砂輪對工件的磨削加工原理

1、 一一、砂輪、砂輪:由磨料加結(jié)合劑用燒結(jié)的方法由磨料加結(jié)合劑用燒結(jié)的方法 而制成的多孔物體。而制成的多孔物體。 1.磨料磨料:起切削作用，起切削作用， 2.結(jié)合劑結(jié)合劑:把磨料結(jié)合起來，使之具有一定把磨料結(jié)合起來，使之具有一定 的形狀、硬度和強度。的形狀、硬度和強度。 3.氣孔氣孔:結(jié)合劑沒有填滿磨料之間的全部空結(jié)合劑沒有填滿磨料之間的全部空 間，因而有氣孔存在。間，因而有氣孔存在。 5.1 砂砂 輪輪 二二、砂輪的、砂輪的基本參數(shù)基本參數(shù) 磨料的種類、磨料顆粒大小、結(jié)合劑的種類、磨料的種類、磨料顆粒大小、結(jié)合劑的種類、 砂輪硬度及組成砂輪硬度及組成 三、三、砂輪的特性砂輪的特性 磨料、粒度、

2、硬度、結(jié)合劑、組織以及形狀和磨料、粒度、硬度、結(jié)合劑、組織以及形狀和 尺寸等尺寸等 一般含雜質(zhì)多，質(zhì)地不勻；天一般含雜質(zhì)多，質(zhì)地不勻；天 然金剛石雖好，但價格昂貴。然金剛石雖好，但價格昂貴。 目前主要采用人目前主要采用人 造磨料。造磨料。 氧化物系氧化物系:主要成分為主要成分為Al2O3 碳化物系碳化物系:以碳化硅、碳化硼為基體，以碳化硅、碳化硼為基體， 添加的金屬元素添加的金屬元素 超硬磨料系超硬磨料系:主要有人造金剛石主要有人造金剛石 和立方氮化硼。和立方氮化硼。 系 別 名稱代號顏 色性 能適 用 范 圍 氧 化 物 棕剛玉 白剛玉 鉻剛玉 A WA PA 棕褐色 白色 玫瑰紅色 硬度較

3、低,韌性 較好 較A硬度高,磨 粒鋒利,韌性差 韌性比WA好 磨削碳素鋼,合金剛, 可鍛鑄鐵與青銅 磨削淬硬的高碳鋼,合 金鋼,高速鋼,磨削薄 壁零件,成形零件 碳 化 物 黑碳化 硅 綠碳化 硅 碳化硼 C GC BC 黑色帶光澤 綠色帶光澤 比剛玉類硬度 高,導(dǎo)熱性好,但 韌性差 較C硬度高, 導(dǎo) 熱性好,韌性較 差 磨削鑄鐵,黃銅,耐火 材料及其它非金屬材 料 磨削硬質(zhì)合金,寶石, 光學玻璃 研磨硬質(zhì)合金 超 硬 磨 料 人造金 剛石 立方氮 化硅 D CBN 白,淡綠, 黑色 棕黑色 硬度最高,耐熱 性較 硬度僅次于D 韌性較D好 研磨硬質(zhì)合金, 光學 玻璃,寶石,陶瓷等高 硬度材料

4、磨削高性能高速鋼,不 銹鋼,耐熱鋼及其它難 加工材料 表表5-1砂輪特性及用途選擇砂輪特性及用途選擇1 1磨料磨料 5.1.2 粒度粒度 表示磨料顆粒的大小表示磨料顆粒的大小 1一般磨粒一般磨粒 粒度號粒度號-磨粒剛好可通過的篩網(wǎng)每磨粒剛好可通過的篩網(wǎng)每 英寸長度上（英寸長度上（25.4mm）上的孔眼）上的孔眼 數(shù)。單位稱為數(shù)。單位稱為“目目”。 粒度號越大，磨粒的實際尺寸越小粒度號越大，磨粒的實際尺寸越小 類 別 粒度號適 用 范 圍 磨 粒 8# 10# 12# 14# 16# 20# 22# 24# 30# 36# 40# 46# 54# 60# 70# 80# 90# 100# 120

