磨削加工教案

磨削加工教案

一、教学目的及要求

1．了解磨床的类型、运动和磨削方法。

2．能独立操作平面磨床磨削平面。

3．在指导人员的指导下操作外圆磨床磨削外圆、外圆锥面。 4．遵守磨削加工安全操作规程。

二、教学进程（总时间0.5天）

三、教具

1．磨床液压传动示教系统。

2．零件图纸。

3．轴类工件，长方体、正方体、六方体等工件，千分尺，表面粗糙度比较块。 4．磨削加工工艺方法挂图。

磨削加工讲授内容

一、磨削的工艺特点及应用

磨削加工是零件精加工的主要方法。磨削时可采用砂轮、油石、磨头、砂带等作磨具，而最常用的磨具是用磨料和粘结剂做成的砂轮。通常磨削能达到的精度为IT7~IT5，表面粗糙度Ra 值一般为

0.8~0.2μm 。

磨削的加工范围很广，不仅可以加工内外圆柱面、内外圆锥面和平面，还可加工螺纹、花键轴、曲轴、齿轮、叶片等特殊的成形表面。

从本质上来说，磨削加工是一种切削加工，但和通常的车削、铣削、刨削等相比却有以下的特点： 1．磨削属多刃、微刃切削

砂轮上每一磨粒相当于一个切削刃，而且切削刃的形状及分布处于随机状态，每个磨粒的切削角度、切削条件均不相同。

2．加工精度高

磨削属于微刃切削，切削厚度极薄，每一磨粒切削厚度可小到数微米，故可获得很高的加工精度和低的表面粗糙度值。

3．磨削速度大

一般砂轮的圆周速度达2000~3000m/min，目前的高速磨削砂轮线速度已达到60~250m/s。故磨削时温度很高，磨削区的瞬时高温可达800~1000℃，因此磨削时必须使用切削液。

4．加工范围广

磨粒硬度很高，因此磨削不但可以加工碳钢、铸铁等常用金属材料，还能加工一般刀具难以加工的高硬度、高脆性材料，如淬火钢、硬质合金等。但磨削不适宜加工硬度低而塑性大的有色金属材料。

磨削加工是机械制造中重要的加工工艺，已广泛用于各种表面的精密加工。许多精密铸造成形的铸件、精密锻造成形的锻件和重要配合面也要经过磨削才能达到精度要求。因此，磨削在机械制造业中的应用日益广泛。

二、砂轮

1．砂轮的组成

砂轮是由磨料和结合剂经压坯、干燥、烧结而成的疏松体，由磨粒、结合剂和气孔三部分组成。砂轮磨粒暴露在表面部分的尖角即为切削刃。结合剂的作用是将众多磨粒粘结在一起，并使砂轮具有一定的形状和强度，气孔在磨削中主要起容纳切屑和磨削液以及散发磨削液的作用。

2．砂轮特性 1）磨料

磨料是砂轮的主要成分，它直接担负切削工作，应具有很高的硬度和锋利的棱角，并要有良好的耐热性。常用的磨料有氧化物系、碳化物系和高硬磨料系三种，其代号、性能及应用详见下表。

常用磨料的代号、性能及应用

2）粒度

粒度用来表示磨料颗粒的大小。一般直径较大的砂粒称为磨粒，其粒度用磨粒所能通过的筛网号表示；直径极小的砂粒称为微粉，其粒度用磨粒自身的实际尺寸表示。一般粗磨和磨软材料时选用粗磨粒；精磨或磨硬而脆的材料时选用细磨粒。常用磨料的粒度号为30#~100#。粒度号越大，磨料越细。

3）结合剂

结合剂的作用是将磨粒粘结在一起，并使砂轮具有所需要的形状、强度、耐冲击性、耐热性等。粘结愈牢固，磨削过程中磨粒就愈不易脱落。常用的结合剂有陶瓷结合剂、树脂结合剂和橡胶结合剂。

4）硬度

硬度是指砂轮表面上的磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度。磨粒容易脱落，则砂轮的硬度低，称为软砂轮；磨粒难脱落，则砂轮的硬度就高，称为硬砂轮。砂轮的硬度主要取决于结合剂的粘结能力及含量，与磨粒本身的硬度无关。

选择砂轮的硬度主要根据工件材料特性和磨削条件来决定。一般磨削软材料时应选用硬砂轮，磨削硬材料时应选用软砂轮，成形磨削和精密磨削也应选用硬砂轮。

5）组织

砂轮的组织是指磨粒和结合剂的疏密程度，它反映了磨粒、结合剂、气孔三者之间的比例关系。按照GB2484-84的规定，砂轮组织分为紧密、中等和疏松三大类15级。

砂轮的组织对磨削生产率和工件表面质量有直接影响。一般的磨削加工广泛使用中等组织的砂轮；成形磨削和精密磨削则采用紧密组织的砂轮；而平面端磨、内圆磨削等接触面积较大的磨削以及磨削薄壁零件、有色金属、树脂等软材料时应选用疏松组织的砂轮。

6）砂轮的形状和尺寸

为适应各种磨床结构和磨削加工的需要，砂轮可制成各种形状与尺寸。常用砂轮的形状，有平形砂轮（P ）、双斜边砂轮（PSX ）、双面凹砂轮（PSA ）、杯形砂轮（B ）、碗形砂轮（BW ）、碟形砂轮（D ）、薄片砂轮（PB ）、筒形砂轮（N ）。

