨削过程中由于磨削作用而产生的热量，叫磨削热。磨削时，在磨削区域的瞬时温度很高，一般可达8000C￣10000C。如果热的传散措施不好，工件表面瞬时高温很容易造成工件表面烧伤。所谓烧，是指工件表层发生不均匀的退火，表面产生变软现象；从而大大降低了工件的使用寿命。严重烧伤的工件表面可以看出，如表面出现焦黄或黑色氧化膜。2020/4/1436磨削热对加工的影响但有时氧化膜可能在磨削时被磨去或轻微的烧，肉眼不易发现此时要用酸洗法检查有无烧伤。工件表面瞬时高温也很容易造成工件表面产生应力而引起裂纹。如轴承钢，其磨削高温使工件表层中残余奥氏体转化为马氏体，体积彭胀而产生残余压应力，下层产生残余拉应力。另一种情况是磨削瞬时高温使工件表面产生很大的温差，引起不均匀的热彭胀，从而产生较大应力，当其应力起过材料的强度极限时，就产生裂纹。2020/4/1437避免烧伤、裂纹的办法减少磨削热的产生和加速热量的散发。1、选用恰当的冷却液，进行充分而均匀的冷却。2、选择合适的砂轮特性。3、合理选择磨削用量。2020/4/1438滚动轴承生产常用公差术语符号含义Vdp单一径向平面内