5、# 150# 180# 220# 240# 荒磨 一般磨削,加工表面粗糙度可達Ra0.8m 半精磨,精磨和成型磨削,加工表面粗糙度可 達Ra 0.80.16m 精磨, 精密磨, 超精磨,成型磨,刀具刃磨,珩 磨 微 粉 W63 W50 W40 W28 W20 W14 W10 W7 W5 W3.5 W2.5 W1.5 W1.0 W0.5 精磨, 精密磨, 超精磨,珩磨,螺紋磨 超精密磨,鏡面磨,精研,加工表面粗糙度可 達Ra 0.050.012m 表表5-1 砂輪特性及用途選擇砂輪特性及用途選擇2 2粒度粒度 5.1.3 結(jié)合劑結(jié)合劑把磨粒固結(jié)成磨具的材料把磨粒固結(jié)成磨具的材料 耐熱、耐蝕、耐潮

6、、氣孔率大、保持廓形好，最耐熱、耐蝕、耐潮、氣孔率大、保持廓形好，最 常用常用 。但其性脆，韌性及彈性較差，不能承受。但其性脆，韌性及彈性較差，不能承受 側(cè)面彎扭力，有宜用于切斷砂輪。側(cè)面彎扭力，有宜用于切斷砂輪。 強度高、彈性好，很適用于切斷、開槽等高速磨強度高、彈性好，很適用于切斷、開槽等高速磨 削。但其耐熱性、耐蝕性差、氣孔率小，易糊塞、削。但其耐熱性、耐蝕性差、氣孔率小，易糊塞、 磨損快、易失去廓形。磨損快、易失去廓形。 比樹脂有更好的彈性和硬度，可制造比樹脂有更好的彈性和硬度，可制造0.1mm的的 薄砂輪，使用于切斷、開槽、無心磨的導(dǎo)輪。薄砂輪，使用于切斷、開槽、無心磨的導(dǎo)輪。 抗張

7、力強度高，型面保持性好，有一定韌性，但抗張力強度高，型面保持性好，有一定韌性，但 自銳性差，主要用于制造金剛石砂輪，粗、精磨自銳性差，主要用于制造金剛石砂輪，粗、精磨 硬質(zhì)合金，以及磨削與切斷光學玻璃、寶石、陶硬質(zhì)合金，以及磨削與切斷光學玻璃、寶石、陶 瓷、半導(dǎo)體等材料。瓷、半導(dǎo)體等材料。 表表5-1 砂輪特性及用途選擇砂輪特性及用途選擇3 3結(jié)合劑結(jié)合劑 名稱代號特 性適 用 范 圍 陶瓷V 耐熱,耐油和耐酸,堿的侵蝕, 強度較高,較脆 除薄片砂輪外,能制成各種砂輪 樹脂B 強度高,富有彈性,具有一定 拋光作用,耐熱性差,不耐酸 堿 荒磨砂輪,磨窄槽,切斷用砂輪, 高速砂輪,鏡面磨砂輪 橡膠

8、R 強度高,彈性更好,拋光作用 好,耐熱性差,不耐油和酸,易 堵塞 磨削軸承溝道砂輪,無心磨導(dǎo)輪, 切割薄片砂輪,拋光砂輪 5.1.4 砂輪的硬度砂輪的硬度 磨粒與結(jié)合劑的粘固程度磨粒與結(jié)合劑的粘固程度 在磨削力的作用下，磨粒從砂輪表面脫落的難易程度。在磨削力的作用下，磨粒從砂輪表面脫落的難易程度。 砂輪硬，磨粒較難脫落；砂輪軟，磨粒容易脫落。砂輪硬，磨粒較難脫落；砂輪軟，磨粒容易脫落。 砂輪組織較疏松，工件材料較硬，砂輪與工件磨削接觸面較大砂輪組織較疏松，工件材料較硬，砂輪與工件磨削接觸面較大 ，砂輪氣孔率較低時，需選用較軟的砂輪。，砂輪氣孔率較低時，需選用較軟的砂輪。 半精磨與粗磨相比，樹

