第五讲磨削及切削条件选择.ppt

第五讲 磨削及切削条件的合理选择 磨削过程与磨削机理 磨削是用磨料磨具（砂轮、砂带、油石等）对工件进行加工的方法 磨削一般常用于半精加工和精加工，加工精度可达IT6～IT5级，表面粗糙度Ra值为0.8～0.2μm，镜面磨削时可达Ra=0.04～0.01μm 磨削常用于加工淬硬钢、耐热钢及特殊合金等坚硬材料 磨削过程及磨削形成机理 磨削是利用砂轮表面大量的微小磨粒切削刃完成的切削加工，它与通常的切削加工有很大差异 磨削过程大致分为滑擦、刻划和切削三个阶段 在被磨粒切削过的地方也产生隆起现象的原因 磨削过程的三个阶段 在被磨粒切削过的地方也产生隆起现象的原因 因为磨粒具有负前角，较大的钝圆半径及较小的切入深度。在磨削过程中，工件变形不仅发生在剪切面方向，而且产生在磨粒侧面，这样使剪切变形的面加宽了，因此只有磨粒所切出的沟内那部分材料才成为切屑。在沟痕两侧的材料虽然受了塑性变形，却并不成为切屑，而在沟的两侧出现残余的隆起 磨削力 总磨削力可分解为三个分力：Fc —主磨削力（切向磨削力）；Fp—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个分力如下图所示 磨削力的主要特征 单位磨削力很大 原因：由于磨削几何形状及分布的随机性和几何参数的不合理性，磨削时挤压摩擦很严重，且切削厚度很小，使得单位磨削力很大，是车、铣的10-20倍 三个分力中的切深抗力最大 影响磨削力的因素 砂轮速度 当砂轮速度vc增大时，单位时间内参加切削的磨粒数量随之增大，因此，每个磨粒的切削厚度减小，磨削力随之减小 工件速度 当工件速度vw和轴向进给量fa增大时，单位时间内磨去的金属量增大，若其他条件不变，则每个磨粒的切削厚度随之增大，从而使磨削力增大 径向进给量 当径向进给量fr增大时，不仅每个磨粒的切削厚度增大，而且使砂轮与工件的磨削接触弧长增大，同时参加磨削的磨粒数增多，因而使磨削力增大 磨粒的磨损程度 砂轮的磨损会使磨削力增大，因此磨削力的大小在一定程度上可以反映砂轮上磨粒的磨损程度 磨削温度 磨削温度的概念: 磨削时由于速度很高，且切除单位体积金属所消耗的能量也高（为车削的10～20倍），因此磨削温度很高 影响磨削温度的主要因素: 砂轮速度vc 工件速度vw 径向进给量fr 工件材料 砂轮硬度与磨粒 磨削加工的特点 磨削加工的特点 可加工高硬度的材料 切深抗力大 磨削温度高 砂轮有自锐性 加工工艺范围广 提高磨削生产率的措施 提高磨削生产率的措施 采用切削性能好的的磨料，如金刚石、立方氮化硼等。 在满足加工粗糙度的前提下，应尽量选用粗粒度的砂轮 采用树脂结合剂砂轮 选择适当的砂轮硬度 采用组织疏松的砂轮，有利于磨粒切入工件，可增加磨削深度和进给量 采用高强度砂轮进行高速磨削 在机床允许的条件下，采用宽砂轮磨削 砂轮种类与用途 简单分类 按所用磨料可分为普通磨料（刚玉和碳化硅等）砂轮和天然磨料超硬磨料和（金刚石和立方氮化硼等）砂轮。 按形状可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等；按结合剂可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。 【砂轮的构造】 构成砂轮的三大要素 磨料(Abrasive)： 直接对工件发生研磨作用的粒刃。 结合剂(Bond)： 产生磨料颗粒间的结合力、保持力，并使砂轮在一定的速度下能安全回转。 气孔(Pore)： 磨料与结合剂以外的间隙，可帮助磨屑的排除，并保持研磨效果。 【砂轮的构造】 【砂轮的研磨性能】 决定砂轮研磨性能五大因素 磨料（Abrasives） 粒度（Grain Size） 结合度(硬度)（Grade） 组织（Structure） 结合剂（Bond） 【磨料】 磨料须具备的特性 必须具有相当硬度的矿物结晶体，在加工时能抵抗外力不发生破碎。 在加工中受外力时，具有不易变形和不易磨耗的强韧性。 必须具有耐热性，研磨过程中所产生的热，不易使磨料颗粒在工作物间熔化。 必须具有化学的不活性。 【磨料】 磨料种类 氧化铝系 黑色氧化铝(A) 白色氧化铝(WA) 淡红色氧化铝(PA) 单结晶灰白色氧化铝(HA) 多结晶黑褐色氧化铝(44A) 【磨料之种类特性及其用途】 【粒度】 将熔炼的结晶锭块打碎、辊压和处理，以筛选分出不同大小的颗粒和微粉，其颗粒大小以数字来表示，称为粒度。 磨料粒度一般以号数表示之，即每一英吋（25.4mm）长度之筛孔数。号数越大，则磨料粒愈小，磨料粒愈小则磨削时其磨屑较小，磨削后之工件表面则较细致。 【磨粒大小之比较】 【砂轮粒度表 】 【粒度与表面粗糙度关系】 【结合度—硬度】 硬度定义 表示砂轮保持磨料的能力或称砂轮的结合强度，又称为硬度。亦指砂轮在研磨时