07第七章 磨削.doc

7-27一、引入1、簡述銑削特點。2、如何來合理的選擇銑削用量？二、講授新課第七章 磨削概述：在機械制造中是一種使用非常廣泛的加工方法。加工精度達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；并能成為無需進行預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、硬度和組織等五個參數(shù)。一、磨料（注：類似切削刀具）具有很高的硬度，適當?shù)膹姸群晚g性，高溫穩(wěn)定的物理、化學性能。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。篩分法來確定，以篩網(wǎng)每英寸孔數(shù)，表示為“”；粒度號數(shù)越大，顆粒越細。顯微鏡測量來確定，以測得最大尺寸，表示為“W”；粒度號數(shù)越大，顆粒越粗。選擇原則：高生產(chǎn)率選小粒度號；表面粗糙度小選大粒度號；材料塑性大或接觸面大選小粒度號；材料軟選小粒度號，材料硬選大粒度號；成形磨削選大粒度號。三、結(jié)合劑作用是將磨料粘合成具有一定強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；粒度號大時，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系。其中：N為組織號；Vg為磨粒在磨具中占有的體積百分數(shù)。六、砂輪形狀砂輪標志表示：形狀代號外徑厚度內(nèi)徑磨料、號數(shù)、硬度、組織號結(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動一、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），對工件進行加工。分為外園磨削、內(nèi)圓磨削、平面磨削、無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（臺階部分），球面和特殊形狀的外表面。進給方向可分：縱磨法：砂輪旋轉(zhuǎn)no主運動，工件作圓周運動，并沿工件軸向作縱向移動為進給運動fa。橫磨法：砂輪旋轉(zhuǎn)no主運動，砂輪徑向移動為進給運動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、無心內(nèi)圓磨削、砂輪作行星運動磨削。圖示砂輪旋轉(zhuǎn)為主運動no，工件旋轉(zhuǎn)作圓周進給運動nW，同時砂輪或工件沿其軸線作往復縱向進給運動fa，砂輪作徑向進給運動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，影響工件的表面質(zhì)量。應用中采取減少橫向進給量，增加光磨次數(shù)來提高質(zhì)量。3、平面磨削用砂輪的外徑表面或端面對工件外表平面進行磨削加工，如圖7-4所示。工件安裝于矩形或圓形工作臺，進行縱向往復運動fV或圓周運動nW。砂輪需周期性沿垂直于工件被磨削表面的方向進給fP。工件在矩形工作臺上時，砂輪還需沿軸線方向橫向進給運動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、無心外圓磨削如圖7-5所示，工件置于砂輪和導輪之間的托板上，工件外形定位，利用導輪摩擦力使工件回轉(zhuǎn)線速度nw導輪轉(zhuǎn)速nt。改變導輪的轉(zhuǎn)速便可以調(diào)整工件的圓周進給速度。工件的中心須高于導輪和砂輪的中心線，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)，一面沿軸向進給）、切入磨法（砂輪橫向切入進給運動）二種加工方法。磨削精度高，表面粗糙度小，易實現(xiàn)自動化，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動，再配置各種進給運動。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為工件臺行程；ntab為工件臺往復頻率。3、軸向進給量fa(mm/r)是指工件轉(zhuǎn)一周沿軸線方向相對于砂輪移動的距離。fa=(0.020.08)B式中：B為砂輪寬度。4、徑向進給量fp(mm/dstr或mm/str)是指砂輪相對于工件在工作臺每雙（單）行程內(nèi)徑向移動的距離。三、新課小結(jié)本節(jié)主要是使學生掌握磨削加工的特點及應用場合；掌握砂輪的各個主要特性；了解常用砂輪的形狀、代號及用途；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)和計算方法。二、講授新課第三節(jié) 磨削厚度與磨削過程一、磨削厚度磨削是一個十分復雜的加工過程，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：分析各因素對磨削效果的影響：工件速度Vw、軸向進給量fa和徑向進給量fP增大時，hDgmax隨之增大，對砂輪磨損、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，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，hDgmax將相應減小，工件表面質(zhì)量提高。m值增大，hDgmax值減小，選用粒度號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、磨削過程1、磨粒的形狀及切削特點磨粒工作位置具有隨機性，頂尖角在90120為負前角切削。磨削時產(chǎn)生強烈的摩擦和擠壓作用。2、磨屑形成過程分三個階段：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) 磨削過程中的力效應和熱效應一、磨削力1、磨削力的特征來源：工件材料變形時所產(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、磨削階段分三個階段：初磨階段，穩(wěn)定階段，光磨階段。