国防《金属切削原理及刀具》教学资料包 教学课件 第12章.pptVIP

第12章 砂轮与磨削 12.1 砂轮的特性与选择 了解砂轮的切削性能，就必须分别研究组成砂轮的各要素，即磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等。 12.1.1 磨料 2.碳化硅类 1）黑色碳化硅（C） 黑色碳化硅的纯度为98.5％左右，呈黑色，有光泽，适于磨削铸铁和黄铜等。 2）绿色碳化硅（GC） 绿色碳化硅的纯度大于99％，呈绿色，有光泽，硬度比黑色碳化硅高，适于磨削硬质合金、宝石和光学玻璃等。它的价格比黑色碳化硅高。 3.金刚石类 天然金刚石是目前已知物质中最硬的一种材料，其刃口锋利，导热性好，切削性能优良，但价格昂贵，主要用于加工其他磨料难以加工的高硬度材料，以及进行高精度磨削，如精磨硬质合金和光学玻璃等。工业中用的大多是人造金刚石（JR）。 4.立方氮化硼 立方氮化硼简称为CBN，是近几年来研制成功的磨削高硬度、高韧性难加工钢材的一种新磨料。 12.1.2 粒度及其选择 粒度是指磨粒的大小。粒度有以下两种表示方法： （1）对用筛选法来区分的较大的颗粒（砂轮上用的都是这种），以每英寸长度上筛孔的数目来表示。 12.1.3 硬度及其选择 砂轮硬度是指结合剂黏结磨粒的牢固程度，也就是指磨粒在磨削力作用下，从砂轮表面上脱落下来的难易程度。 12.1.5 组织及其选择 砂轮的组织是指砂轮的松紧程度，也就是磨粒在砂轮内所占的比例。砂轮的组织分类见表12-5。 12.1.6 砂轮的形状和尺寸 为了适应在不同类型的磨床上磨削各种不同形状和尺寸的工件需要，砂轮需制成不同的形状和尺寸。我国砂轮早已标准化，几种常用砂轮的形状、代号及其主要用途见表12-6。 砂轮的各种特性以代号标注在砂轮的端面上，其次序是：磨料—粒度—硬度—结合剂—组织代号—形状和尺寸。砂轮的代号标注示例如下： 12.2 磨削运动和磨削要素 12.2.1 磨削加工类型 根据砂轮与工件相对位置的不同，磨削可大致分为内圆磨削、外圆磨削和平面磨削。如图所示给出了主要的磨削加工类型。 1.主运动 主运动是砂轮的旋转运动。主运动速度是砂轮外圆的线速度，其表达式为 （12-1） 式中，为砂轮线速度，即磨削速度（m／s）；为砂轮直径（mm）；为砂轮转速（r／s）。 外圆磨削时，工件速度可由下式求得 （12-2） 式中，为工件速度（m/s）；为工件直径（mm）；为工件转速（r/s）。 平面磨削时，工件速度可由下式求得 （12-3） 式中，L为工作台行程（mm）； 为工作台往复频率（s－1）。 12.2.3 磨削要素 1.接触长度 接触长度是指在磨削过程中，砂轮圆周表面的磨粒同工件之间的干涉长度。接触长度反映了磨削热源的大小，冷却排屑的难易及砂轮是否出现堵塞等问题，是磨削中的重要参数之一。 1）平面磨削的接触长度 2）等效砂轮直径 为简化起见，计算外圆或内圆磨削的接触长度问题可以转换为计算平面磨削的接触长度问题，为此提出了等效砂轮直径的概念。 2.单个磨粒切削厚度 为便于分析，可以将砂轮看做一把多齿铣刀，这样，就可以按照铣削中确定切削厚度的原理，来确定磨削中单个磨粒切削厚度。 外圆磨削时单个磨粒最大切削厚度为 可以定性地分析各因素对磨粒切削厚度的影响。 （1）当工件速度vw、轴向进给量fa和径向进给量fr增大时，acgmax增大。 （2）当砂轮速度v、砂轮直径d0和砂轮宽度B增大时，acgmax减小。 （3）当砂轮每毫米圆周上的磨粒数m增大时，acgmax减小。 12.3 磨削过程和磨削机理 12.3.1 磨粒的几何特征 砂轮表面形貌中磨粒切刃形状可以分为圆锥形或角锥形、球形、球头圆锥形以及平头圆锥形等。一般磨粒切刃都带有一定大小的圆角，其刃口钝圆半径在几微米到几十微米之间，经磨损后刃口将更加圆秃。 12.3.2 磨削切屑的形成 磨粒要从工件上切下切屑，要经历滑擦阶段、刻划阶段和切削阶段，如图所示。 12.3.3 磨削力 1.磨削力的持征 与其他切削过程相似，