級制造技術(shù)-第六章 磨削與光整加工

第六章磨削與光整加工第一節(jié)磨削加工目錄第二節(jié)光整加工第一節(jié)磨削加工概述：常用的磨削方法：

外圓磨削、平面磨削、內(nèi)圓磨削、成型磨削、無心外圓磨削磨削是一種精加工方法。尺寸精度可達(dá)IT5～I(xiàn)T6。表面粗糙度能達(dá)到0.8～0.08。第六章磨削與光整加工第一節(jié)磨削加工一、磨床萬能外圓磨床外觀圖平面磨床第一節(jié)磨削加工一、磨床平面磨床內(nèi)孔磨床第一節(jié)磨削加工一、磨床無心磨床數(shù)控磨床第一節(jié)磨削加工二、砂輪砂輪是最重要的磨削工具。它是用結(jié)合劑把磨粒粘結(jié)起來，經(jīng)壓坯、干燥、焙燒及車整而成的多孔疏松物體。1、砂輪種類第一節(jié)磨削加工二、砂輪棕剛玉（A）棕剛玉是以鋁釩土、焦碳（無煙煤）為主要原料，在電爐內(nèi)經(jīng)高溫冶煉而成，主要化學(xué)成份為Al2O3（95%-97%）、TiO2。還含有少量的SiO2和Fe2O3等，顯微硬度1800-2200kg/mm2，韌性比SiC高，用它制成的磨具和磨料，適于磨削抗張較高的金屬，如各種通用鋼材、可鍛鑄鐵、硬青銅等，1、砂輪種類第六章磨削與光整加工第一節(jié)磨削加工二、砂輪白剛玉(WA)白剛玉是鋁礬土為主要原料經(jīng)礦業(yè)爐煉出的人造材料，可做磨料和耐火材料。純度較高的為白色叫白剛玉，含有少量雜質(zhì)的為棕色叫棕剛玉。白剛玉以工業(yè)氧化鋁粉為原料，于電弧中經(jīng)2000度以上高溫熔煉制成。白剛玉主要化學(xué)成份是AL2O3，其含量在98.65％一-99.37%,另含有少量的Fe，Si，Ti等1、砂輪種類第一節(jié)磨削加工二、砂輪黑碳化硅（C）黑碳化硅碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑為原料通過電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅在大自然也存在罕見的礦物，莫桑石，可以稱為金鋼砂或耐火砂。1、砂輪種類第一節(jié)磨削加工二、砂輪綠碳化硅（GC

）綠碳化硅是以石油焦和優(yōu)質(zhì)硅石為主要原料,添加食鹽作為添加劑，通過電阻爐高溫冶煉而成。黑碳化硅含SiC約98.5％，其韌性高于綠碳化硅，大多用于加工抗張強(qiáng)度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。綠碳化硅含SiC99％以上，自銳性好，大多用于加工硬質(zhì)合金、鈦合金和光學(xué)玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具

1、砂輪種類第一節(jié)磨削加工二、砂輪2、砂輪特性（1）砂輪的磨料磨料氧化物碳化物超硬磨料棕剛玉白剛玉絡(luò)剛玉黑色碳化硅綠色碳化硅碳化硼人造金剛石立方氮化硼磨削碳鋼、合金鋼、通用高速鋼磨削硬鑄鐵、硬質(zhì)合金、非鐵金屬磨削硬脆材料、硬質(zhì)合金、寶石、高溫合金取決于工件材料的硬度砂輪的特性主要由:磨料、粒度、硬度、結(jié)合劑、組織磨料是制造砂輪的主要材料，直接擔(dān)負(fù)切削工作。磨料應(yīng)具有高硬度，高耐熱性和一定的韌性，在磨削過程中受力破壞后還要能形成鋒利的幾何形狀。第一節(jié)磨削加工二、砂輪（2）砂輪粒度取決于加工表面的粗糙度的要求選擇原則：加工表面粗糙度值越大→選用越粗的磨料加工表面粗糙度值越小→選用越細(xì)的磨料粒度是指磨粒顆粒的大小，通常分為磨粒（顆粒尺寸>40μm)和微粉（顆粒尺寸<=40μm）兩類。磨粒用篩選法確定粒度號，粒度號越大，表示磨粒顆粒越小。微粉按其顆粒的實(shí)際尺寸分級。一般來說，粗磨用粗粒度（30＃－46＃），精磨用細(xì)粒度（60＃－120＃）。2、砂輪特性第一節(jié)磨削加工二、砂輪（3）砂輪硬度取決于工件材料硬度、粗精加工方式砂輪的硬度是指砂輪工作表面的磨粒在磨削力的作用下脫落的難易程度。它反映磨粒與結(jié)合劑的粘固強(qiáng)度。磨粒不易脫落，稱砂輪硬度高；反之，稱砂輪硬度低。砂輪的硬度從低到高分為超軟、軟、中軟、中、中硬、硬、超硬7個等級

