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研磨加工
武汉工程职业技术学院
毕 业 论 文
课题名称平面磨床的成型加工及加工工艺
学生姓名
学号
专 业
班级
指导教师
2013年4月10日
摘要
摘要:
磨削加工范围主要有：
外圆磨削，内圆磨削、平面磨削、无心磨削、缓进给磨削、齿轮磨削、螺纹磨削、其它还有：
曲轴磨削、刀具刃磨削、成形面磨削、工具磨削等。
磨削使用的工具主要是砂轮，它以极高的圆周速度磨削工件，并能加工各种高硬度材料的工件。
本文主要讲述了平面磨床各种成型加工方法以及原理，其中包括：
斜面、段差、直槽、圆弧、以及斜面与圆弧面的连接加工等等。
在每一个成型加工中都有图解，方便读者理解。
本文最后部分的加工案例
将这些成型加工完完全全地反映在一个工件上面，作了一个综合应用。
用3D图来讲解一个工件从最开始的六面体到最后的成品的全过程。
其加工步骤也值得读者去思量。
关键词：
磨削加工、砂轮、成型加工、平面磨床
目录
1传统研磨机（JL-618）简介.................................................1
2基础成型研磨.......................................................................1
2.1斜面成型.................................................................................2
2.1.1斜面砂轮的修整...................................................................2
2.1.2斜面成型方法..................................................................2
2.2段差成型...............................................................................4
2.2.1段差种类............................................................................5
2.2.2砂轮侧面的修整方法............................................................5
2.2.3研磨段差的方法....................................................................5
2.2.4粗加工（粗切）....................................................................6
2.3直槽成型...............................................................................7
2.3.1直槽的介绍..........................................................................7
2.3.2直槽砂轮成型砂轮的修整......................................................7
2.3.3研磨直槽的方法..................................................................8
2.4圆弧成型................................................................................10
2.4.1透视...................................................................................10
2.4.2圆弧砂轮的修整.................................................................11