9、脂與陶瓷相比，選用的砂輪硬度低些。半精磨與粗磨相比，樹脂與陶瓷相比，選用的砂輪硬度低些。 等級超軟軟中軟中中硬硬超硬 代號DEFGHJKLMNPQRSTY 選擇 磨淬硬鋼選用LN,磨淬火合金鋼選用HK,高表面質(zhì)量磨削時選用 KL,刃磨硬質(zhì)合金刀具選用HJ 表表5-1 砂輪特性及用途選擇砂輪特性及用途選擇4 4硬度硬度 5.1.5 砂輪的組織砂輪的組織 砂輪結(jié)構(gòu)的緊密或疏松程度砂輪結(jié)構(gòu)的緊密或疏松程度 用顆粒、結(jié)合劑和氣孔三者體積的比例關(guān)系來表示用顆粒、結(jié)合劑和氣孔三者體積的比例關(guān)系來表示 磨粒在砂輪體積中所占比例越大，砂輪的組織越緊密磨粒在砂輪體積中所占比例越大，砂輪的組織越緊密 ，氣孔越??；

10、反之，組織疏松，氣孔越小；反之，組織疏松 緊密類砂輪，氣孔率小，使砂輪變硬，容屑空間小，緊密類砂輪，氣孔率小，使砂輪變硬，容屑空間小， 容易被磨屑堵塞，磨削效率較低。但可承受較大的磨容易被磨屑堵塞，磨削效率較低。但可承受較大的磨 削壓力，砂輪廓形可保持較久。削壓力，砂輪廓形可保持較久。 一般組織，一般磨削一般組織，一般磨削 磨粒占的比例越小，氣孔越大，砂輪越不易被切屑堵塞磨粒占的比例越小，氣孔越大，砂輪越不易被切屑堵塞 ，切削液和空氣也易進入磨削區(qū)，使磨削區(qū)溫度降低，切削液和空氣也易進入磨削區(qū)，使磨削區(qū)溫度降低， 工件因發(fā)熱而引起的變形和燒傷減小，但疏松類砂輪易工件因發(fā)熱而引起的變形和燒傷減小

11、，但疏松類砂輪易 失去正確廓形，降低成型表面的磨削精度，增大表面粗失去正確廓形，降低成型表面的磨削精度，增大表面粗 糙度。糙度。 組織號01234567891011121314 磨粒率 (%) 626058565452504846444240383634 分類緊密類中等疏松類 用途 成型磨削, 精密 磨削 磨削淬火鋼, 刀具 刃磨 磨削韌性大而硬度不 高材料 磨削熱 敏性大 的材料 表表5-1 砂輪特性及用途選擇砂輪特性及用途選擇5 5砂輪的組織砂輪的組織 5.1.6 5.1.6 砂輪的形狀、尺寸及用途砂輪的形狀、尺寸及用途 為便于對砂輪管理和選用，通常將砂輪的形狀、尺寸為便于對砂輪管理和選用

12、，通常將砂輪的形狀、尺寸 和特性標注在砂輪端面上和特性標注在砂輪端面上 外徑外徑厚度厚度內(nèi)徑內(nèi)徑 其順序為：其順序為： 形狀、形狀、尺寸尺寸、磨料、粒度號、硬度、組織號、結(jié)合劑、允許的最高、磨料、粒度號、硬度、組織號、結(jié)合劑、允許的最高 工作圓周線速度工作圓周線速度 如：砂輪如：砂輪P3003075WA60L6V35 砂輪種類形狀代號斷面形狀主要用途 平形砂輪P 磨外圓、內(nèi)圓，無心磨， 刃磨刀具等 雙斜邊砂輪OSX磨齒輪及螺紋 雙面凹砂輪PSA 磨外圓，刃磨刀具，無 心磨 切斷砂輪 (薄片砂輪) PB切斷及切槽 筒形砂輪N端磨平面 杯形砂輪B 磨平面、內(nèi)圓，刃磨刀 具 碗形砂輪BW刃磨刀具，磨

13、導(dǎo)軌 碟形砂輪D 磨齒輪，刃磨銑刀、拉 刀、鉸刀 表表5-2 常用砂輪的形狀、代號及用途舉例常用砂輪的形狀、代號及用途舉例 有效磨粒切削刃有效磨粒切削刃 無效磨粒切削刃無效磨粒切削刃 有效磨粒切削刃有效磨粒切削刃 只為靜態(tài)切削刃總只為靜態(tài)切削刃總 數(shù)的數(shù)的5%12%； 一個磨?？赡苡幸粋€磨?？赡苡?幾個有效切削刃與幾個有效切削刃與 工件接觸，有工件接觸，有60% 的有效切削刃分布的有效切削刃分布 在不同磨粒上面。在不同磨粒上面。 5.2 砂輪表面形貌圖砂輪表面形貌圖 圖圖5.3砂輪表面形貌圖砂輪表面形貌圖 5.3 磨削過程磨削過程 磨削也是一種切削磨削也是一種切削 砂輪可以看作是具有砂輪可以看