工件材料較硬時，為使砂輪有較好的自礪性，應(yīng)選用較軟的砂輪

工件與砂輪的接觸面積大，工件的導(dǎo)熱性差時，為減少磨削熱，避免工件表面燒傷，應(yīng)選用較軟的砂輪；對于精磨和成形磨削，為了保持砂輪的廓形精度，應(yīng)選用較硬的砂輪粗磨時應(yīng)選用較軟的砂輪，以提高磨削效率。選取原則2、砂輪特性第一節(jié)磨削加工二、砂輪（4）砂輪的結(jié)合劑結(jié)合劑陶瓷結(jié)合劑樹脂結(jié)合劑橡膠結(jié)合劑價格便宜，耐酸、耐堿，用的最多，使用90%以上VC>35m/s結(jié)合劑是將磨料粘結(jié)在一起，使砂輪具有必要的形狀和強(qiáng)度的材料。結(jié)合劑的性能對砂輪的強(qiáng)度、抗沖擊性、耐熱性、耐腐蝕性，以及對磨削溫度和磨削表面質(zhì)量都有較大的影響。常用結(jié)合劑的種類有陶瓷、樹脂、橡膠及金屬等。2、砂輪特性第一節(jié)磨削加工二、砂輪（5）砂輪的組織取決于容屑空間砂輪的組織是指砂輪中磨粒、結(jié)合劑和氣孔三者間的體積比例關(guān)系。按磨粒在砂輪中所占體積的不同，砂輪的組織分為緊密、中等和疏松三大類。選擇原則：一般選用中等組織號的砂輪。2、砂輪特性第一節(jié)磨削加工二、砂輪3、砂輪標(biāo)記形狀—尺寸—磨料—粒度號—硬度—組織號—結(jié)合劑—最高線速度例：P300×30×75WA60L6V35形狀外徑×厚度×內(nèi)徑白剛玉粒度號硬度組織號結(jié)合劑最高線速度【例】PSA400×100×127A60L5B35 形狀為雙面凹砂輪，尺寸外徑為400mm，厚度為100mm，內(nèi)徑為127mm，磨料為棕剛玉（A），粒度為60#，硬度為中軟（L），組織號為5號（中等），結(jié)合劑為樹脂（B），最高線速度為35m/s。第一節(jié)磨削加工三、磨削運(yùn)動磨削加工特點(diǎn)1、IT5—IT7Ra0.8---0.1um2、溫度800---1000度3、徑向切削力大磨削運(yùn)動第一節(jié)磨削加工三、磨削運(yùn)動磨削主運(yùn)動m

