07第七章 磨削.doc

7-27一、引入1、簡(jiǎn)述銑削特點(diǎn)。2、如何來(lái)合理的選擇銑削用量？二、講授新課第七章 磨削概述：在機(jī)械制造中是一種使用非常廣泛的加工方法。加工精度達(dá)IT6IT4，表面粗糙度Ra1.250.01um；能加工各種工件材料和各種幾何表面；能作為精加工，也能粗加工；并能成為無(wú)需進(jìn)行預(yù)先切削加工的最終加工工序。第一節(jié) 砂輪的特性與選擇概念：磨具以磨料為主制造而成的切削工具。如油石、砂輪、砂帶等。砂輪是由一定比例的磨料和結(jié)合劑經(jīng)壓制和燒結(jié)而成。其特性取決于磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度和組織等五個(gè)參數(shù)。一、磨料（注：類似切削刀具）具有很高的硬度，適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和韌性，高溫穩(wěn)定的物理、化學(xué)性能。目前工業(yè)上使用的幾乎均為人造磨料，常見的有剛玉類、碳化硅類、高硬度類。二、粒度粒度系磨粒尺寸的大小。篩分法來(lái)確定，以篩網(wǎng)每英寸孔數(shù)，表示為“”；粒度號(hào)數(shù)越大，顆粒越細(xì)。顯微鏡測(cè)量來(lái)確定，以測(cè)得最大尺寸，表示為“W”；粒度號(hào)數(shù)越大，顆粒越粗。選擇原則：高生產(chǎn)率選小粒度號(hào)；表面粗糙度小選大粒度號(hào)；材料塑性大或接觸面大選小粒度號(hào)；材料軟選小粒度號(hào)，材料硬選大粒度號(hào)；成形磨削選大粒度號(hào)。三、結(jié)合劑作用是將磨料粘合成具有一定強(qiáng)度和各種形狀及尺寸的砂輪。四、硬度是指磨粒受力后從砂輪表面脫落的難易程度，也反映出磨粒與結(jié)合劑的粘固強(qiáng)度。硬表示難以脫落，軟表示容易脫落。選擇原則：材料硬、砂輪軟，材料軟、砂輪硬；有色金屬等很軟材料，用較軟砂輪；磨削接觸面積大，選軟砂輪；薄壁零件選軟砂輪；成形磨選硬砂輪；粒度號(hào)大時(shí)，選軟砂輪。五、組織砂輪的組織系指磨粒、結(jié)合劑和氣孔三者的體積比例關(guān)系。其中：N為組織號(hào)；Vg為磨粒在磨具中占有的體積百分?jǐn)?shù)。六、砂輪形狀砂輪標(biāo)志表示：形狀代號(hào)外徑厚度內(nèi)徑磨料、號(hào)數(shù)、硬度、組織號(hào)結(jié)合劑允許最高圓周速度如：七、新型磨料磨具SG新型磨料，韌性特別好，自銳性特別好；磨除率高，磨削比大。應(yīng)用于超硬度材料的精密磨削。第二節(jié) 磨削加工類型與磨削運(yùn)動(dòng)一、磨削加工類型概念：是用高速回轉(zhuǎn)的砂輪或其它磨具以給定的背吃刀量（或稱切削深度），對(duì)工件進(jìn)行加工。分為外園磨削、內(nèi)圓磨削、平面磨削、無(wú)心磨削四種主要加工類型。此外還有專用磨床的凸輪、螺紋、齒輪磨削加工。1、外圓磨削用砂輪外圓周面來(lái)磨削工件的外回轉(zhuǎn)表面，如圖7-1所示。不僅能加工圓柱面，還能加工圓錐面，端面（臺(tái)階部分），球面和特殊形狀的外表面。進(jìn)給方向可分：縱磨法：砂輪旋轉(zhuǎn)no主運(yùn)動(dòng)，工件作圓周運(yùn)動(dòng)，并沿工件軸向作縱向移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)fa。橫磨法：砂輪旋轉(zhuǎn)no主運(yùn)動(dòng)，砂輪徑向移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)fp。2、內(nèi)圓磨削用砂輪磨削工件內(nèi)孔的磨削方式，如圖7-2所示?？煞譃槠胀▋?nèi)圓磨削、無(wú)心內(nèi)圓磨削、砂輪作行星運(yùn)動(dòng)磨削。圖示砂輪旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)no，工件旋轉(zhuǎn)作圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)nW，同時(shí)砂輪或工件沿其軸線作往復(fù)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)fa，砂輪作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)fP。為了獲得所要求的砂輪線速度，就必須提高砂輪主軸的轉(zhuǎn)速，故容易發(fā)生振動(dòng)，影響工件的表面質(zhì)量。應(yīng)用中采取減少橫向進(jìn)給量，增加光磨次數(shù)來(lái)提高質(zhì)量。3、平面磨削用砂輪的外徑表面或端面對(duì)工件外表平面進(jìn)行磨削加工，如圖7-4所示。工件安裝于矩形或圓形工作臺(tái)，進(jìn)行縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)fV或圓周運(yùn)動(dòng)nW。