磨削.docx

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磨削

GRINDINGTECHNOLOGY

TheoryandApplicationofMachiningwithAbrasive

磨料加工理论与应用

1Introduction

1引言

uestion:

（1）Whatdoestheabrasiveprocessmean?

（2）Doestheabrasiveprocessisakindofneworoldmachiningtechnique?

（3）Howmanytypesofabrasiveswhichpeoplecanbeusedforabrasiveprocessesorgrinding?

（4）Accordingtotheabrasiveprocessorworkpieceground,howmanykindsofabrasiveprocessesdoyouknow?

问题：

（1）磨料加工是什么意思？

（2）磨料加工是一种新的或旧的加工技术吗？

（3）有多少种磨料可用于磨料加工或研磨？

（4）根据磨削加工或工件研磨，你知道有多少种磨料工艺？

1.1HistoricalDevelopmentofGrindingProcess

磨削加工的历史发展

a）Naturalabrasives:

•quartz—prehistoricman,usingstoneastools;

•emery（刚玉砂）—ancientGreeksandRomans（impure

corundum）,adamant;

•garnet（石榴石）—ancienttimes;

•diamond—foundin800-600BCinIndia,as

abrasivein15thcentury;

•corundum—foundin19thcentury;

a）天然磨料：

石英史前人，以石头为工具；

•刚玉砂（古地中海），古希腊人和罗马人（不纯刚玉），坚定不移；石榴石（古代）；古代；

钻石发现于公元前800年至公元前600年，十五世纪为磨料；十九世纪刚发现的刚玉；

b）Syntheticabrasives:

•siliconcarbide=carborundum（碳化硅）—foundbyE.G.Achesonin1891;

•aluminumoxide=corundum（刚玉）—foundbyC.B.Jacobsinin1897.

b）合成磨料：

碳化硅＝碳化硅（艾奇逊），例如由1891发现；氧化铝=刚玉（South-Field-）-由C.B.Jasbin在1897发现。

c）Superabrasives:

•man-madediamond—inventedin1955andcommerciallyusedinthelate1950s;

•cubicboronnitride（CBN,立方氮化硼）—inventedin1957andcommerciallyusedin1969.

C）超硬磨料：

1955世纪发明的人造金刚石，20世纪50年代后期商业使用；

立方氮化硼（CBN，South-Office）——发明于1957，商业应用于1969。

Producingprocessofaluminumoxideabrasives:

Bauxite（铝矾土）dehydratedfused（electricfurnace）

CokeandironAluminasinterd（fused）Product

刚玉磨料的生产工艺：

矾土（脱水）熔融（电炉）

焦炭和铁矾土烧结（熔合）产品

Producingprocessofsiliconcarbideabrasives:

碳化硅磨料的生产工艺：

SiO2（sand）+3C（coke）electricfurnaceSiC+2CO

ProducingprocessofSyntheticDiamond:

人造金刚石的生产工艺：

Graphitehighpressure（75-95Kbar）+hightemp.Catalyst（nickel）（触媒）Diamond

ProducingprocessofCBN:

立方氮化硼的生产工艺：

Boronnitride90Kbar+hightemp.CBN

alkalimetals（碱金属）

1.1.2Bondhistory

1.1.2粘结剂发展历史

bond-binder-bondedmaterial（结合剂--粘结剂—结合剂材料）

粘结剂粘结剂材料

Gum-resinshallac（橡胶树脂）—19thcenturyinIndia;

•Oxychloride（氢氧化物）binder—middleof19thcenturyinEngland;

•Rubberbondedwheel—middleof19thcenturyinUSandFrance;

•Silicate（硅酸盐）bonds—laterin19thcentury;

•Vitrifiedbond—1870sinNortonCompanyinUS;

•Resin-bondedwheel—1923;

•Phenol-formaldehyde（苯酚-甲醛）resins=Bakelite（酚醛树脂）；

•cast-ironbond—1800sinBelgium;

•metalbondedwheelfordiamond—1940s.

