《金属切削原理》第章磨削.docx

1、金属切削原理第章磨削金属切削原理第章磨削 作者： 日期：第十二章 磨削磨削用于加工坚硬材料及精加工、半精加工内圆磨削外圆磨削平面磨削普通平面磨削圆台平面磨削超精磨削加工第一节 砂轮的特性及选择砂轮由磨料、结合剂、气孔组成特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织决定一、磨料分为天然磨料和人造磨料人造磨料氧化物系 刚玉系(Al2O3） 碳化物系 碳化硅系 碳化硼系 超硬材料系人造金刚石系 立方氮化硼系二、粒度表示磨粒颗粒尺寸的大小63m号数为通过筛网的孔数/英寸（25.4m） 机械筛分 一般磨粒平面外圆第三节 磨削的过程一、单个磨粒的磨削过程磨粒的模型 锐利 12圆锥 钝化 半球实际磨粒：大的负前角，

2、大的切削刃钝圆半径滑擦、耕犁、切削滑擦：(不切削，不刻划）产生高温,引起烧伤裂纹耕犁:（划出痕迹)磨粒钝或切削厚度小于临界厚度，工件材料挤向两侧隆起切削:切削厚度大于临界厚度，形成切屑v隆起（线性） 塑性变形速度磨削速度二、磨削的特点1、精度高、表面粗糙度小高速、小切深、机床刚性2、径向分力F较大多磨粒切削3、磨削温度高磨粒角度差、挤压和摩擦、砂轮导热差4、砂轮的自砺作用三、磨削的阶段1、初磨阶段实际磨深小于径向进给量2、稳定阶段实际磨深等于径向进给量3、清磨阶段实际磨深趋向于0提高生产率 缩短1、2提高质量 保证3第四节 磨削力及磨削功率一、磨削力的特征分解成三个分力Ft切向力 n法向力 F

3、轴向力特征：1、单位切削力k很大磨粒几何形状的随机性和参数的不合理性7000200kg/mm2 其他切削方式k70kgf/m22、Fn值最大Fn/Ft 通常22.5工件塑性、硬度nFt切深小,砂轮严重磨损 Fnt 可达5103、磨削力随磨削阶段变化初磨、稳定、光磨二、磨削力及磨削功率摩擦耗能占相当大的比例（080%)切向力（)：Ft.8(F（vwrB/）+n)径向力（N）:Fn9.1CF(vfr/v)t()(/2)w：工件速度v：砂轮速度f:径向进给量B:磨削宽度CF:切除单位体积切屑所需的能 kgm2:工件砂轮摩擦系数：假设粒度为圆锥时的锥顶半角磨削功率PFv100 w理论公式精度不高,常用

4、实验测定（顶尖上安装应变片)第五节 磨削温度耕犁、滑擦和形成切屑的能量全部转化成热，大部分传入工件一、磨削温度砂轮磨削区温度：砂轮与工件接触区的平均温度影响:烧伤、裂纹的产生磨粒磨削点温度dt：磨粒切削刃与切屑接触部分的温度 温度最高处,是磨削热的主要来源影响：表面质量、磨粒磨损、切屑熔着工件温升： 影响：工件尺寸、形状精度受影响二、影响磨削温度的因素切削液为降温的主要途径、工件速度对磨粒磨削点温度的影响大于砂轮速度w cmaFdot大v acgmaot 小摩擦热acgmax：单个磨粒最大切削厚度 mm假设：磨粒前后对齐,均匀分不在砂轮表面平面磨:ax=(2(vmB）)sqrt(r/d)外圆磨

5、：acmax=(2vwa/(vmB）sqr(fr/dt)（fr/w)）dt:砂轮直径：每毫米周长磨粒数用于定性分析2、径向进给量Frfracgmaxtr接触区同时参加切削磨粒数3、其他因素fado、工件材料硬度、强度、韧性ot、AA工件温升vw被磨削点与砂轮接触时间工件温升三、磨削温度的测量（热电偶）第六节 砂轮的磨损及表面形貌一、砂轮的磨损类型 磨耗磨损 磨粒磨损 破碎磨损 磨粒或结合剂破碎（取决于磨削力与磨粒、结合剂强度）破碎磨损消耗砂轮多磨耗磨损通过磨削力影响破碎磨损阶段初期磨损 磨粒破碎磨损(个别磨粒受力大，磨粒内部应力与裂纹）二期磨损 磨耗磨损三期磨损 结合剂破碎磨损二、砂轮的耐用度