砂轮特性代号的含义：

3．砂轮的检查、平衡和修整 1）砂轮的检查

砂轮安装前一般要进行裂纹检查，严禁使用有裂纹的砂轮。通过外观检查确认无表面裂纹的砂轮，一般还要用木锤轻轻敲击，声音清脆的为没有裂纹的好砂轮。

m/s） 结合剂 组织号 硬度 粒度

外径×厚度×孔径 形状代号

2）砂轮的平衡

由于砂轮各部分密度不均匀、几何形状不对称以及安装偏心等各种原因，往往造成砂轮重心与其旋转中心不重合，即产生不平衡现象。不平衡的砂轮在高速旋转时会产生振动，影响磨削质量和机床精度，严重时还会造成机床损坏和砂轮碎裂。因此在安装砂轮前都要进行平衡。砂轮的平衡有静平衡和动平衡两种。一般情况下，只须作静平衡，但在高速磨削（线速度大于50m/s）和高精度磨削时，必须进行动平衡。

3）砂轮的修整

砂轮工作一定时间后，出现磨粒钝化、表面空隙被磨屑堵塞、外形失真等现象时，必须除去表层的磨料，重新修磨出新的刃口，以恢复砂轮的切削能力和外形精度。砂轮修整一般利用金刚石工具采用车削法、滚压法或磨削法进行。

三、磨削运动

磨削时砂轮与工件的切削运动也分为主运动和进给运动，主运动是砂轮的高速旋转；进给运动一般为圆周进给运动（即工件的旋转运动）、纵向进给运动（即工作台带动工件所作的纵向直线往复运动）和径向进给运动（即砂轮沿工件径向的移动）。

四、外圆磨床及其磨削方法

1．外圆磨床 外圆磨床的型号

外圆磨床主要由床身、工作台、砂轮架、头架、尾架组成。 1）床身

用于支承和连接磨床各个部件。为提高机床刚度，磨床床身一般为箱型结构，内部装有液压传动装置，上部有纵向和横向两组导轨以安装工作台和砂轮架。

2）工作台

由上下两层组成，上工作台可相对于下工作台偏转一定角度，以便磨削锥面；下工作台下装有活塞，可通过液压机构使工作台作往复运动。液压传动系统由活塞油缸、换向阀、节流阀、油箱、油泵、止通阀等元件所组成。当止通阀处于“通”状态时，压力油通过止通阀流向换向阀再流至油缸的左端或右端，从而推动活塞带动工作台向右或向左运动；油缸另一端的无压力油则通过换向阀、节流阀回到油箱。工作台的往复换向是通过行程档块改变换向阀的位置来实现的，而工作台运动速度的改变是通过调节节流阀改变压力油的流量大小来实现的。

3）砂轮架

其上安装砂轮，由单独电动机带动作高速旋转。砂轮架安装在床身的横向导轨上，可通过手动或液压传动实现横向运动。

4）头架

用于安装工件，其主轴由电动机经变速机构带动作旋转运动，以实现轴向进给；主轴前端可安装卡盘或顶尖。

5）尾架

安装在工作台右端，尾架套筒内装有顶尖，可与主轴顶尖一起支承工件。它在工作台上的位置可根据工件长度任意调整。

外圆磨床可磨削外圆及外台肩端面，并可转动上工作台磨削外圆锥面。某些外圆磨床还具备有磨削内圆的内圆磨头附件，用于磨削内圆柱面和内圆锥面。凡带有内圆磨头的外圆磨床习惯上称为万能外圆磨床。

2．磨削方法

外圆磨削是指磨削工件的外圆柱面、外圆锥面等，外圆磨削可以在外圆磨床上进行，也可以在无心磨床上进行。在外圆磨床上磨削外圆时，工件一般用两顶尖安装，但与车削不同的是两顶尖均为死顶尖。磨削方法分为纵磨法、横磨法、混合磨法和深磨法等，其中以纵磨法为重点。

纵磨时，砂轮的旋转为主运动，工件旋转为圆周进给运动，工件随工作台的直线往复运动为纵向进给运动，每单行程或往复行程终了时，砂轮作周期性的径向进给（即磨削吃刀量）。由于每次的磨削吃刀量小，因而磨削力小，磨削热少；由于工件作纵向进给运动，故散热条件较好。在接近最后尺寸时可作几次无径向进给的“光磨”行程，直至火花消失为止，以减小工件因工艺系统弹性变形所引起的误差。因此，纵磨法的精度高，表面粗糙度Ra 值小。但生产率低，因而适用于单件小批生产及精磨中。

外圆磨削的精度可达IT5~IT6，表面粗糙度Ra 值一般为0.4~0.2μm ，精磨时Ra 值可达0.16~0.01μm 。

五、其它磨床

1．内圆磨床及其磨削特点

内圆磨床由床身、头架、砂轮架、拖板和工作台等部分组成。

内圆磨削时，工件常用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘安装，长工件则用卡盘与中心架配合安装。磨削运动与外圆磨削基本相同，只是砂轮旋转方向与工件旋转方向相反。

与外圆磨削相比，内圆磨削的生产率很低，加工精度和表面质量较差，测量也较困难。 2．平面磨床及其磨削特点

平面磨床的主轴分为立轴和卧轴两种，工作台也分为矩形和圆形两种。它们由床身、工作台、立柱、拖板、磨头等部件组成。与其它磨床不同的是工作台上装有电磁吸盘，用于直接吸住工作。

平面的磨削方式有周磨法（用砂轮的周边磨削）和端磨法（用砂轮的端面磨削）。磨削时的主运动为砂轮的高速旋转，进给运动为工件随工作台作直线往复运动或圆周运动以及磨头作间歇运动。

平面磨削尺寸精度为IT6~IT5，两平面平行度误差小于100:0.1，表面粗糙度Ra 为0.4~0.2μm ，精密磨削时Ra 可达0.1~0.01μm 。