树胶树脂夏洛克（印度）十九世纪

十九世纪中旬英国氯氧（粘结剂）粘结剂；

橡胶粘合轮十九世纪中旬在美国和法国；

十九世纪晚些时候的硅酸盐（债券）债券；

玻化18-70年代在美国诺顿公司；

树脂粘合的车轮-1923；

酚醛树脂（酚醛树脂）=酚醛树脂；

在比利时铸造铁质1800钢；

金刚石-40年代的金属粘结轮。

ProducingprocessofVitrifiedbond:

陶瓷结合剂的生产工艺：

Clay+Feldspar（长石）+Frit+（organicbinder）hightemp.Product

粘土+长石（长石）+自由+（有机结合），高的温度。

制品

grindingwheelindustryisinthelaterhalfofthe19thcenturywiththedevelopmentofbonds.

砂轮行业是在十九世纪下旬随着债券的发展而发展起来的。

1.1.3Grindinghistory

1.1.3加工历史

•Stone（crudemill）—primitivetimes;

•Grindingmetal—inancientEgypt（2000BC）usinghand-operatedwheelwhichwasmadebysandstone;

•Water-drivengrinding—attheendoftheMiddleAges;

•Grindingmachine—industrialrevolution（1500）,sharpening/polishingweapons,tools,armor,etcl.

•Firstsolid-bondedabrasivewheel—19thcentury,inIndiaforhandgrindinggemswithbinderofgum-resinshellac.

石头（粗磨）-原始时代；

在古埃及（公元前2000年）用砂轮手工操作的砂轮磨削金属；

在中世纪末期水驱动研磨；

磨床-工业革命（1500），磨砺/抛光武器，工具，装甲，等。

第一个固体粘结磨料砂轮-十九世纪，在印度用于手工研磨宝石与粘胶树脂紫胶的粘结剂。

1.2AbrasiveProcesses

1.2磨料工艺

1.2.1Classificationofabrasiveprocesses

1.2.1磨料工艺的分类

a）Classificationbyabrasivetools

•Grinding—wheel;

•Honing—hone,stick;

•Super-finishing—hone;

•BandGrinding—grindingband,abrasiveband;

•Lapping—looseabrasives;

•Polishing—looseabrasives,abrasivepaste;

•Abrasive-blasttreatment—looseabrasives;

•Abrasive-jetmachining—looseabrasives;

a）磨具分类

砂轮；

珩磨珩磨；

超精磨；

砂带磨削带、砂带；

研磨松散的磨料；

抛光松散磨料、磨料膏；

磨料冲击处理松散磨料；

磨料喷射加工松散磨料；

b）Classificationbygrindingmotion:

c）磨削运动分类：

（a）horizontalspindlesurfacegrinder—traversegrinding

（a）水平主轴平面磨床横向磨削

（b）horizontalspindlesurfacegrinder—plungegrinding

（b）水平主轴磨床磨削表面-暴跌在

（c）verticalspindlerotarytablesurfacegrinder

（c）立轴回转工作台平面磨床

（d）centertypecylindricalgrinder--traversegrinding

（D）中心型外圆磨床——横向磨削

（e）centertypecylindricalgrinder—plungegrinding

（E）中的圆柱型grinder-将磨

（f）internalgrinder--traversegrinding

（F）内圆磨床——横向磨削

（g）internalgrinder--plungegrinding

（g）内圆磨床——切入磨削

（h）centerlessgrinder--traversegrinding

（H）无心磨床——横向磨削

（j）ceterlessgrinder--plungegrinding

（j）无级磨床——切入磨削

1.2.2SpecificFeaturesofGrinding

1.2.2磨削的特殊特性

•Theabrasives（tools）arerandom—noshapedcuttingedges,morepoints;

•Therearethreestagesingrinding—

1）elasticallyrubbing

2）plasticallyscraching

3）cutting;

•Undeformedchipisverysmall—inorderofμm;

•Vsisveryhigh—higherthan30m/still200m/s;

•Allowanceofmachiningissmall—inorderof1/10mm.