14、作是具有 極多微小刀齒的銑刀極多微小刀齒的銑刀 砂輪本身雖有自銳性砂輪本身雖有自銳性 圖圖5.4磨粒切削過程磨粒切削過程 磨削時，工件表面被砂輪滑擦、刻劃以及砂輪表面比較磨削時，工件表面被砂輪滑擦、刻劃以及砂輪表面比較 鋒利且凸出的磨粒切削形成磨屑，其切削過程大致可分為三鋒利且凸出的磨粒切削形成磨屑，其切削過程大致可分為三 個環(huán)節(jié)個環(huán)節(jié) 結(jié)論：砂輪的磨削過程，實際上就是切削、刻劃結(jié)論：砂輪的磨削過程，實際上就是切削、刻劃 和滑擦三種作用的綜合。和滑擦三種作用的綜合。 磨屑尺寸細小而形狀各異。有帶狀切屑、節(jié)狀切屑和一磨屑尺寸細小而形狀各異。有帶狀切屑、節(jié)狀切屑和一 些熔化后燒盡了的切屑灰燼，還有

15、金屬微塵等。些熔化后燒盡了的切屑灰燼，還有金屬微塵等。 1）初磨階段）初磨階段 2）穩(wěn)定階段）穩(wěn)定階段 3）清磨階段）清磨階段 由于機床、工件、夾具工藝系統(tǒng)的彈性變形，實際磨由于機床、工件、夾具工藝系統(tǒng)的彈性變形，實際磨 削深度小于徑向進給量削深度小于徑向進給量 當系統(tǒng)彈性變形達到一定程度后，繼續(xù)進給時，其當系統(tǒng)彈性變形達到一定程度后，繼續(xù)進給時，其 實際磨削深度基本上等于徑向進給量。實際磨削深度基本上等于徑向進給量。 由于工藝系統(tǒng)的彈性變形逐漸恢復(fù)，使實際磨削深由于工藝系統(tǒng)的彈性變形逐漸恢復(fù)，使實際磨削深 度大于零。度大于零。 要提高生產(chǎn)率，應(yīng)縮短初磨階段和穩(wěn)定階段。要提高要提高生產(chǎn)率，應(yīng)縮

16、短初磨階段和穩(wěn)定階段。要提高 表面質(zhì)量必須保持適當?shù)那迥ミM給次數(shù)和清磨時間。表面質(zhì)量必須保持適當?shù)那迥ミM給次數(shù)和清磨時間。 圖圖5.6 磨削過程的三個階段磨削過程的三個階段 機床名稱機床名稱立式銑床立式銑床 車床車床 平面磨床平面磨床 外圓磨床外圓磨床 精密外圓磨精密外圓磨 床床 內(nèi)圓磨內(nèi)圓磨 床床 刻度值刻度值0.050.020.010.0050.0020.002 表表5.3 不同機床控制切深機構(gòu)的刻度值（不同機床控制切深機構(gòu)的刻度值（mm） 使得磨粒能夠以較鋒利的刃口對工件進行切削。使得磨粒能夠以較鋒利的刃口對工件進行切削。 磨削時的切削力同車削一樣，也可以分解為三個互磨削時的切削力同車削

17、一樣，也可以分解為三個互 相垂直的分力相垂直的分力 工件材料普通鋼淬硬鋼鑄鋼 Fn/Ft1.61.91.92.62.73.2 Fa/Ft0.10.2 高的切削速度高的切削速度 負前角切削負前角切削 原因原因 1) 主運動主運動 砂輪的旋轉(zhuǎn)運動是主運動，砂輪外圓的線速度即主運動速度砂輪的旋轉(zhuǎn)運動是主運動，砂輪外圓的線速度即主運動速度 m/s (5.1) 式中式中 d0 砂輪直徑（砂輪直徑（mm）；）； n0砂輪轉(zhuǎn)速（砂輪轉(zhuǎn)速（r/s）。）。 1000/ 00 ndv c 0 d0d 3) 軸向進給運動軸向進給運動 2) 徑向進給運動徑向進給運動 用徑向進給量用徑向進給量r表示。表示。 r指工作臺