6、T砂轮相邻两次修整期间的加工时间 s各因素通过平均切削厚度来影响经验公式:T6.（06)kmkt/（1000(vffr）)d:工件直径k:砂轮直径修正系数km：工件材料修正系数粗磨时间常用单位时间内磨除金属体积与砂轮磨耗体积之比来选择砂轮三、砂轮的修整作用去除钝化磨粒或糊塞住的磨粒,使新磨粒露出来增加有效切削刃，提高加工表面质量工具单颗金刚石、单排金刚石、碳化硅修整轮、电镀人造金刚石滚轮、硬质合金挤压轮等使用单颗金刚石:导程小于等于磨粒平均直径，每颗磨粒都能修整深度小于等于磨粒平均直径,提高砂轮寿命四、表面形貌单位面积上磨粒数目越多acgma磨粒受力磨粒寿命磨粒高度分布越均匀粗糙度磨粒间距均匀

7、性越好粗糙度第七节 磨削表面质量与磨削精度一、表面粗糙度比普通切削小 小于Ra4mv、v、R工、砂、细粒度粗糙度细粒度m粗糙度Bacmx粗糙度磨粒等高性好粗糙度二、机械性能1、金相组织变化烧伤：C、合金元素导热性易烧伤 高温合金磨削功率A易烧伤影响：破坏工件表层组织,产生裂纹,影响耐磨性和寿命2、残余应力原因：相变引起金相组织体积变化温度引起热胀冷缩和塑性变形的综合结果光磨10次 残余应力减少23倍光磨5次残余应力减少45倍、r拉应力3、磨削裂纹磨削速度垂直方向上的裂纹(局部高温急冷造成热应力）三、磨削精度、磨床与工件的弹性变形、磨床与工件的热变形3、砂轮磨损导致形状尺寸变化3、磨床与工件振动

8、研磨加工是应用较广的一种光整加工。加工后精度可达IT5级，表面粗糙度可达a010.006。既可加工金属材料，也可以加工非金属材料。 研磨加工时,在研具和工件表面间存在分散的细粒度砂粒(磨料和研磨剂)在两者之间施加一定的压力，并使其产生复杂的相对运动，这样经过砂粒的磨削和研磨剂的化学、物理作用，在工件表面上去掉极薄的一层,获得很高的精度和较小的表面粗糙度。 研磨的方法按研磨剂的使用条件分以下三类： .干研磨 研磨时只需在研具表面涂以少量的润滑附加剂。如图8-1a所示。砂粒在研磨过程中基本固定在研具上，它的磨削作用以滑动磨削为主。这种方法生产率不高，但可达到很高的加工精度和较小的表面粗糙度值（Ra

9、.200m）。 2湿研磨 在研磨过程中将研磨剂涂在研具上，用分散的砂粒进行研磨。研磨剂中除砂粒外还有煤油、机油、油酸、硬脂酸等物质。在研磨过程中，部分砂粒存在于研具与工件之间，如图81b所示。此时砂粒以滚动磨削为主,生产率高,表面粗糙度R0.04.2m,一般作粗加工用,但加工表面一般无光泽。 3.软磨粒研磨 在研磨过程中,用氧化铬作磨料的研磨剂涂在研具的工作表面，由于磨料比研具和工件软，因此研磨过程中磨料悬浮于工件与研具之间，主要利用研磨剂与工件表面的化学作用,产生很软的一层氧化膜,凸点处的薄膜很容易被磨料磨去。此种方法能得到极细的表面粗糙度(Ra.20）。 刮研平面用于未淬火的工件,它可使两个平面之间达到紧密接触，能获得较高的形状和位置精度，加工精度可达IT级以上，表面粗糙度值Ra.0.1m。刮研后的平面能形成具有润滑油膜的滑动面，因此能减少相对运动表面间的磨损和增强零件接合面间的接触刚度。刮研表面质量是用单位面积上接触点的数目来评定的,粗刮为1点/m2，半精刮为23点/cm2，精刮为34点/cm2。 刮研劳动强度大,生产率低；但刮研所需设备简单，生产准备时间短,刮研力小，发热小,变形小,加工精度和表面质量高。此法常用于单件小批生产及维修工作中。