磨料（工具）是随机的-没有形状的切削刃，更多的点；

磨削有三个阶段：

1）弹性摩擦

2）塑性剥落

3）切削加工；

未变形的芯片非常小-μm量级；

VS非常高，高于200m/s，直到200m/s；

加工余量很小，按1／10mm的顺序加工。

1.2.3ApplicationofAbrasiveTechnology

•Oneofmainprecisionmachiningmethods

1.2.3磨料技术的应用

主要精密加工方法之一

（materials,precision,……）

•Oneofmainultraprecisionmachiningmethods

（materials,precision,……）

•Abrasivegrindingandhighefficiencygrinding

（creepfeedgrinding,highspeedgrinding,…）

（材料，精度，……）

一种主要的超精密加工方法

（材料，精度，……）

磨料研磨和高效研磨

（蠕变进给磨削，高速磨削，…）

2GrindingWheels—CompositionandProperties

2砂轮的组成与性能

2.1Introduction

2.1.1CompositionofgrindingwheelGenerallyagrindingwheelconsistsof

•abrasivegrain,

•gapsorpore（porosity）

•andbond.

（threekeyfactors）

2.1引言

2.1.1砂轮的组成一般由砂轮组成

磨料颗粒，

间隙或孔隙（孔隙率）

和债券。

（三个关键因素）

2.1.2Propertiesofgrindingwheel

2.1.2砂轮的性能

Thepropertiesandperformanceofthewheeldependsonthefollowingfiveparameters:

车轮的性能和性能取决于以下五个参数：

1）Typeofabrasivegrainmaterial;

2）Sizeofthegrit（grain）;

3）Bondmaterial;

4）Porosityorstructure;

5）Hardness.

（fivebasicparameters）

1）磨料颗粒的类型；

2）砂砾粒径；

3）粘结材料；

4）孔隙率或结构；

5）硬度。

（五个基本参数）

Structure—Densityofgrainingrindingwheel

砂轮中颗粒的结构密度

Hardness—Degreeofeasinessordifficultythatgritscomeofffromgrindingwheel

砂轮磨出砂砾的硬度或困难程度

2.1.3Typeofabrasiveforgrindingwheel

•Typesaccordingtothehardness

Conventionalwheel——aluminumoxide，，

siliconcarbide，…

Super-abrasivewheel——diamond，CBN

•Typesaccordingtothenature

Naturalabrasives——emery，diamond，…

Syntheticabrasives——aluminumoxide，，

siliconcarbide，，…

2.1.3砂轮磨料

根据硬度类型

传统的车轮——氧化铝，

碳化硅，…

超硬砂轮金刚石

根据自然类型

天然磨料——金刚砂、钻石、…

合成磨料--氧化铝，

碳化硅，…

Featuresofabrasives:

Table1Somepropertiesofabrasivematerials

磨料的特点：

表1磨料材料的某些性能

•HardnessFriability（toughness）

硬度脆度（韧性）

•Silicancarbideisharderthanaluminumoxide;

•Harderabrasivesaregenerallyappliedtoprecisiongrinding;

•Tougherabrasivesaremoresuitableforheaver-dutygrinding.

碳化硅石比氧化铝硬；

硬磨料一般用于精密磨削；

较硬的磨料更适合于重型磨削。

2.2GrindingWheelSpecification:

--ConventionalAbrasives

2.2砂轮规格：

普通磨料

2.2.1Thespecificationofconventionalgrindingwheel

2.2.1常规砂轮的规格

1）typeoftheabrasive

2）abrasivegrainsize

3）thewheel’sstructure

4）thewheel’shardness

5）bondtype

6）othermarker’sidentification

1）磨料类型

2）磨粒尺寸

3）车轮结构

4）车轮硬度

5）键型

6）其他标志物的识别

a）Standardmarkingsystemofthewheel

a）车轮标准标记系统

（Prefix）-Abrasive-Grain-Grade（Structure）-Bond-（Maker’sCode）

（前缀）-磨料粒度级（结构-键合（制造商代码））

b）GrainorGritNumber:

----Itisrelatedtothewiremeshnumberpersquareinch.