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工件的切向進(jìn)給運(yùn)動VWm

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s或m/minfamm/

r或mm/st工件軸向進(jìn)給運(yùn)動徑向進(jìn)給量frmm四、外圓磨削1、工件安裝雙頂尖裝夾中心孔定位第一節(jié)磨削加工心軸裝夾內(nèi)孔定位2、磨削方法縱磨法磨削外圓時，砂輪的高速旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動，工件作圓周進(jìn)給運(yùn)動，同時隨工作臺沿工件軸向作縱向進(jìn)給運(yùn)動。四、外圓磨削第一節(jié)磨削加工機(jī)械制造技術(shù)橫磨法在磨削外圓時工件不需作縱向進(jìn)給運(yùn)動，砂輪以緩慢的速度連續(xù)或斷續(xù)地沿工件徑向作橫向進(jìn)給運(yùn)動，直至達(dá)到精度要求。2、磨削方法四、外圓磨削第一節(jié)磨削加工機(jī)械制造技術(shù)綜合磨法為了提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，可采取分段橫磨和縱磨結(jié)合的方法進(jìn)行加工，此法稱為綜合磨削法。使用時，橫磨各段之間應(yīng)有5～15mm的間隔并保留0.01～0.03mm的加工余量。2、磨削方法四、外圓磨削第一節(jié)磨削加工深磨法是在一次縱向進(jìn)給中磨去全部磨削余量。磨削時，砂輪修整成一端有錐面或階梯狀。工件的圓周進(jìn)給速度與縱向進(jìn)給速度都很慢。此方法生產(chǎn)率較高，但砂輪修整復(fù)雜，并且要求工件的結(jié)構(gòu)必須保證砂輪有足夠的切入和切出長度。2、磨削方法四、外圓磨削第一節(jié)磨削加工五、無心外圓磨削磨削方法貫穿磨削法（縱磨法）

磨削時，將工件從機(jī)床前面放到托板上并推至磨削區(qū)。導(dǎo)輪軸線在垂直平面內(nèi)傾斜一個a角，導(dǎo)輪表面經(jīng)修整后為一回轉(zhuǎn)雙曲面，其直母線與托板表面平行。工件被導(dǎo)輪帶動回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生一個水平方向的分速度,從導(dǎo)輪與磨削砂輪之間穿過。貫穿法磨削時，工件可以一個接一個地連續(xù)進(jìn)入磨削區(qū)，生產(chǎn)率高且易于實(shí)現(xiàn)自動化。貫穿法可以磨削圓柱形、圓錐形、球形工件，但不能磨削帶臺階的圓柱形工件第一節(jié)磨削加工切入磨削法（橫磨法）

