精密与特种加工技术-第三章-磨削理论课件.ppt

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1、第3章磨削加工理论3.1磨削加工的概念一、磨削加工的定义磨削加工是磨粒加工方法的一种，广义的磨削加工是指采用固定磨粒工具进行的加工，狭义的磨削加工是指使用高速旋转的平行砂轮，以微小的切削厚度进行精加工的一种方法。随着超硬磨料和其他新磨料的出现及磨削制造技术的提高，磨削加工的能力和范围正在扩大，各种新磨削工艺的应用，磨削不仅是一种精密加工方法，而且是一种高效的加工方法。1.砂轮磨粒切削刃是非常硬的矿物质；2.磨粒切削刃的前角是负前角；3.砂轮是由很多非常细小的切削刃组成的多刃刀具；4.磨粒切削的速度非常快；5.磨粒切削刃具

2、有自锐作用：磨粒破碎，形成新的菱角。6.磨削易于对砂轮进行修形修锐；7.在断续切削中的磨削力的变化非常小；8.磨削点的温度很高；9.可加工一般结构材料：铸铁、碳钢、合金钢；难以切削高硬度材料：淬火钢、硬质合金、陶瓷、玻璃等。二、磨削的特点10.精度高、表面粗糙度小：IT5及以上，Ra为1.25~0.01um11.径向作用力大且作用在工艺系统刚性较差的方向上。12.磨削加工的工艺范围广：外圆面、内圆面、平面等。精密磨削加工：细粒度的磨粒或微粉、高精度小表面粗糙度值。是利用微小的多刃刀具去除细微切屑的一种加工方法。一般指砂轮

3、磨削和砂带磨削。分类：研磨、超精加工、珩磨、抛光等等。固结磨料加工：固结磨具：磨料微粉结合剂通过烧结形成砂轮、砂条涂覆磨具：通过涂覆在纸、布或复合材料基底上。涂覆方法有重力落砂法、涂覆法、静电植入法。游离磨料加工包括：抛光、研磨等在精密和超精密磨削中，磨料大多使用超硬磨料：立方氮化硼。磨粒的粒度影响加工的表面粗糙度值，粒度号数越大，加工表面的粗糙度值越小。精密砂轮磨削：粒度60~80、精度1~0.1um、Ra为0.2~0.25um。超精密砂轮磨削：粒度W40~W5、精度0.1um、Ra为0.025~0.008um。说明：

4、1、磨粒是不规则的菱形，在砂轮表面随机分布，一般只有10%的磨粒参与切屑。磨粒的微刃性和等高性好，获得的表面粗糙度值小。2、磨削温度很高。磨粒磨削点温度：800~1200°，影响加工质量和磨粒的磨损。砂轮磨削区：几百度，与磨削烧伤和裂纹的出现有关。影响因素：砂轮速度、工件速度、径向进给量、工件材料、砂轮的粒度与硬度。3、磨削液的作用：冷却作用、润滑作用、清洗作用等。一般选用乳化液和离子型磨削液。4、磨削加工一般安排在最后的终加工阶段。5、磨削质量评价：加工表面的几何特征：表面粗糙度、加工表面缺陷加工表面层材料的性能：塑性

5、变形与加工硬化、残余应力与金相组织变化。6、磨削力的影响因素：砂轮速度、工件速度及进给量、砂轮的磨损。7、磨削质量和裂纹控制：表面粗糙度：砂轮速度越高、工件速度越低、砂轮粒度越大、纵向进给越小，粗糙度值越小；冷作硬化：发生塑性变形，表面层金属硬度增加；金相组织变化：磨削烧伤：表面层被氧化；表层金属的残余应力：精细磨削中塑性变形起主导作用，工件表面金属产生压缩残余应力。8、磨削机床要求：高几何精度：砂轮主轴的回转精度、导轨的直线度；低速进给运动的稳定性：无爬行和无冲击；减少振动：电动机与砂轮架要隔振，电动机与机床脱开安装；

6、减少热变形：机床开启后3~4h趋向热平衡，精密磨削需在热变形稳定后进行。3.2磨削运动1)主运动砂轮的旋转运动是主运动，砂轮外圆的线速度即主运动速度m/s(3.1)式中d0——砂轮直径（mm）；n0——砂轮转速（r/s）。3)轴向进给运动2)径向进给运动用径向进给量ƒr表示。ƒr指工作台每行程内工件相对于砂轮径向移动的距离，单位为mm，一般情况下，ƒr=0.005～0.02mm用轴向进给量ƒa表示。指工件每一转或工作台每一次行程，工件相对砂轮的轴向移动的距离。一般情况下ƒa=(0.2～0.8)B，B为砂轮宽度，单位为mm

7、/r。3.3.1磨屑的形成过程与磨削阶段一、磨削过程1.滑擦阶段工件表层产生弹性变形和热应力。2.刻划阶段产生塑性变形沟痕隆起现象和热应力。3.切削阶段切削厚度、切应力和温度达一定值，材料明显滑移形成切屑。图3-3磨粒切削过程3.3磨削过程二、磨削阶段1.初磨阶段由于工艺系统的弹性变形，实际磨削深度小于径向进给量。2.稳定阶段实际磨削深度基本上等于径向进给量。3.清磨阶段工艺系统弹性变形逐渐恢复，实际磨削深度大于零。在无切深情况下增加走大次数，使实际磨削深度趋于零，直到磨削火花消失。图4-4磨削过程的三个阶段磨削规律的应

8、用在开始磨削时，采用较大的径向进给量，压缩初磨和稳定阶段，以提高生产效率；适当增长光磨时间，可更好地提高工件的表面质量。3.4磨削温度磨削表面的热损伤表现为烧伤及产生热裂纹。一、磨削时的能量消耗1.磨削能量消耗的形式磨粒对工件的切削：滑擦——刻划——切削；磨削消耗的能量：滑擦能——刻划能——切屑形成能（剪切能和摩擦能