2.4.3圆弧的成型方法..................................................................12
2.5斜面接圆弧处理........................................................................14
2.5.1斜面接圆弧的成型方法........................................................14
3研磨加工工艺.........................................................................15
总结..........................................................................................17
参考文献................................................................................18
1传统研磨机（JL-618）简介
产品名称：
准力磨床
产品型号：
JL-618
传统的手摇平面磨穿主要由磨轮主轴、基座、X轴工作台面、Y轴工作台面、Z轴立座，以及轮滑系统和电气装置组成。
半自动磨床还有液压系统及冷却系统。
JL-618手摇平面磨床基本参数
砂轮主轴最高转数........................................3600r/min
适用砂轮最大的外径..................................φ205mm
适用砂轮最小外径.........................................φ100mm
砂轮轴中心至工作台面最大距离........................400mm
最大加工范围（长x宽x高）...........................465x200x310mm
2基础成型研磨
2.1斜面成型
2.1.1斜面砂轮的修整
修整斜面成型砂轮治具一角度成型器。
1、角度成型器工作原理
角度成型器修整斜面是利用正弦定理通过垫块规使角度成型器滑轨面倾斜一角度，让角度成型器上的修刀以这一斜面为滑动轨迹，来回滑动切削砂轮，从而达到修整砂轮斜面的目的。
H为所垫块规尺寸，计算公式H=LxSina
L为角度成型器之中心距，一般为定值50mm
a为斜面与水平面所成夹角。
2、修整斜面成型砂轮：
1）选用粒度，大小合适的砂轮并修整其底面、侧面。
2）计算所垫块规高度。
计算公式为H=Lxsina尽量选用最少数量之块规，以减少叠加后的累积误差，从而保证角度之准确性。
3）先粗修砂轮,然后用所修砂轮切片并进行投影,根据量测尺寸来精修砂轮,保证斜面成型砂轮之尺寸。
2.1.2斜面成型方法
1、斜面成型辅助冶具
①正弦台（原理图与角度器一样）
正弦合是一般用于较大斜面的加工，加工原理与角度器相同
H=正弦台的所需垫块规尺寸
L=正弦台的中心距（常用有127、75、100三种）
a=斜面与水平所成夹角
②正弦杆
正弦杆加工斜面时一般是配合正弦台、斜面成型砂轮等来加工尊向角、复合斜面、不规则斜面等。
L为正弦杆之中心距一般为100
H为垫块规尺寸
③V型铁
V型铁适合加工工件的倒角及精度较低的45°斜面。
2、斜面成型的方法
①利用斜面成型砂轮成型斜面
此种方法一般用来加工斜面面积较小,形状较为困难,目不可直接用正弦台或正弦杆来作辅助加工的工件。
这种加工技术比用冶具倾斜装夹工件加工斜面的技术高而且用途广。
当斜面宽度≤6mm时,修磨成型砂轮后对刀直接成型。
当斜面宽度≥6mm时,因砂轮宽度不够，分两刀成型,第一刀成型斜面时轻轻擦掉奇异笔迹接平即可,两次成型必须为同一斜面,若斜面很大,则须先把第一刀成型到位后,再采用正弦台成型剩余部分（注意砂轮易斜面消耗要及时修整）。
②利用正弦台成型斜面
此种方法一般用来加工斜面面积较大,形状较为简单的工件。
A、将正弦台轻轻放在磨床平台上,紧靠平台靠板,磨床平台吸磁。
B、用46J砂轮修好正弦台的工作面及其靠板。
C、垫块规将正弦台角度调整到与工件斜面角度一致,锁紧后面。
D、将工件装于正弦台上用46J砂轮进行加工,加工中要多次测量。
E、在正弦台在进刀方向与图示尺寸方向不一致,注意计算进刀量。
进刀量AD=ABsinβ=ACcosβ（如下图所示）
3、第三种斜面加工