粗磨時，為提高生產(chǎn)率，可選用較大的fP，縮短初磨、穩(wěn)定的時間；精磨時，為提高工件表面質(zhì)量，延長光磨時間。3、影響磨削力的因素砂輪速度增大時，磨削速度越大，磨削力減??；工件速度、軸向進給量、徑向進給量增大，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；更高的瞬時溫度產(chǎn)生熱效應。1、磨削溫度磨粒磨削點溫度：接觸點1000以上瞬時高溫，即熱源點；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：強度越高，韌性越大，導熱性越差，磨削溫度越高；磨削用量：磨削速度、徑向進給量提高，溫度上升；砂輪特性：較軟、粒度號小，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：單粒金剛石筆，多粒細碎金剛石筆，金剛石滾輪。修整質(zhì)量取決于修整進給量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)主要是使學生掌握磨削厚度的定義和磨削各切削要素對磨削效果的影響；了解磨削過程及特點；掌握磨削力的特征及在各階段的特點和影響因素；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、簡述磨削各切削要素對磨削效果的影響。2、簡述影響磨削力的主要因素。3、簡述影響磨削溫度的主要因素。一、引入1、簡述磨削各切削要素對磨削效果的影響。2、簡述影響磨削力的主要因素。3、簡述影響磨削溫度的主要因素。二、講授新課第五節(jié) M1432A型萬能外圓磨床一、 機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，并帶動其旋轉(zhuǎn)，在水平面內(nèi)可逆時針方向轉(zhuǎn)動90。3、工作臺 由上、下兩層組成，二工作臺可相對轉(zhuǎn)動很小的角度（10）（上、下工作臺轉(zhuǎn)動）。工作臺沿導軌作縱向往復運動。4、內(nèi)圓磨裝置 用于支承磨內(nèi)孔的砂輪主軸部件，由單獨的電動機驅(qū)動。5、砂輪架 砂輪架用于支承并傳動高速旋轉(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、機床的運動與傳動圖7-15是機床幾種典型加工方法。從中可以看出，磨削加工中需要幾個表面成型運動：砂輪的旋轉(zhuǎn)運動n0，工件的圓周進給運動nw，工件縱向進給運動fa，砂輪橫向進給運動fp。砂輪橫向快速進退，尾座套筒縮回為二個輔助運動。機床的傳動系統(tǒng)如圖7-16所示。1、砂輪主軸的旋轉(zhuǎn)運動n0磨外圓：旋轉(zhuǎn)由電動機經(jīng)V型帶直接傳動。n0=1620r/min磨內(nèi)圓：旋轉(zhuǎn)由另一電動機經(jīng)平帶直接傳動。更換帶輪位置可得到二種轉(zhuǎn)速。n01=10000r/min， n02=15000r/min2、工件圓周進給運動nw由雙速(700/1360r/min)電機驅(qū)動，經(jīng)塔輪、帶輪，使頭架的撥盤或卡盤帶動工件，實現(xiàn)圓周進給。共有六種轉(zhuǎn)速， nwmax=250r/min 、nwmin=26r/min。3、工件縱向進給運動fa采用液壓傳動，保證運動的平穩(wěn)性并便于實現(xiàn)無級調(diào)速和往復運動循環(huán)的自動化。在調(diào)整加工位置時也可采用手動驅(qū)動工作臺。為了防止液壓傳動和手輪之間的干涉，設置了聯(lián)鎖裝置，不能使液壓與手動同時進行工作。4、砂輪架的橫向進給運動fp（mm/str，每往復一次位移量）可用手動實現(xiàn)連續(xù)橫向和周期性自動進給兩種方式.手動還可分粗進給和細進給二種,每周分別為2或0.5，每格分別為0.01或0.0025。周期性自動進給定程磨削由機床性能來定。三、主要部件結(jié)構1、砂輪架由殼體、砂輪主軸部件、傳動裝置等組成。其中砂輪主軸部件結(jié)構直接影響工件的加工質(zhì)量，應具有較高的回轉(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”動壓滑動軸承，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；在低速時無法形成壓力油膜。靜壓滑動軸承靠液壓系統(tǒng)保證油膜壓力，與主軸的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向無關，因而帶有靜壓滑動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軸承。軸向定位利用止推滑動軸承。用彈簧給推力軸承預加載荷，同時當止推環(huán)磨損后能自動進行補償。由于砂輪的磨削速度很高，砂輪主軸運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性對磨削表面質(zhì)量影響很大，所以對裝在主軸上的零件都要進行校正靜平衡，特別是砂輪。整個主軸部件還要校正動平衡。為了安全，砂輪要加防護罩，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)速下運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，主軸軸承應具有足夠的剛度和壽命，并采用平帶傳動內(nèi)圓磨具的主軸。軸承用4個P5級精度角接觸球軸承（7系列），兩端各兩個中間；中間用8根彈簧控制預緊力。潤滑采用鋰基潤滑脂。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