用切入法磨削時，導(dǎo)輪軸線的傾斜角度很小，僅用于使工件產(chǎn)生小的軸向推力，頂住擋塊5而得到可靠的軸向定位，工件與導(dǎo)輪向磨削輪作橫向切入進(jìn)給，或由磨削輪向工件進(jìn)給。五、無心外圓磨削磨削方法第一節(jié)磨削加工加工特點(diǎn)磨削速度低：砂輪直徑受到工件孔徑的限制砂輪直徑為孔徑0.5—0.9倍剛度低：砂輪軸懸伸長度大磨削時容易發(fā)生彎曲和振動，使用權(quán)工件的加工精度和表面粗糙度難于控制，限制了磨削用量的提高砂輪磨損嚴(yán)重。六、內(nèi)孔磨削第一節(jié)磨削加工周磨多用于加工質(zhì)量要求較高的工件。端磨多用于加工質(zhì)量要求不高的工件，或代替銑削作為精磨前的預(yù)加工。七、平面磨削第一節(jié)磨削加工1、高速磨削砂輪線速度大于45m/s，現(xiàn)在高速磨削砂輪速度達(dá)60~250m/s磨削力小，零件加工精度高；可以得到高質(zhì)量、低粗糙度值的工件表面；可以大幅度提高磨削效率，減小設(shè)備使用臺數(shù)可以大幅度延長砂輪壽命，有利于實(shí)現(xiàn)磨削加工的自動化。2、鏡面磨削粗糙度達(dá)到Ra0.02~0.01μm、表面光澤如鏡的磨削方法超精密磨削是一種亞微米級的加工方法，并正向納米級發(fā)展。它是指加工精度達(dá)到或高于0.1μm、表面粗糙度低于Ra0.025μm的磨床磨削方法八、磨削新技術(shù)第一節(jié)磨削加工1）高精度、小粗糙度磨削2）高效磨削精密磨削（Ra=0.04~0.1um）超精磨削（Ra=0.012~0.025um）鏡面磨削（Ra=0.04~0.1um）高速磨削：砂帶磨削：以砂帶代替砂輪進(jìn)行磨削。強(qiáng)力磨削：以大的磨削深度、小的磨削速度進(jìn)行磨削。工件傳送帶張緊輪壓輪支承板八、磨削新技術(shù)第一節(jié)磨削加工加工精度：IT5~IT3，表面粗糙度：Ra=0.2~0.012um1—工件低速回轉(zhuǎn)運(yùn)動2—磨條軸向進(jìn)給運(yùn)動3—磨條高速往復(fù)振擺運(yùn)動研磨是通過研具在一定壓力下與加工面作復(fù)雜的相對運(yùn)動而完成的。研具和工件之間的磨粒與研磨劑在相對運(yùn)動中，分別起機(jī)械切削作用和物理、化學(xué)作用，使磨粒能從工件表面上切去極薄的一層材料，從而得到極高的尺寸精度和極細(xì)的表面粗糙度。一、研磨第二節(jié)光整加工研磨的特點(diǎn)及應(yīng)用可提高尺寸精度、形狀精度，不能提高位置精度可提高零件的耐磨性、抗蝕性、疲勞強(qiáng)度和使用壽命研磨所用的設(shè)備和研具簡單，成本低研磨生產(chǎn)率低，余量不應(yīng)超過0.01~0.03mm應(yīng)用范圍廣（表面、材料）研磨劑：1.磨料：機(jī)械切削作用（氧化鋁、碳化硅、金剛石W14~W5）2.研磨液：冷卻、潤滑作用（煤油、汽油、機(jī)油）3.輔助填料：使金屬表面產(chǎn)生極薄、較軟的化合物薄膜（硬脂酸、油酸）研具：1.比工件材料軟2.涂敷、鑲嵌磨料3.用鑄鐵、軟鋼、紫銅、塑料或硬木制造（鑄鐵常用）一、研磨第二節(jié)光整加工IT6~IT4,Ra值0.2~0.025μm珩磨的特點(diǎn)及應(yīng)用可提高尺寸精度、形狀精度，不能提高位置精度可提高零件的耐磨性珩磨效率高不宜加工有色金屬二、珩磨第二節(jié)光整加工雙輪珩磨

雙輪珩磨也是一種高效的光整加工方法。珩磨時工件在兩頂尖上以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)，兩個修整成雙曲線的磨輪軸線反向傾斜，與工件軸線成α角安裝在工件兩邊，用彈簧3壓向工件1。工件靠摩擦力帶動珩輪2旋轉(zhuǎn)，同時沿工件軸向作往復(fù)運(yùn)動。磨輪和工件的相對滑動速度v使其產(chǎn)生切削力。

雙輪珩磨出來的工件表面呈黑色鏡面，其表面粗糙度Ra值達(dá)0.04-0.01μm。此外，由于磨輪本身回轉(zhuǎn)，磨損均勻，因此耐用度較高。采用這種加工方法的最大特點(diǎn)是對前道工序的表面粗糙度要求不高，即使是車削表面，也可直接進(jìn)行珩磨。但采用這種方法，不能糾正前道工序的圓度誤差。

二、珩磨第二節(jié)光整加工IT5～I(xiàn)T4。Ra值0.2~0.012μm超精加工的工藝特點(diǎn)設(shè)備簡單，也可用通用機(jī)床改裝，自動化程度高，操作簡便加工余量極?。?~10um）加工表面耐磨性好生產(chǎn)率高超精加工實(shí)際上是摩擦拋光過程，是降低表面粗糙度的一種有效的光整加工方法。

超精加工使用細(xì)粒度磨條（油石）以較低的壓力和切削速度對工件表面進(jìn)行精密加工的方法，如圖所示。三、超精加工第二節(jié)光整加工

滾壓是冷壓加工方法之一，屬無屑加工。滾壓加工是利用金屬產(chǎn)生塑性變形從而達(dá)到改變工件的表面性能、獲得工件尺寸形狀的目的。