当图中h≤6m时修成型砂轮后,对刀直接成型。
当图中h>6m时修成型砂轮分两刀成型，若斜面很大先成型两边，中间部分可利用正弦台成型。
两刀成型,当修成型砂轮后测其b值，第一刀成型到位后，移出（a-b）值成第二刀，则工件尺寸a可心保证。
4、第四种斜面的加工
当图中h≤6mm时，修成型砂轮，对刀后直接成型。
当图中h>6mm时,先成型中间部分，两边可利用两刀成型法成型。
2.2段差成型
2.2.1段差种类
常见的段差有四:
直段差、圆弧段差、斜面段差、异形段差。
直段差圆弧段差斜面段差异型段差
2.2.2砂轮侧面的修整方法：
1、选择合适的砂轮修整底面
2、将侧面修刀座吸与平台上，修刀尖对着需修整的砂轮侧面，移动机台前后手柄，将修刀尖慢慢靠近砂轮侧面，听到有摩擦声音时，将y方向（前后方向）数显归零。
3、粗修砂轮，将砂轮转速调到1800-2400rpm，移动到与修刀尖以上的位置，然后将修刀向砂轮方向进刀0.02--0.2mm/次，再将砂轮均匀向下切同时左右往返摇动，修刀修砂轮z方向，上下方向，进刀最上点位置，在砂轮上逐渐减低，以防修刀尖被撞掉，最终使砂轮侧面大致平整。
（注意：
砂轮修整高度必须大于加工工位高度1mm以上）
4、精修砂轮，粗修好的砂轮将砂轮转速调到2400-3000rpm，移动到修刀尖以上位置，然后将修刀向砂轮方向进刀0.001-0.1mm/次，再将砂轮均匀向下切，同时左右往返摇动修刀，使砂轮侧面细腻而平整。
当砂轮宽度修到0.8mm以下时，必须使用锋利的修刀进行精修，判断修好的标准是：
空修是声音小而均匀连续，退刀0.001mm则听不到声音。
2.2.3研磨段差的方法：
1、段差的加工按照段差的深度和面积大小来决定是否需要粗加工，具体判断是否需要粗加工有以下几点标准：
A、段差是否很深
直接精切会导致发热太大，不能保证尺寸精度。
直接精切时切不动，斜率底，工件有可能被烧伤，变形。
B、段差面积是否很大
直接精切会造成工件变形，不能保证尺寸精度
直接精切时切不动，效率低
C、工件段差不深面积也不大，但切会导致工件教大变形（如薄片工件）
2.2.4粗加工（粗切）
1、选择条件如下：
A、段差底面很大时则可选用46J砂轮粗切，段差底面长度小于等于6.5mm时则可选用60J或80J砂轮粗切。
B、砂轮转速选择高速，以增大切削力，一般在3000rpm以上，进刀量每次在0.01mm以上
2、尽可能选择直径教大的砂轮，以增大其切削力，减少磨损。
3、余量控制：
粗切所留余量直接影响到精加工品质与效率，余量大造成精切时不能全部将粗切痕迹去掉，余量无法去除又需要精切一次，影响加工效率，所以余量必须严格遵守标准。
一般余量标准为，工件段差的侧面留余量0.08-0.15mm。
底部留余量0.02-0.03mm要注意：
以上标准是指工件无变形或变形很小（0.01mm左右），且处于冷却状态的值。
4、段差粗切步骤：
A、砂轮修好，工件装于平台上
B、靠板对刀上下方向对刀数显归零，将砂轮移动到所加工尺寸（含侧面余量）
C、向下粗切到底面剩0.1mm时多次冷却后再缓慢进刀到设定值，最终保证底面有0.02-0.03mm的余量
精加工（精切）
砂轮选择：
一般情况下精切应选100J，120J，180J
砂轮转速的选择：
一般情况下加工侧面时3000-3600rpm，加工底面时为18000-2400rpm进刀量，加工侧面时为0.002-0.01mm，底面为0.001-0.002mm
1、加工步骤
A、装夹：
将精切砂轮修好并将工件装与平台上。
B、对刀：
靠板对刀后将砂轮移动到所需要尺寸部位，并将前后数显归零（或直接在工件上对刀）。
C、加工尺寸：
在所加工的工件顶部对刀，向下切至与粗切留量的底面接触时将转速调低，再将工件底面大不分见光（冷却状态下）,将工件取下，测量尺寸还有还有多少余量，装回继续加工，直到符合要求。
2、清角
A、在尺寸到位时将数显归零，砂轮摇离工件进行底部修整，一般修掉01-0.2mm即可，保持砂轮底部棱角尖锐。
B、将砂轮摇至零位,砂轮转速调至3300rpm左右进行清角，此时在工件底部涂上奇异笔或粉笔，以0.01-0.02mm的进刀量对工件进行清角，目视工件底部奇异笔或粉笔的擦去状况，到时停止进刀，若此时清角没有达到要求则重复。
C、有特别要求清角的工件还需要投影机测其R角大小，所谓R角并非指工件上R角半径，而是指直面上装配时的干涉值，他在x轴与y轴上的尺寸，测量时就需要测出x轴与y轴值，当工件要求R小于等于0.03mm时，x值和y值必须小于等于0.03mm
