机械制造工程学金属切削原理与刀具习题12.pptVIP

机械制造工程学 第十二章 磨 削 磨削是用砂轮等带磨粒的工具对工件进行加工，是常用的精加工方法之一。学习本章应掌握磨削特征，磨削本质与切削的异同。 12．1 必备知识和考试要点 1．了解磨削特点和各种磨削方法与磨削运动。 2．明确砂轮的特性及其选择原则。 3．理解砂轮磨损及耐用度、磨削力及功率、磨削温度及烧伤等概念。 4．了解磨削过程，知道磨削表面缺陷产生的原因及解决办法。 5．了解高效率和高精度及小粗糙度磨削的方法。 12．2 典型范例和答题技巧 [例12．1] 回答砂轮结构组成和决定砂轮特性的因素。 [答案] 砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥、焙烧而制成用磨料进行切削的工具；其结构由磨料、结合剂和气孔组成。 决定砂轮特性的有磨料、粒度、结合剂、硬度、组织等因素。 [例12．2] 制造砂轮的磨料有哪几类?其主要成分是什么?各适宜加工何种材料? [答案] (1)刚玉类，其成分主要是Al2O3。主要用于磨削钢类零件。 (2)碳化硅类，其成分主要是SiC。主要用于磨削铸铁、硬质合金、铜和宝石等非金属材料。 (3)超硬磨料类，包括金刚石，其成分是碳的结晶体。主要用于加工硬质合金、宝石、陶瓷等非金属材料；立方氮化硼，其成分是BN。主要用于加工高硬、高强钢。 [例12．3] 砂轮的硬度与磨料的硬度有何异同?如何选择砂轮硬度? [答案] 砂轮的硬度是指磨粒受力后自砂轮上脱落的难易程度。它反映了磨粒与结合剂的粘合强度，磨料难脱落时称为硬度高。而磨粒的硬度是指磨粒组织结构抵抗局部塑性变形的能力，即磨粒本身的软硬程度。砂轮硬度大，则磨粒不易脱落，砂轮不易损耗；磨料硬度大，则耐磨性好。前者影响砂轮的宏观耐磨性，后者影响砂轮的微观耐磨性。 工件材料愈硬，应选择较软的砂轮，这是因为硬材料易使磨料磨损而钝化，用较软的砂轮可以使磨钝的磨粒及时脱落，以便砂轮经常保持有锐利的磨料在工作。加工接触面大时，应选择较软的砂轮，使磨屑脱落快些，以免因磨屑堵塞砂轮表面而引起烧伤，所以内圆、端面平磨砂轮应比外圆砂轮硬度低。精磨和成形磨削应选择硬一些砂轮，以保持砂轮廓形精度。砂轮磨粒的尺寸越小，气孔率较低时，磨削有色金属及非金属软材料时，应选较软的砂轮，以免砂轮被磨屑堵塞。 [例12．4] 磨削与车削相比有何特点? [答案] 车刀切削部分的几何形状规则，车削时切削层参数基本不变化，切向(主)切削力大于法(径)向切削力。砂轮的磨料分布无规律，磨粒切削部分的形状不规则，磨削时砂轮自砺会有磨粒脱落，因此，磨削时每个磨粒切除的金属差异很大。由于砂轮磨粒存在较大的刃端半径，故磨粒实际上是在负前角(—70?～—89?)下切削，切削条件极差，加工表面层受到磨粒的强烈摩擦、挤压与刻划，材料经受了剧烈的塑性变形而成为切屑。实际上磨料的切削层极薄，单位切削能很大，并且法向磨削力Fn远大于切向磨削力Ft。磨削速度高，产生的磨削热量多，最终产生加工表面硬化现象严重，甚至产生磨削烧伤和裂纹。 [例12．5] 何谓砂轮耐用度和磨削比? [答案] 砂轮耐用度和磨削比是衡量砂轮磨削性能的指标。砂轮耐用度是指砂轮相邻两次修整之间的磨削时间；磨削比是指工件磨除体积与砂轮磨耗体积之比。 [例12．6] 试分析砂轮磨损形式及原因。 [答案] 砂轮的磨损形式有三种：(1)磨粒磨损。磨粒磨损导致磨粒的钝化。引起磨粒磨损的主要原因是机械摩擦作用、粘结作用、扩散和化学等作用。(2)破碎磨损。破碎磨损包含磨粒碎裂和结合剂脱裂，直接影响砂轮工作表面形状和磨削力。引起磨粒破损程度决定因素是磨削力大小和磨粒、结合剂的强度。(3)砂轮的糊塞。砂轮糊塞是指磨屑粘附在磨料表面上和堵塞在砂轮表面孔隙中，从而使砂轮失去切削能力。砂轮糊塞的原因是由于磨削高温，使切屑软化及化学反应而嵌塞在砂轮上。 [例12．7] 分析产生磨削烧伤的原因及其解决办法。 [答案] 磨削烧伤是因为磨削时产生的磨削热使磨削表面局部瞬时高温加热，使金属材料达到相变或氧化温度后产生的。磨削深度口，愈大、砂轮速度愈高、工件速度愈低时，工件表面的温度愈高；砂轮磨损大，出现糊塞时，易产生磨削烧伤。解决磨削烧伤可采取减少磨削热和加快磨削热传出的措施。在磨削用量方面可采取减小磨削深度和适当增大工件速度的办法；可采用较软的砂轮和把冷却液渗透到磨削区降温的办法。 [例12．8] [例12．8] 产生磨削表面残余应力及裂纹的原因有哪些?有何危害性?如何减少残余应力和避免裂纹？ [答案] 金属加工表层存在残余应力的根本原因是金属热容发生了变化。产生