Therearetwosizingmethods:

（1）Sieving（screening）,usedforthegritscoarserthan240#grits;

（2）Sedimentingforfinergrits,usedformicrogrits.

b）颗粒或砂砾数量：

这与每平方英寸的金属丝网数量有关。

有两种上浆方法：

（1）筛分（筛分），用于粗粒度大于240的砂砾；

（2）用于细砂砾的沉淀，用于微砂。

Sizingmethodforcoarsergrits

粗粒上浆方法

Averagediameterorsizeofgritscanbedefinedas

砂砾的平均直径或大小可定义为

c）GradeorHardnessofthewheel:

Itindicatesthewheelstrengthandthedegreetowhichgrainsaretightlyheldbythebond.

Relationshipofgradeandporosity:

车轮的等级或硬度：

这表明车轮强度和颗粒紧密结合的程度。

坡度与孔隙度的关系：

olumepercentageofgrain:

Vg（%）=2（32-S）inwhich,S=1–16,sothat,Vg=62–32%（commonly,60–40%）

颗粒百分率：

Vg（%）＝2（32－s），其中S＝1—16，因此，VG＝62～32%（通常为60～40%）。

d）BondMaterials:

V--vitrified;

R–rubber-based;

B–resinoidbond（Bakelite，，酚醛树脂）;

E–shellac（aselasticbond）（（虫胶））;

S–silicate（（硅酸盐））;

O–oxychloride（（氢氧化物，氧化镁结合剂）

d）粘结材料：

V-玻璃化；

R-橡胶基；

B-类树脂键（酚醛树脂）；

E-虫胶（作为弹性结合）（（Survivin））；

S-硅酸盐（（掺杂））；

o-氧氯离子

2.2.2Appendix:

GB2476-83/GB2484-84

•Abrasives:

1）Corundum:

BrownfusedaluminaA（GZ）

WhitefusedaluminaWA（GB）

SinglecrystalfusedaluminaSA（GD）

Micro-crystallinefusedaluminaMA（GW）

PinkfusedaluminaPA（GG）

ZirconiafusedaluminaZA（GA）

Pr-NdfusedaluminaNA（GP）

BlackfusedaluminaBA（GH）

2.2.2附录：

GB247683/GB2484-84:

磨料：

1）刚玉：

棕刚玉A（Gz）

白刚玉WA（GB）

单晶氧化铝（Gd）

微晶熔融氧化铝MA（GW）

粉红刚玉Pa（GG）

氧化锆-刚玉-氧化锆（GA）

镨钕熔结Na（GP）

黑刚玉Ba（GH）

2）Carborundum:

BlacksiliconcarbideC（TH）;

GreensiliconcarbideGC（TL）;

CubicsiliconcarbideSC（TF）;

CeriumsiliconcarbideCC（TP）;

BoroncarbideBC（TP）.

2）Carborundum：

黑色碳化硅C（TH）；

绿色碳化硅气相色谱（TL）；

立方碳化硅SC（TF）；

铈-碳化硅CC（TP）；

碳化硼BC（TP）。

2.3GrindingWheelSpecification:

--Superabrasives

2.3砂轮规格：

超硬磨料

Diamond–D;Cubicboronnitride（CBN）–B.

1）Thespecificationisdefinedbyabrasive,grainsize,bondandconcentration.

2）Forelectroplatingproducts,onlyabrasivesandgritsizearespecified.

D–金刚石；立方氮化硼（CBN）-B的。

1）定义的规范是由磨料，晶粒尺寸，和浓度的债券。

2）用于电镀制品，只读abrasives和grit尺寸是specified。

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MarkingSystemChar