3、加工、特殊情况的段差。
当加工段差特别深的时候，可利用剔边砂轮或碗状砂轮加工，以保证段差侧面的垂直度。
2.3直槽成型
2.3.1直槽的介绍
在研磨加工中，直槽加工技术是一项基本的重要成型技术，每一个直槽由三个面组成：
两个侧面，一个底面；把它从中间分开便是两个段差。
（如下图）
2.3.2直槽砂轮成型砂轮的修整
1、砂轮的选择
粗切砂轮46J60J100J
精切砂轮100J120J180J
窄直槽砂轮220J320J500I
2、修制方法
1）选择合适的砂轮，量测砂轮宽度，计算粗修量（预留精修量0.1-0.2mm）。
2）参照砂轮面的修整方法先将一侧面修好。
3）一侧面修好后将修刀转向180度，装夹修另一侧面，最终使砂轮两侧面大致平整。
而且预留精修量0.1-0.2mm（注意：
砂轮修整高度必须大于加工工位深度1mm以上）。
4）粗修好后，重复精修两侧面，将砂轮转速调至2400-3000转/分，移动到修刀尖以上位置，然后将刀向砂轮进入0.001-0.01mm/次精修，再将砂轮均匀向下切，同时左右将往返摇动修入修砂轮，使砂轮两侧面细腻再平整。
5）测量砂轮余量，根据余量对砂轮两侧对称去余量，使砂轮宽度达到加工要求。
3、整砂轮时应注意事项：
1）砂轮两侧去余量较大时，应对称修整。
2）砂轮内侧面有效高度应高于外侧面有效高度1-2mm（超薄小槽除外）以避免免用内侧不易看到而将工件切出段差。
3）砂轮修整后的面与修整前的侧面应为小台皆构成的斜面连接，不能有很大的段差，以避免应力集中，增加其强度。
4、轮宽度之测量
一般选用应在投影底座上的塑料片或薄铁片来试切投影测砂轮宽度。
1）将修好的砂轮转速度调至与实际加工时转速度一致，匀速在投影片上切槽，切削深度大于工件槽深。
一般砂轮宽度小于1mm时可用薄铁片做投影片，1mm以上则一般用塑料片做投影片。
2）将投影底座从平台上取下，置于投影机上测量槽宽尺寸。
测量时因螺钉一方正对着投影机镜头。
所以调整焦距时须小心，以免撞伤投影机镜片。
3）砂轮宽度也可用分厘卡测量。
但是须注意，因为用此方法测得的值是砂轮静态下的，当砂轮在动态时尺寸会比静态时大，其差异值视机台的精度大小不一，测砂轮分厘卡是专门配制的，不能用一般4公分厘卡测量。
2.3.3研磨直槽的方法
槽的加工视其槽宽尺寸大小来决定是否粗切，根据宽度尺寸槽分为：
6mm以上；6-1mm；1-0.5mm；0.5mm以下的四种情况一般的1mm以下的槽不需要粗切。
1、槽宽为6MM以上的槽的加工方法。
1）粗加工
方法一、工件只装夹一次，砂轮粗切一刀后再移动位置粗切剩余部分（移刀粗切）主要用于非对称槽
方法二、粗切一刀后将工件掉头装夹粗切剩余部分，主要用于对称槽。
粗切时应注意工件冷却，切记余量尺寸是指冷却后所测得的尺寸。
留量标准为，侧面单边0.05-0.15mm，底部0.02-0.03mm粗切砂轮转速选择为2800-3600转/分。
2）精加工
A、加工时根据工件的大小及圆面要求选择合适的砂轮，转速选择为加工侧面时2400-3000转/分，加工底部时1800-2400转/分。
B、按照粗加工步骤，将槽尺寸到位。
由于精加工时，砂轮修的较细，所以当加工至底部时，转速一定要调低一些1800-2400转/分，否则槽底部可能回被被烧伤，致使尺寸超差。
C、当槽宽大于13mm时，应选择使用46J或46K的砂轮将槽底部到位，避免用精切砂轮加工底部面而烧伤。
2、槽宽为1-6mm之间的加工方法
1）粗加工
将砂轮修至要求的尺寸（即槽宽扣除余量），碰在靠板上进行靠板对刀归零，然后将砂轮中心移到槽的中心位置（确保槽两边余量均匀）向下粗切加工。
留量标准为：
侧面单边0.05-0.15mm，底部0.02-0.03mm，粗切砂轮转速选择为2800-3600转/分。
2）精加工
将砂轮修到槽宽尺寸，一般修到尺寸公差的中间值。
按照粗加工的步骤，将槽尺寸到位。
3、槽宽为0.5-1mm的加工方法
此类槽都是将砂轮修到槽宽尺寸直接精切到为加工时必需做好以下几点：
1）砂轮修好后，在工件上切时，最好每次走刀都要将整个砂轮摇出工件，不能通过中心就返回，否则容易使砂轮切削是发生倾斜。
2）切削过程中，视砂轮磨损程度，多次修整砂轮底部，否则会因两侧棱角磨损不一致，导致砂轮两侧角切削力不平衡而使槽倾斜。
3）切削过程中，进刀两不能太大，以0.001-0.01mm为宜否则砂轮将快速磨损，而且槽宽尺寸也会因发热而不易控制。