18、每雙（單）行程內(nèi)工件相對于砂輪徑指工作臺每雙（單）行程內(nèi)工件相對于砂輪徑 向移動的距離，單位為向移動的距離，單位為mm/dstr， 一般情況下，一般情況下， r =0.0050.02mm/dstr， 用軸向進給量用軸向進給量a表示。表示。 指工件每一轉(zhuǎn)或工作臺每一次行程，工件相對砂輪的指工件每一轉(zhuǎn)或工作臺每一次行程，工件相對砂輪的 軸向移動的距離。軸向移動的距離。 一般情況下一般情況下a =(0.20.8)B，B為砂輪寬度，單位為為砂輪寬度，單位為 mm； a的單位，圓磨為的單位，圓磨為mm/r，平磨為，平磨為mm/str。 1) 磨削時金屬切削率磨削時金屬切削率 每秒鐘金屬切除量（亦稱為切除

19、率每秒鐘金屬切除量（亦稱為切除率 ） arw ffvQ1000 每秒鐘內(nèi)砂輪每每秒鐘內(nèi)砂輪每1mm寬度所切除的金屬量。則稱為寬度所切除的金屬量。則稱為 單位砂輪寬度切除率，以單位砂輪寬度切除率，以ZQ表示表示 B ffv B Q Z arw Q 1000 mm3/smm (5.4) mm3/s (5.3) 2) 砂輪與工件加工表面的接觸弧長砂輪與工件加工表面的接觸弧長 影響同時參加磨削的磨粒數(shù)目及磨粒負荷影響同時參加磨削的磨粒數(shù)目及磨粒負荷 影響磨屑的容納和排除及冷卻條件的改善影響磨屑的容納和排除及冷卻條件的改善 由推導(dǎo)可知平面磨削時的接觸弧的長度為由推導(dǎo)可知平面磨削時的接觸弧的長度為 mm

20、(5.5) 0 dfl rc 3) 砂輪等效直徑砂輪等效直徑 接觸弧長相等時外圓（或內(nèi)圓）砂輪直徑換算接觸弧長相等時外圓（或內(nèi)圓）砂輪直徑換算 成假想的平面磨削時的砂輪直徑。成假想的平面磨削時的砂輪直徑。 意義：如果砂輪等效直徑相同，則外圓（內(nèi)圓）意義：如果砂輪等效直徑相同，則外圓（內(nèi)圓） 磨削和平面磨削時的接觸弧長相等磨削和平面磨削時的接觸弧長相等 外圓磨削時的砂輪等效直徑為外圓磨削時的砂輪等效直徑為 (5.6) 內(nèi)圓磨削時的砂輪等效直徑為內(nèi)圓磨削時的砂輪等效直徑為 (5.7) )/( 00 ddddd wwse )/( 00 ddddd wwse 磨削方式磨削方式 外圓磨削外圓磨削 平面磨

21、削平面磨削 內(nèi)圓磨削內(nèi)圓磨削 徑向進給量（即背吃刀量） ap （m） 252525 砂輪直徑 d0 （）400400400 工作直徑 dw （）200550 砂輪等效直徑dse (mm)1334001467 接觸弧長度 lc （m）1.81033.31036103 接觸時間 （s）45.610-68010-615010-6 scc vlt/ 表表5.4 5.4 幾種磨削方式的等效直徑和接觸弧長幾種磨削方式的等效直徑和接觸弧長 接觸弧長以內(nèi)圓磨削為最大，平面磨削次之，外圓接觸弧長以內(nèi)圓磨削為最大，平面磨削次之，外圓 磨削最小。磨削最小。 外圓磨削的砂輪耐用度最大，平面磨削次之，外內(nèi)外圓磨削的砂輪

