《機械制造基礎(chǔ)》課件-第四章 磨削加工及精密加工

第四章磨削加工及精密加工磨削加工的特點磨削是精加工工序，磨削總余量一般為0.1～0.5mm，精磨余量一般為0.05～0.1mm,加工精度高（一般可達(dá)IT5～6），表面粗糙度小（Ra0.8～0.2um）。磨削中砂輪擔(dān)任主要的切削工作，所以可加工特硬材料及淬火工件，但磨削速度高，切削熱很大，為避免工件燒傷、退火，磨削時需要充分的冷卻。磨削適于加工各種表面，包括外圓、內(nèi)孔、平面、花鍵、螺紋和齒形磨削。磨床011.1磨床的類型和功能磨削加工是用砂輪或其它磨具加工工件表面的方法。所用的機床為磨床。

磨床——以磨料磨具（砂輪、砂帶、油石或研磨料等）作為工具對工件表面進行切削加工的機床。1.1磨床的功能和類型1.用途用于零件的精加工，尤其是淬硬鋼件和高硬度特殊材料的精加工。內(nèi)外圓柱表面

螺旋面齒輪的輪齒表面各種成形表面圓錐表面平面2.使用刀具：砂輪（最常用）是由結(jié)合劑將磨料顆粒粘接而成的多孔體，其中每一個磨粒都可以看成是一個不規(guī)則的刀齒，可看成是無數(shù)刀齒的銑刀。1.1磨床的功能和類型3.分類（1）外圓磨床包括萬能外圓磨床、普通外圓磨床、無心外圓磨床等。主要用于軸、套類零件的外圓柱、外圓錐面，階臺軸外圓面及端面的磨削。（2）內(nèi)圓磨床包括內(nèi)圓磨床、行星式內(nèi)圓磨床、無心內(nèi)圓磨床等。

主要用于軸套類零件和盤套類零件內(nèi)孔表面及端面的磨削。（3）平面磨床包括臥軸矩臺平面磨床、立軸矩臺平面磨床、臥軸圓臺平面磨床、立軸圓臺平面磨床等。主要用于各種零件的平面及端面的磨削。1.1磨床的功能和類型3.分類（4）工具磨床包括工具曲線磨床、鉆頭溝槽磨床、絲錐溝槽磨床等。主要用于磨削各種切削刀具的刃口，如車刀、銑刀、鉸刀、齒輪刀具、螺紋刀具等。裝上相應(yīng)的機床附件，可對體積較小的軸類外圓、矩形平面、斜面、溝槽和半球面等外形復(fù)雜的機具、夾具、模具進行磨削加工。（5）刀具刃具磨床包括萬能工具磨床、拉刀刃磨床、滾刀刃磨床等。（6）專門化磨床包括花鍵軸磨床、曲軸磨床、凸輪軸磨床、活塞環(huán)磨床、齒輪磨床、螺紋磨床等。1.1磨床的功能和類型3.分類（7）其它磨床包括珩磨機、研磨機、砂帶磨床、超精加工機床、砂輪機等。在生產(chǎn)中應(yīng)用最多的是外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、無心磨床、工具磨床五種。1.2磨床床身頭架工作臺內(nèi)圓磨具砂輪架尾座縱向進給手輪橫向進給手輪用以支承其他部件，上面有縱向?qū)к壓蜋M向?qū)к?。支承砂輪主軸、砂輪，控制橫向進給手輪可實現(xiàn)砂輪的橫向進給。由另一臺電動機帶動，主軸上裝有磨削內(nèi)圓的砂輪安有主軸，工件安裝在主軸的卡盤上或用頂尖支承。安裝頭架和尾座，可控制縱向進給手輪為磨削加工提供縱向進給。1.外圓磨床床身工作臺砂輪架立柱縱向進給手輪垂直進給手輪平面磨床通常用于磨削零件的平面，同時也可以用于磨削不規(guī)則的彎曲的，錐形的，凹凸的平面。平面磨床按砂輪軸線所在位置和工作臺的形狀，有臥軸矩臺、立軸矩臺、臥軸圓臺和立軸圓臺四種。1.2磨床2.平面磨床床身工作臺砂輪架頭架內(nèi)圓磨床主要用于磨削圓柱孔和圓錐孔，可在一次裝夾中同時磨出工件端面。這種磨床自動化程度不高，故使用于單件小批量生產(chǎn)。1.2磨床3.內(nèi)圓磨床床身磨削輪修整器導(dǎo)輪架磨削輪架磨削時，工件不用頂尖來定心和支承，而是直接將工作放在砂輪、導(dǎo)輪之間，用托板支承著，工件被磨削的外圓面作定位面。導(dǎo)輪修整器在無心磨床上加工工件時，工件不須打中心孔，且裝夾工件省時省力，可連續(xù)磨削。所以生產(chǎn)效率較高，適于大批量磨削無中心孔的軸、套、銷等零件。1.2磨床4.無心磨床床身手輪工作臺磨頭架工具磨床精度高、剛性好、經(jīng)濟實用，特別適用于刃磨各種中小型工具，如鉸刀、絲錐、麻花鉆頭、擴孔鉆頭、各種銑刀、銑刀頭、插齒刀。手柄1.2磨床5.工具磨床磨具022.1磨具的分類研磨膏05涂附磨具04固結(jié)磨具