4、对刀的方法的选择
对刀是一个重要的技术，只要掌握了对刀技术，槽的每个尺寸就很容易保证。
对刀方法如下：
1）加工基准面对刀
工件装夹的基准实际平台、靠板，此方法即是砂轮的底部在平台上对刀，侧面在靠板上对刀。
平台对刀一般使用于不易取下的薄工件加工。
不能用于太高的工件，否则会因光学尺寸累积误差太大而导致尺寸异常。
2）工件对刀
即是用砂轮的侧面与底部均在以装夹好的工件上对刀。
此中方法误差小，但容易伤到工件。
所以一般适用于非成型面或有余量的面。
3）试切对刀
此种对刀方法是将试切物，投影片、挡块，靠紧靠板上装于平台上，然后将成型砂轮在试切块上试切一刀，取下后测量尺寸而得出砂轮的位置尺寸的对刀方法。
（一般要切两次以上，以得出更准确的位置）
2.4圆弧成型
2.4.1透视
圆弧砂轮成型器（简称R器）的介绍
1、透视圆弧砂轮成型器功能
用于手摇磨庄上修整，由直线和圆弧组成的各种截面的圆弧砂轮。
2、原理
透视圆弧成型器是通过钻石修刀尖运动轨迹来修整砂轮圆。
圆弧成型器之基面到轴心之距离为N
H为所垫块规的高度
成型砂轮外圆弧R1时H1=N-R1
成型砂轮内圆弧R2时H2=N+R2
如下图圆弧成型器原理
3、中心调试
中心调试是指调整R器钻石修刀尖位置，使修刀尖。
运动轨迹与R器轴心同心，以保证俢刀尖运动轨迹的真圆度。
1）将R器千分表挡块以及薄片如图的位置放置（基准面为大理石平合面或磁力平台面）。
千分表测头于R器钻石修刀尖点正上方。
2）旋转圆弧成型器两边各15°,观察千分表最大值的差异，若在0.002mm以内，则表明中心良好，当差异值较大时，则拧开R器定位销上之紧固螺钉，并再次旋转测量确认（中心的差异值根据圆弧的精度要求而定）。
2.4.2圆弧砂轮的修整
1、普通砂轮（氧化铝系）的圆弧修整方法（以90°圆弧成型砂轮为例）
1）按原理所述公式计算垫块规尺寸或用量具直接测量并调整圆弧成型器修刀位置。
2）先将砂轮底面及侧面修平，将圆弧成型器，侧面紧靠靠板，调整R器上刻度“0”对“0”以R器上的修刀在砂轮中心底部对D，将光学尺上下方向数显（Z）归零。
3）将R器旋转90°进行砂轮侧面对刀，将光学尺前后方向数显，Y归零。
（砂轮转速为1800-2400转/分）
4）修整器砂轮外R时，将工作台沿前后方向（Y）摇至零位，将砂轮上下方向（Z）摇高一个R值，开始慢慢进刀（0.001-0.0.01mm/次），同时R器在0°-90°范围内不断往返旋转，直到光学尺读数为零为止（即Z=0Y=0）。
5）若修砂轮内R时，将工作台沿前后方向（Y）向砂轮里面移动一个R值，将砂轮上下方向（Z）摇至零位，缓缓向下进刀。
且R器在0°-90°范围内不断往返旋转，直到数显上下方向（Z）读数为R值为止（即：
Z=RY=R）。
6）试切投影片测量圆弧成型砂轮尺寸，若不符合要求则重修。
（当R较大时则应该先粗修）
2、钻石砂轮修外圆方法
1）用手拿钼块粗修砂轮外圆弧
2）将氧化铝砂轮修成所想要的完全相同的外圆弧，然后在钼块上切多个相同的凹圆弧槽。
3）将粗修过的钻石砂轮在钼块凹圆弧槽上修磨消耗直至试切检测OK为止。
2.4.3圆弧的成型方法
1、第一种圆弧的加工
1）修制第一种圆弧成型砂轮（如图）
2）成型砂轮在靠板上对刀，前后（y）光学尺归零；再在工件上对刀，上下（Z）光学尺归零。
3）将成型砂轮移至光学尺y=az=0即可向下切。
当快要到位即z值快到R值（0.02-0.03mm剩余量）时应冷却后光一刀取下工件测量，根据所测余量再次装夹后加工到位，应避免一刀到位。
4）180°圆弧加工时将工件返转装夹以同一成型砂轮加工即可。
注意：
工件余量时应先粗切，精切圆弧砂轮如有损耗应重修。
2、第二种圆弧加工
1）修制第二种圆弧成型砂轮，先将砂轮宽度修整为2R再将调整好的R器装好，调整R器为零度在砂轮底部对刀，将上下方向（Z）光学尺归零。
2）将R器左右各旋转90°在砂轮两侧面对刀，将前后方向（Y）光学尺归零（两侧面对刀差异应该在0.002mm内）。
3）砂轮转速为1800-2400转/分，在光学尺Y=0,Z=-R（零位以上）时开始慢慢下刀（0.001-0.01mmmm/次），同时，R器以两边各90°不断往返旋转，直到光学尺读数为零为止（即：
Z=0,Y=0）。
4）试切投影片测量圆弧成型砂轮尺寸，若不符合要求则重修。
（当R较大时则应该先粗修）
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