22、耐用度最大，平面磨削次之，外內(nèi) 圓磨削最小。圓磨削最小。 4) 單個磨粒的磨削厚度單個磨粒的磨削厚度 意義：磨削厚度大小對磨削力、磨削溫度、磨削表面意義：磨削厚度大小對磨削力、磨削溫度、磨削表面 質(zhì)量和砂輪的磨損產(chǎn)生很大影響。質(zhì)量和砂輪的磨損產(chǎn)生很大影響。 端面磨削時每個磨粒的最大切削厚度為端面磨削時每個磨粒的最大切削厚度為 (5.8) 式中式中m為砂輪每為砂輪每mm圓周長度上的磨粒數(shù)（圓周長度上的磨粒數(shù)（mm-1） 外圓磨削時每個磨粒的最大切削厚度為外圓磨削時每個磨粒的最大切削厚度為 (5.9) 式中式中為砂輪角速度為砂輪角速度 0max /)/2(dfBmfh rcawDg wcrcawD

23、g dfdfBfh/)/2( 0max 工件速度工件速度vw，軸向進給量軸向進給量fa和徑向進給量和徑向進給量fr增加時，增加時， hDgmax將增加；砂輪速度將增加；砂輪速度vc、砂輪直徑砂輪直徑d0和砂輪寬度和砂輪寬度B增增 大時，大時， hDgmax將減??；砂輪磨粒越細，將減小；砂輪磨粒越細，m就越大，就越大， hDgmax減小。減小。 單個磨粒的切削厚度加大時，作用在磨粒上的切削力單個磨粒的切削厚度加大時，作用在磨粒上的切削力 也增大，將影響砂輪磨損、磨削溫度及被加工零件的表面也增大，將影響砂輪磨損、磨削溫度及被加工零件的表面 質(zhì)量。質(zhì)量。 5.4 磨削力及功率磨削力及功率 圖圖5.7

24、 磨削的受力情況磨削的受力情況 1 1 1 A F R 2 2 2 A F R 3 3 3 A F R 磨粒切削時，作用在磨粒上的力可以分解成兩個分力即磨粒切削時，作用在磨粒上的力可以分解成兩個分力即 法向力法向力Fn和切向力和切向力Ft。并為結(jié)合劑橋上的結(jié)合力所平衡，。并為結(jié)合劑橋上的結(jié)合力所平衡， 如圖如圖5.7所示。所示。 磨粒所承受的合力磨粒所承受的合力FR與結(jié)合劑橋上抗力與結(jié)合劑橋上抗力FR的合力不的合力不 一定在同一平面內(nèi)；因此，有可能產(chǎn)生力矩一定在同一平面內(nèi)；因此，有可能產(chǎn)生力矩M，使磨粒脫，使磨粒脫 落；落； 磨粒本身受到剪力也可能崩裂。磨粒本身受到剪力也可能崩裂。 磨粒所受的

25、應(yīng)力決定于受力的強弱，它與切削截面磨粒所受的應(yīng)力決定于受力的強弱，它與切削截面 積、工件材料性質(zhì)等磨削條件有關(guān)；受力的頻率則積、工件材料性質(zhì)等磨削條件有關(guān)；受力的頻率則 與砂輪轉(zhuǎn)速有關(guān)與砂輪轉(zhuǎn)速有關(guān) 磨粒的頂尖角多為磨粒的頂尖角多為9090 120120，其前刀面實際，其前刀面實際 上是一個空間曲面。磨粒實際上多數(shù)在粒端負前角下上是一個空間曲面。磨粒實際上多數(shù)在粒端負前角下 切削工件。該前角多數(shù)為切削工件。該前角多數(shù)為o o=-70=-70 -89-89之間。之間。 用負前角硬質(zhì)合金刀具模擬磨粒，對含少許錳、鉻、鎳用負前角硬質(zhì)合金刀具模擬磨粒，對含少許錳、鉻、鎳 的低碳鋼，在的低碳鋼，在ap=

26、0.010.025mm，切削速度，切削速度v=200 600m/min時，金屬流動情況示意如圖時，金屬流動情況示意如圖5.8所示。所示。 由于磨粒具有負前角，刃端具有由于磨粒具有負前角，刃端具有n值，而切削厚度又很薄值，而切削厚度又很薄 ，故磨粒對工件的切削條件很差。實際上是滑擦、刻劃、，故磨粒對工件的切削條件很差。實際上是滑擦、刻劃、 產(chǎn)生指向工件表層的很大的塑性變形區(qū)。到一定溫度后，產(chǎn)生指向工件表層的很大的塑性變形區(qū)。到一定溫度后， 才形成切屑沿前刀面流出才形成切屑沿前刀面流出 圖圖5.8 負前角切削時的金屬流動負前角切削時的金屬流動 金屬流分為兩路金屬流分為兩路 一路進入刀具下面一路進入