03超硬磨具

02普通磨具01用剛玉類、碳化硅類、碳化硼類磨料制成的磨具用金剛石、立方氮化硼等高硬度磨料制成的磨具砂輪、油石、砂瓦、磨頭、拋磨塊砂布、砂紙、砂帶由磨料和研磨拋光液組成的拋光劑2.2砂輪的特性及選用砂輪由磨料、結(jié)合劑及氣孔組成。砂輪特性決定于磨料,粒度,結(jié)合劑,硬度,組織及形狀尺寸。主要起切削作用主要起容屑和冷卻作用主要起粘接作用2.2砂輪的特性及選用1.砂輪的磨料取決于工件材料的硬度磨料氧化物碳化物超硬磨料棕剛玉白剛玉鉻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、高溫合金磨料應(yīng)有鋒利的形狀、高硬度和熱硬性、適當(dāng)?shù)膱皂g性。2.2砂輪的特性及選用2.砂輪硬度由結(jié)合劑的強度和數(shù)量決定指砂輪工作時在磨削力作用下磨粒脫落的難易程度。砂輪硬度取決于結(jié)合劑的結(jié)合能力及所占比例，與磨料硬度無關(guān)。砂輪硬度高，磨料不易脫落；硬度低，自銳性好。硬度分7大級(超軟、軟、中軟、中、中硬、硬、超硬)，16小級。2.2砂輪的特性及選用2.砂輪硬度砂輪硬度選擇原則：磨削硬材，選軟砂輪；磨削軟材，選硬砂輪；磨導(dǎo)熱性差的材料，不易散熱，選軟砂輪以免工件燒傷；磨有色金屬，選較軟砂輪；砂輪與工件接觸面積大時，選較軟砂輪；成形磨精磨時，選硬砂輪；粗磨時選較軟砂輪。2.2砂輪的特性及選用3.磨料粒度以剛能通過的那一號篩網(wǎng)的網(wǎng)號來表示磨料的粒度。微粉的粒度號：磨粒的直徑＜63um時，用磨粒最大尺寸表示。如W20表示磨粒的直徑在20～14um。磨粒微粉<63μm磨料磨粒粒度號越大越細(xì)，微粉粒度號越小越細(xì)。2.2砂輪的特性及選用3.磨料粒度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)的磨料粗磨用粗粒度，精磨用細(xì)粒度。當(dāng)工件材料軟，塑性大,磨削面積大時，采用粗粒度，以免堵塞砂輪燒傷工件。選擇原則2.2砂輪的特性及選用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高速磨削或磨槽取決于磨削速度2.2砂輪的特性及選用5.砂輪的組織