砂輪需周期性沿垂直于工件被磨削表面的方向進(jìn)給fP。工件在矩形工作臺(tái)上時(shí)，砂輪還需沿軸線方向橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)fa。砂輪主軸呈懸臂，剛性差不能采用較大的磨削用量，生產(chǎn)率較低；呈懸掛，磨削力大，發(fā)熱量大，冷卻條件差，排屑不暢，造成工件的熱變形較大，加工精度不高。4、無(wú)心外圓磨削如圖7-5所示，工件置于砂輪和導(dǎo)輪之間的托板上，工件外形定位，利用導(dǎo)輪摩擦力使工件回轉(zhuǎn)線速度nw導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速nt。改變導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)速便可以調(diào)整工件的圓周進(jìn)給速度。工件的中心須高于導(dǎo)輪和砂輪的中心線，一般h=(0.150.25)d,其中d為工件直徑。有貫穿磨法（工件一面回轉(zhuǎn)，一面沿軸向進(jìn)給）、切入磨法（砂輪橫向切入進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）二種加工方法。磨削精度高，表面粗糙度小，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，適合大批量生產(chǎn)，但不能磨表面不連續(xù)或有較高同軸要求的軸。二、磨削用量磨削中以砂輪的高速為主運(yùn)動(dòng)，再配置各種進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。1、磨削速度VS是指砂輪外圓的線速度。 （m/s）式中：ds為砂輪直徑；no為砂輪轉(zhuǎn)速。2、工件圓周進(jìn)給速度Vw是指工件外加圓的線速度。內(nèi)外圓磨削： (m/min)式中：dw為工件直徑；nw為工件轉(zhuǎn)速。平面磨削：式中：L為工件臺(tái)行程；ntab為工件臺(tái)往復(fù)頻率。3、軸向進(jìn)給量fa(mm/r)是指工件轉(zhuǎn)一周沿軸線方向相對(duì)于砂輪移動(dòng)的距離。fa=(0.020.08)B式中：B為砂輪寬度。4、徑向進(jìn)給量fp(mm/dstr或mm/str)是指砂輪相對(duì)于工件在工作臺(tái)每雙（單）行程內(nèi)徑向移動(dòng)的距離。三、新課小結(jié)本節(jié)主要是使學(xué)生掌握磨削加工的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合；掌握砂輪的各個(gè)主要特性；了解常用砂輪的形狀、代號(hào)及用途；了解磨削加工的各種常見加工類型；掌握磨削用量的性質(zhì)和計(jì)算方法。四、布置作業(yè)1、磨削基本概述。2、砂輪磨料粒度和硬度的選擇原則。3、磨削的切削要素的性質(zhì)和計(jì)算方法。一、引入1、磨削基本概述。2、砂輪磨料粒度和硬度的選擇原則。3、磨削的切削要素的性質(zhì)和計(jì)算方法。二、講授新課第三節(jié) 磨削厚度與磨削過(guò)程一、磨削厚度磨削是一個(gè)十分復(fù)雜的加工過(guò)程，其影響因素較多。從單粒磨粒最大切削厚度分析，考慮fa、B因素：平面磨削：內(nèi)、外圓磨削：分析各因素對(duì)磨削效果的影響：工件速度Vw、軸向進(jìn)給量fa和徑向進(jìn)給量fP增大時(shí)，hDgmax隨之增大，對(duì)砂輪磨損、磨削溫度和表面質(zhì)量產(chǎn)生消極影響，但其中fP增大一倍時(shí)，hDgmax約增大40%左右。所以在工藝系統(tǒng)剛性較好，而且Ra要求不高情況下，采用增大fP減少fa來(lái)提高生產(chǎn)率。砂輪速度Vs、砂輪直徑ds和砂輪寬度B增大時(shí)，hDgmax將相應(yīng)減小，工件表面質(zhì)量提高。m值增大，hDgmax值減小，選用粒度號(hào)大和組織較緊密的砂輪，提高工件表面質(zhì)量。結(jié)論：hDgmax越小，工件表面質(zhì)量提高，hDgmax越大，生產(chǎn)率提高。二、磨削過(guò)程1、磨粒的形狀及切削特點(diǎn)磨粒工作位置具有隨機(jī)性，頂尖角在90120為負(fù)前角切削。磨削時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦和擠壓作用。2、磨屑形成過(guò)程分三個(gè)階段：滑擦階段：磨粒并未切削工件，工件僅產(chǎn)生彈性變形；刻劃階段：磨粒還未切下切屑，只在工件表面刻劃出溝痕，工件僅產(chǎn)生塑性變形；切削階段：被磨粒擠壓的金屬材料產(chǎn)生滑移而形成切屑。第四節(jié) 磨削過(guò)程中的力效應(yīng)和熱效應(yīng)一、磨削力1、磨削力的特征來(lái)源：工件材料變形時(shí)所產(chǎn)生的阻力；磨粒與工件表面之間的摩擦力。