27、刀具下面 一路沿前刀面上升而成為切屑一路沿前刀面上升而成為切屑 1.一直到一直到-75的前角，刀具仍可切出切屑來。的前角，刀具仍可切出切屑來。 2.在在-85前角時，刀具就僅僅擦過和刻劃工件前角時，刀具就僅僅擦過和刻劃工件 圖圖5.9 負前角與切削力的關(guān)系負前角與切削力的關(guān)系 前角為負值時，法向力前角為負值時，法向力Fn均大于切向力均大于切向力Ft , 尤以尤以o=-50 之后為甚，之后為甚，F(xiàn)n/Ft=15左右。左右。 也可以磨削力分解成也可以磨削力分解成x方向和方向和y方向的分力方向的分力Fx,Fy。 Fy可用以計算進給功率；可用以計算進給功率； Fx則是設(shè)計機床床身和箱體的重要數(shù)據(jù)。則是

28、設(shè)計機床床身和箱體的重要數(shù)據(jù)。 可以把磨削力分解為徑向力可以把磨削力分解為徑向力Fn和切向力和切向力Ft 以前研究磨削過程時，常常假設(shè)所有的磨粒都處于以前研究磨削過程時，常常假設(shè)所有的磨粒都處于同一圓同一圓 周面上周面上，磨粒間，磨粒間距離都相等距離都相等，而且工件是，而且工件是絕對平滑絕對平滑的的 實際上，工件有著一定的實際上，工件有著一定的粗糙度粗糙度，砂輪磨粒是，砂輪磨粒是三維三維分布的分布的 圖圖5.10 磨削力磨削力 (a)外圓圓磨外圓圓磨 (b)切入磨切入磨 (c)平面磨平面磨 (d)端面磨端面磨 工件材料普通鋼淬硬鋼鑄鋼 1.61.91.92.62.73.2 0.10.2 tn

29、FF / ta FF / 表表5.5 磨削分力的比值磨削分力的比值 材料硬度高時，比值大些材料硬度高時，比值大些 表中表中Fa為軸向切削分力為軸向切削分力 5.5 磨削溫度磨削溫度 磨削表面的熱損傷磨削表面的熱損傷 表現(xiàn)為表現(xiàn)為 熱裂紋熱裂紋 熱變形熱變形 殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力 精度差精度差 磨削時消耗能量磨削時消耗能量 滑擦能滑擦能 刻劃能刻劃能 切屑形成能切屑形成能 剪切能剪切能 (75% 左右左右) 摩擦能摩擦能 (25%左右左右) 接近于工件金屬接近于工件金屬 的熔化能的熔化能 有有45%55%傳傳 入工件入工件 有有75%左右傳入工左右傳入工 件件 有有69%左右傳入工件左右傳入工件 工

30、件表面燒傷工件表面燒傷 加工表面的殘余應(yīng)力加工表面的殘余應(yīng)力 表面粗糙度表面粗糙度 三個方面三個方面 由于磨削時產(chǎn)生高溫，使工件由于磨削時產(chǎn)生高溫，使工件 加工表面的金屬組織發(fā)生相變，其加工表面的金屬組織發(fā)生相變，其 硬度和塑性等發(fā)生變化，這種硬度和塑性等發(fā)生變化，這種表層表層 變質(zhì)變質(zhì)的現(xiàn)象的現(xiàn)象 燒傷的表面呈黃褐色或黑色，它是工燒傷的表面呈黃褐色或黑色，它是工 件表面在高溫下形成的氧化膜，件表面在高溫下形成的氧化膜， 回火燒傷回火燒傷 二次淬火燒傷二次淬火燒傷 表面會變軟，隨后被工件深處較表面會變軟，隨后被工件深處較 冷的基體淬硬而得到馬氏體硬層冷的基體淬硬而得到馬氏體硬層 砂輪上磨損面積