砂輪的組織反映砂輪中磨料、結(jié)合劑和氣孔三者體積的比例關(guān)系，即砂輪結(jié)構(gòu)的疏密程度，分緊密、中等、疏松三類13級。緊密組織成形性好，加工質(zhì)量高，適于成形磨、精密磨削和強力磨削。中等組織適于一般磨削工作，如淬火鋼、刀具刃磨等。疏松組織不易堵塞砂輪，適于粗磨、磨軟材、磨平面、內(nèi)圓等接觸面積較大時，磨削熱敏感性強的材料或薄件。2.3砂輪的型號、代號、標(biāo)記和尺寸形狀—尺寸—磨料—粒度號—硬度—組織號—結(jié)合劑—最高線速度回顧實際生產(chǎn)中常用的磨床有哪幾種？（

）砂輪由哪幾部分組成，它們的作用分別是什么？（

）砂輪的選擇要依據(jù)哪些因素？（

）Q1Q2Q3磨削加工方法03一、外圓磨削外圓磨削是用砂輪外圓周面來磨削工件的外圓周表面。它能加工圓柱面、圓錐面、端面、球面和特殊形狀的外表面等。一、外圓磨削這種磨削方式按照進給的方法不同分為兩種：縱向磨削法和切入磨削法（橫向切入法）1.縱向磨削法使工作臺作縱向往復(fù)運動進行磨削的方法。砂輪高速旋轉(zhuǎn)為主運動，工件旋轉(zhuǎn)作圓周進給運動，同時隨工作臺沿工件軸向作縱向進給運動。每單次行程或每往復(fù)行程終了時，砂輪作周期性的橫向進給，從而逐漸磨去工件徑向的全部磨削余量。特點：縱磨法每次的橫向進給量小，磨削力小，散熱條件好，并且能以“光磨”的次數(shù)來提高工件的磨削或表面質(zhì)量，因而加工精度和表面質(zhì)量較高，但生產(chǎn)效率低，是目前生產(chǎn)中使用最廣泛的一種磨削方法。一、外圓磨削這種磨削方式按照進給的方法不同分為兩種：縱向磨削法和切入磨削法（橫向切入法）2.切入磨削法（或橫向切入法）用寬砂輪進行橫向切入磨削的方法。采用這種磨削形式磨外圓時，砂輪寬度比工件的磨削寬度大。磨削時，工件不需作縱向往復(fù)運動，砂輪以緩慢的速度連續(xù)或間斷地向工件徑向作橫向進給運動，直到磨去全部余量。特點：橫磨法因砂輪寬帶大，一次行程就可以完成磨削加工過程，所以生產(chǎn)效率高，適用于磨削長度短、剛性好、精度低的外圓表面。但橫磨時，工件與砂輪的接觸面積大，磨削力大，發(fā)熱量大而集中，所以易影響工件的表面質(zhì)量。二、內(nèi)圓磨削內(nèi)圓磨削是用砂輪外圓周面來磨削工件的各種內(nèi)孔（包括圓柱形通孔、盲孔、階梯孔及圓錐孔等）和端面，它可以在專用的內(nèi)圓磨床上進行，也能在具備內(nèi)圓磨頭的萬能外圓磨床上實現(xiàn)。這種磨削方式按照工件與砂輪的相互運動關(guān)系有下列三種：二、內(nèi)圓磨削1.工件夾持在工作頭上，并作固定位置回轉(zhuǎn)運動，砂輪在心軸上轉(zhuǎn)動，并在孔內(nèi)作往復(fù)運動。此種方式最常使用。適用于：小批量生產(chǎn)縱磨法磨內(nèi)孔切入法磨內(nèi)孔磨端面磨端面二、內(nèi)圓磨削2.砂輪在固定心軸上轉(zhuǎn)動，工件亦回轉(zhuǎn)且作往復(fù)運動。3.行星式內(nèi)圓磨削工件固定不轉(zhuǎn)動，砂輪除繞自身軸線高速旋轉(zhuǎn)完成主運動外，還繞著工件孔中心作公轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)圓周進給運動。適用于：磨削大型工件或形狀不對稱、不適宜旋轉(zhuǎn)的工件。特點：運動種數(shù)較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且剛性較差。因此應(yīng)用不廣泛。三、無心磨削1.無心外圓磨削無心外圓磨削是外圓磨削的一種特殊形式，是工件不定回轉(zhuǎn)中心的磨削，為一種生產(chǎn)率很高的精加工方法。磨削時，工件置于砂輪和導(dǎo)輪之間，靠托板支承，工件被磨削的外圓面作定位面。由于不用頂尖支撐，所以稱無心磨削。工作原理：砂輪和導(dǎo)輪的旋轉(zhuǎn)方向相同，但由于砂輪的圓周速度大（約為導(dǎo)輪的70～80倍），通過切向切削力帶動工件旋轉(zhuǎn)，但導(dǎo)輪（用摩擦系數(shù)較大的樹脂或橡膠作粘接劑制成的剛玉砂輪）則依靠摩擦力限制工件旋轉(zhuǎn)，使工件的圓周線速度基本上等于導(dǎo)輪的線速度，從而在砂輪和工件間形成很大速度差產(chǎn)生磨削作用。改變導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)速，便可以調(diào)節(jié)工件的圓周進給速度。三、無心磨削1.無心外圓磨削磨削方式：●貫穿磨削法（縱磨法）將工件從前面放在托板上，推入磨削區(qū)域后，工件旋轉(zhuǎn)，同時又軸線向前移動，從機床的另一端出去就磨削完畢。而另一個工件可相繼進入磨削區(qū)，這樣就可以一件接一件地連續(xù)加工。

