2-08磨削与砂轮.ppt

* * ??一、磨削过程 ??磨削加工是靠砂轮表面随机排列的大量磨粒完成。每个磨粒都可以看做是一把微小的切刀。磨料磨粒的形状是很不规则的多面体，不同粒度号磨粒的顶锥角大多为90o～120o。磨粒上刃尖的钝圆半径大约在几微米至几十微米之间，磨粒磨损后值还将增大。 第八节 磨削与砂轮 由于磨粒以较大的负前角( - 40o～ - 60o)和钝圆半径对工件进行切削(见图2—38)，磨粒接触工件的初期不会切下切屑，只有在磨粒的切削厚度增大到某一临界值后才开始切下切屑。磨削过程中磨粒对工件的作用包括滑擦、耕犁和形成切屑三个阶段(见图2—39)。 图2一38 图2一39 ????1．滑擦阶段 ????磨粒刚开始与工件接触时，由于切削厚度非常小，磨粒只是在工件上滑擦，工件仅产生弹性变形。这种滑擦现象会产生很高的温度，是引起被磨表面产生烧伤、裂纹等缺陷的主要原因之一。 ????2．耕犁阶段 ????随着切削厚度逐渐加大，被磨工件表面开始产生塑性变形，磨粒逐渐切人工件表层材料中。表层材料被挤向磨粒的前方和两侧，工件表面出现沟痕，沟痕两侧产生隆起，如图2—39中N一N截形图所示。此阶段磨粒对工件的挤压摩擦剧烈，热应力增加。 ????3．形成切屑 ????当磨粒的切削厚度增加到某一临界值时，磨粒前面的金属产生明显的剪切滑移而形成切屑。 ????可见磨削过程是包括滑擦、耕犁和形成切屑三个阶段的综合复杂过程。磨削过程中产生的隆起残留量增大了磨削表面粗糙度，但实验证明，隆起残留量与磨削速度有着密切关系，随着磨削速度的提高而成正比下降。因此，高速磨削能减小表面粗糙度。 ??二、磨削力与磨削温度 ??1．磨削力 ??同其他切削加工一样，磨削力可分解为三个分力：Fc—主磨削力(切向磨削力)；F p——切深抗力(径向磨削力)；Ff——进给抗力(轴向磨削力)。几种不同类型磨削加工的三向分力如图2—40所示。 ?磨削力与切削力相比有以下主要特征： ????1)单位磨削力大，根据不同磨削情况，单位磨削力在70～200GPa之间，而其他切削时，单位切削力都在7GPa以下。 ????2)三个分力中，磨削最大分力为径向力Fp，一般情况下，Fp／Fc=1.6～3.2，塑性愈小，硬度愈大其比值愈大。大的径向力因影响系统振动而使磨削质量下降。 图2一40 ????2．磨削温度 ????磨削时，由于磨削速度很高，切削厚度很小，切削刃很钝，所以切除单位体积切所消耗的功率为车、铣等切削方法的10～20倍。磨削所消耗能量的大部分转变为热能，使磨削区形成高温。 ???? 磨削温度常用磨粒磨削点温度和磨削区温度来表示。磨削点温度是指磨削时磨粒切削刃与工件、磨屑接触点温度。磨削点温度非常高(可达1000～1400oC)，它不但影响表面加工质量，而且对磨粒磨损以及切屑熔着现象也有很大的影响。砂轮磨削区温度就是通常所说的磨削温度，是指砂轮与工件接触面上的平均温度，约在400～1000 oC之间，它是产生磨削表面烧伤、残余应力和表面裂纹的原因。 ???? 三、磨削加工的特点 1、磨具的运转速度高。 普通磨削可达30-50m/s，高速磨削可达45-60m/s甚至更高，其速度还有日益提高的趋势。 2、磨具的非均质结构。 磨具是由磨料，结合剂和气孔三要素组成的复合结构，其结构强度大大低于由单一均匀才智组成的一半金属切削刀具。 ???? 3、磨削的高热现象。 磨具的高速运动、磨削加工的多刃性和微量切削，都会产生大量的磨削热，不仅可能烧伤工件表面，而且高温时磨具本身发生物理、化学变化、产生热反应力、降低磨具的强度。 4、磨具的自砺现象。 在磨削力度作用下，磨钝的磨粒自身脆裂或脱落的现象，称为磨具的自砺性。磨削过程中的磨具自砺作用以及修正磨具的作业，都会产生大量磨削粉尘。 ???? 四、砂轮的特性与选择 砂轮是由磨料加结合剂用制造陶瓷的工艺方法制成的。制造砂轮时，用不同的配方和不同的投料密度来控制砂轮的硬度和组织。 ????砂轮的特性由下列五个因素来决定：磨料、粒度、结合剂、硬度和组织。 1．磨料 常用的磨料有氧化物系、碳化物系、高硬磨料系三类。 ???? 氧化物系磨料的主要成分是A12O3，由于它的纯度不同和加入金属元素不同，而分为不同的品种。碳化物系磨料主要以碳化硅、碳化硼等为基体，也是因材料的纯度不同而分为不同品种，高硬磨料系中主要有人造金刚石和立方氮化硼。各种磨料的特性及适用范围见表2—5。 ???? 其中立方氮化硼是近年发展起来的新型磨料，虽然它的硬度比金刚石略低，但其耐热性(1400oC)比金刚石(800oC)高出许多，而且对铁元素的化学惰性高，所以特别适合于磨削既硬又韧的钢材。在加工高