31、超過總砂輪上磨損面積超過總 工作面積的工作面積的4%時，就會出時，就會出 現(xiàn)燒傷。現(xiàn)燒傷。 工件表面燒傷的表征工件表面燒傷的表征是磨削力增加、砂是磨削力增加、砂 輪磨損率增加和加工表面質(zhì)量變差。表面燒輪磨損率增加和加工表面質(zhì)量變差。表面燒 傷損壞了零件表層組織，影響零件的質(zhì)量和傷損壞了零件表層組織，影響零件的質(zhì)量和 壽命。壽命。 減小和防止燒傷的主要措施減小和防止燒傷的主要措施是：減小磨是：減小磨 削過程中熱量的產(chǎn)生和加速熱量的散發(fā)；正削過程中熱量的產(chǎn)生和加速熱量的散發(fā)；正 確選擇砂輪，以及保持砂輪良好的切削性能；確選擇砂輪，以及保持砂輪良好的切削性能； 選擇合理切削用量；采用好的切削液及正確

32、選擇合理切削用量；采用好的切削液及正確 的潤滑方法。的潤滑方法。 殘余拉應(yīng)力殘余拉應(yīng)力 殘余壓應(yīng)力殘余壓應(yīng)力 可提高零件的疲勞強度和耐磨性可提高零件的疲勞強度和耐磨性 使零件表面翹曲，強度降低使零件表面翹曲，強度降低, ,甚至會產(chǎn)生裂紋甚至會產(chǎn)生裂紋 低的工件速度、硬而鈍的砂輪、干磨或用水溶性乳低的工件速度、硬而鈍的砂輪、干磨或用水溶性乳 化液磨削，高的切入進給率和高的砂輪表面速度?；耗ハ?，高的切入進給率和高的砂輪表面速度。 5.6 砂輪的磨損與砂輪的修整砂輪的磨損與砂輪的修整 砂輪上有多層磨粒，常用砂輪可能為砂輪上有多層磨粒，常用砂輪可能為200 500層左右；磨粒的空間分布參差不齊，在磨

33、層左右；磨粒的空間分布參差不齊，在磨 削時，磨粒經(jīng)受著變化的削時，磨粒經(jīng)受著變化的機械負荷機械負荷和和熱負荷熱負荷， 其切削刃不斷受到磨損和碎裂，當磨粒磨鈍至其切削刃不斷受到磨損和碎裂，當磨粒磨鈍至 有可能產(chǎn)生有可能產(chǎn)生工件燒傷工件燒傷或或表面質(zhì)量變差表面質(zhì)量變差等現(xiàn)象時，等現(xiàn)象時， 砂輪就要重新修整。砂輪就要重新修整。 破碎磨損破碎磨損 磨耗磨損磨耗磨損 磨粒一層一層被磨掉磨粒一層一層被磨掉 磨粒的破碎或者結(jié)合劑的破碎磨粒的破碎或者結(jié)合劑的破碎 消耗砂輪的比重較大消耗砂輪的比重較大 對砂輪影響較大對砂輪影響較大 砂輪磨損后砂輪磨損后會使磨削效率降低，磨削表面質(zhì)會使磨削效率降低，磨削表面質(zhì) 量

34、下降；同時發(fā)生振動和噪聲，應(yīng)及時修整。量下降；同時發(fā)生振動和噪聲，應(yīng)及時修整。 磨削種磨削種 類類 外圓磨外圓磨內(nèi)圓磨內(nèi)圓磨平面磨平面磨成型磨成型磨 耐用度耐用度 （s） 1200 2400 6001500600 表表5.6 砂輪常用合理耐用度值砂輪常用合理耐用度值 精磨時，耐用度可用磨削出的工件數(shù)目來表示精磨時，耐用度可用磨削出的工件數(shù)目來表示 砂輪耐用度砂輪耐用度 砂輪相鄰兩次修整間的加工時間，砂輪相鄰兩次修整間的加工時間， 用秒來表示用秒來表示 三類修整工具三類修整工具 本身不作旋轉(zhuǎn)本身不作旋轉(zhuǎn) a p一般用一般用0.0050.1mm,軸向進給軸向進給f fa a可用可用0.050.4mm。 鋼的或硬質(zhì)合金的擠壓輪鋼的或硬質(zhì)合金的擠壓輪 砂輪與擠壓輪沒有相對速度砂輪與擠壓輪沒有相對速度 本身作回轉(zhuǎn)運動或直線運動本身作回轉(zhuǎn)運動或直線運動 對機床結(jié)構(gòu)和剛度有較嚴格要求對機床結(jié)構(gòu)和剛度有較嚴格要求 圖圖5.17 用金剛石筆修整砂輪用金剛石筆