工件的軸向進給是由于導(dǎo)輪的中心線在豎直平面內(nèi)向前傾斜了α角度所引起的。為了保證導(dǎo)輪與工件間的接觸成直線，需將導(dǎo)輪的形狀修正成雙曲線。三、無心磨削1.無心外圓磨削切入磨削法（橫磨法）將工件放在托板和導(dǎo)輪之間，然后使砂輪橫向切入進給來磨削工件表面。由于導(dǎo)輪的軸心線僅傾斜很小的角度（約30’），對工件有微小的軸向推力，使它靠住擋塊，得到可靠的軸向定位。三、無心磨削1.無心外圓磨削特點：●由于工件不需打中心孔，裝夾省時省力，可連續(xù)磨削，生產(chǎn)效率高。●由于工件定位基準(zhǔn)是被磨削的外圓表面，而不是中心孔，所以消除了工件中心孔誤差及機床誤差的影響，故加工精度高，表面粗糙度好?！衽鋫溥m當(dāng)?shù)淖詣友b卸料機構(gòu)，易于實現(xiàn)全自動。三、無心磨削2.無心內(nèi)圓磨削工件支承在滾輪和導(dǎo)輪上，壓緊輪使工件緊靠導(dǎo)輪，并由導(dǎo)輪帶動旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)圓周進給運動。工件支承在滾輪和導(dǎo)輪上，壓緊輪使工件緊靠導(dǎo)輪，并由導(dǎo)輪帶動旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)圓周進給運動，磨削輪除完成旋轉(zhuǎn)主運動外，還作縱向進給運動和周期的橫向進給運動。加工循環(huán)結(jié)束時，壓緊輪沿箭頭方向擺開，以便裝卸工件。無心內(nèi)圓磨削工作原理導(dǎo)輪工件滾輪壓緊輪磨削輪三、無心磨削2.無心內(nèi)圓磨削適用于：那些不宜用卡盤夾緊的薄壁，而其內(nèi)外同心度要求較高的且外圓表面已經(jīng)精加工工件。如軸承環(huán)類型的零件。特點：加工精度高、自動化程度高，適用于大批量生產(chǎn)。四、平面磨削對于精度要求高的平面以及淬火零件的平面加工，需要采用平面磨削方法。分類：

圓周（即砂輪輪緣）磨削●按照砂輪的工作面不同

端面磨削主軸為臥式布置主軸為立式布置