以切除加工余量為主要目的，磨削力以阻力為主；以加工質(zhì)量為主要目的，磨削力以摩擦力為主。2、磨削階段分三個(gè)階段：初磨階段，穩(wěn)定階段，光磨階段。粗磨時(shí)，為提高生產(chǎn)率，可選用較大的fP，縮短初磨、穩(wěn)定的時(shí)間；精磨時(shí)，為提高工件表面質(zhì)量，延長(zhǎng)光磨時(shí)間。3、影響磨削力的因素砂輪速度增大時(shí)，磨削速度越大，磨削力減小；工件速度、軸向進(jìn)給量、徑向進(jìn)給量增大，使磨削力增大；砂輪的磨損使磨削力增大。二、磨削溫度溫度變化的來(lái)源：消耗的切削能轉(zhuǎn)化為熱，大部分轉(zhuǎn)入工件。結(jié)果：表層金相組織變化，產(chǎn)生磨削燒傷；更高的瞬時(shí)溫度產(chǎn)生熱效應(yīng)。1、磨削溫度磨粒磨削點(diǎn)溫度：接觸點(diǎn)1000以上瞬時(shí)高溫，即熱源點(diǎn)；磨削溫度：接觸面平均溫度4001000，產(chǎn)生不良后果。2、影響磨削溫度的主要因素工件材料：強(qiáng)度越高，韌性越大，導(dǎo)熱性越差，磨削溫度越高；磨削用量：磨削速度、徑向進(jìn)給量提高，溫度上升；砂輪特性：較軟、粒度號(hào)小，溫度低，反之則高。三、砂輪的磨損與修整1、砂輪磨損有三種形態(tài)：磨耗磨損；磨粒破碎；磨粒脫落。2、砂輪的修整目的：除去已經(jīng)磨損或被磨屑堵塞的砂輪表層；使砂輪表面有更多的切削刃。工具：?jiǎn)瘟＝饎偸P，多粒細(xì)碎金剛石筆，金剛石滾輪。修整質(zhì)量取決于修整進(jìn)給量fa和修整深度ad，fa和ad越小，修整質(zhì)量越高。三、新課小結(jié)本節(jié)主要是使學(xué)生掌握磨削厚度的定義和磨削各切削要素對(duì)磨削效果的影響；了解磨削過(guò)程及特點(diǎn)；掌握磨削力的特征及在各階段的特點(diǎn)和影響因素；了解磨削溫度的概念；了解砂輪磨損的類型、原因和解決措施。四、布置作業(yè)1、簡(jiǎn)述磨削各切削要素對(duì)磨削效果的影響。2、簡(jiǎn)述影響磨削力的主要因素。3、簡(jiǎn)述影響磨削溫度的主要因素。一、引入1、簡(jiǎn)述磨削各切削要素對(duì)磨削效果的影響。2、簡(jiǎn)述影響磨削力的主要因素。3、簡(jiǎn)述影響磨削溫度的主要因素。二、講授新課第五節(jié) M1432A型萬(wàn)能外圓磨床一、 機(jī)床布局主要由下列部件組成：1、床身 磨床的支承部件。上部裝有砂輪架、頭架、尾座及工作臺(tái)等部件。內(nèi)部裝有液壓缸及其它液壓元件。2、頭架 用于安裝及夾持工件，并帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，在水平面內(nèi)可逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)90。3、工作臺(tái) 由上、下兩層組成，二工作臺(tái)可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)很小的角度（10）（上、下工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)）。工作臺(tái)沿導(dǎo)軌作縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。4、內(nèi)圓磨裝置 用于支承磨內(nèi)孔的砂輪主軸部件，由單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。5、砂輪架 砂輪架用于支承并傳動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)的砂輪主軸。砂輪架可在30內(nèi)調(diào)整位置。6、尾座 尾座和頭架的前頂尖一起支承工件。二、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)與傳動(dòng)圖7-15是機(jī)床幾種典型加工方法。從中可以看出，磨削加工中需要幾個(gè)表面成型運(yùn)動(dòng)：砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)n0，工件的圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)nw，工件縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)fa，砂輪橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)fp。砂輪橫向快速進(jìn)退，尾座套筒縮回為二個(gè)輔助運(yùn)動(dòng)。機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)如圖7-16所示。1、砂輪主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)n0磨外圓：旋轉(zhuǎn)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)V型帶直接傳動(dòng)。n0=1620r/min磨內(nèi)圓：旋轉(zhuǎn)由另一電動(dòng)機(jī)經(jīng)平帶直接傳動(dòng)。更換帶輪位置可得到二種轉(zhuǎn)速。n01=10000r/min， n02=15000r/min2、工件圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)nw由雙速(700/1360r/min)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)塔輪、帶輪，使頭架的撥盤或卡盤帶動(dòng)工件，實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給。共有六種轉(zhuǎn)速， nwmax=250r/min 、nwmin=26r/min。3、工件縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)fa采用液壓傳動(dòng)，保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性并便于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速和往復(fù)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的自動(dòng)化。在調(diào)整加工位置時(shí)也可采用手動(dòng)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)。為了防止液壓傳動(dòng)和手輪之間的干涉，設(shè)置了聯(lián)鎖裝置，不能使液壓與手動(dòng)同時(shí)進(jìn)行工作。4、砂輪架的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)fp（mm/str，每往復(fù)一次位移量）可用手動(dòng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)橫向和周期性自動(dòng)進(jìn)給兩種方式.手動(dòng)還可分粗進(jìn)給和細(xì)進(jìn)給二種,每周分別為2或0.5，每格分別為0.01或0.0025。周期性自動(dòng)進(jìn)給定程磨削由機(jī)床性能來(lái)定。三、主要部件結(jié)構(gòu)1、砂輪架由殼體、砂輪主軸部件、傳動(dòng)裝置等組成。其中砂輪主軸部件結(jié)構(gòu)直接影響工件的加工質(zhì)量，應(yīng)具有較高的回轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性及耐磨性。砂輪主軸前后徑向支承為“短三瓦”動(dòng)壓滑動(dòng)軸承，如圖7-17所示。三塊軸瓦與軸頸間形成0.010.02間隙，這類主軸部件只有在較高的轉(zhuǎn)速下才能形成壓力油膜，承受載荷，而且轉(zhuǎn)速愈高，承載能力愈大；在低速時(shí)無(wú)法形成壓力油膜。靜壓滑動(dòng)軸承靠液壓系統(tǒng)保證油膜壓力，與主軸的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān)，因而帶有靜壓滑動(dòng)軸承的主軸部件有很高的剛度，可以在較大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，且回轉(zhuǎn)精度高。如MMB1420精密外圓磨床的主軸部件就采用了靜壓滑動(dòng)軸承。軸向定位利用止推滑動(dòng)軸承。用彈簧給推力軸承預(yù)加載荷，同時(shí)當(dāng)止推環(huán)磨損后能自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。由于砂輪的磨削速度很高，砂輪主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性對(duì)磨削表面質(zhì)量影響很大，所以對(duì)裝在主軸上的零件都要進(jìn)行校正靜平衡，特別是砂輪。整個(gè)主軸部件還要校正動(dòng)平衡。為了安全，砂輪要加防護(hù)罩，以防傷人，主軸部件必須浸在油中。2、內(nèi)圓磨具為了使內(nèi)圓磨具在高轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，主軸軸承應(yīng)具有足夠的剛度和壽命，并采用平帶傳動(dòng)內(nèi)圓磨具的主軸。軸承用4個(gè)P5級(jí)精度角接觸球軸承（7系列），兩端各兩個(gè)中間；中間用8根彈簧控制預(yù)緊力。潤(rùn)滑采用鋰基潤(rùn)滑脂。3、頭架頭架主軸直接支承工件，因此它的回轉(zhuǎn)精度和剛度直接