外圓表面的磨削加工

1、用磨具以較高的線速度對(duì)工件表面進(jìn)行加工的方法稱為磨削。磨削加工是一種多刀多刃的高速切削方法，它適用于零件精加工和硬表面的加工。磨削的工藝范圍很廣，可以劃分為粗磨、精磨、細(xì)磨及鏡面磨。磨削加工采用的磨具(或磨料)具有顆粒小,硬度高,耐熱性好等特點(diǎn),因此可以加工較硬的金屬材料和非金屬材料,如淬硬鋼、硬質(zhì)合金刀具、陶瓷等；加工過(guò)程中同時(shí)參與切削運(yùn)動(dòng)的顆粒多，能切除極薄極細(xì)的切屑，因而加工精度高，表面粗糙度值小。磨削加工作為一種精加工方法，在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。目前，由于強(qiáng)力磨削的發(fā)展，也可以直接將毛坯磨削到所需要的尺寸和精度，從而獲得了較高的生產(chǎn)率。1.砂輪的特性與選擇砂輪是磨削加工中最主要的一類磨

2、具。砂輪是在磨料中加入結(jié)合劑，經(jīng)壓坯、干燥和培燒而制成的多孔體。由于磨料、結(jié)合劑及制造工藝等不同，砂輪的特性差別很大，因此對(duì)磨削的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性有著重要影響。砂輪的特性主要是由磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織、形狀和尺寸等因素決定的。(1)  磨料 磨料是砂輪的主要組成成分，它應(yīng)具有很高的硬度、耐磨性、耐熱性和一定的韌性，以承受磨削時(shí)的切削熱和切削力，同時(shí)還應(yīng)具備鋒利的尖角，以利磨削金屬。常用磨料代號(hào)、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍見(jiàn)表1。(2)粒度 粒度是指磨料顆粒尺寸的大小。粒度分為磨粒和微粉兩類。對(duì)于顆粒尺寸大于40µm的磨料，稱為磨粒。用篩選法分級(jí)，粒度號(hào)以磨粒通

3、過(guò)的篩網(wǎng)上每英寸長(zhǎng)度內(nèi)的孔眼數(shù)表示。如60#的磨粒表示其大小剛好能通過(guò)每英寸長(zhǎng)度上有60孔眼的篩網(wǎng)。對(duì)于顆粒尺寸小于40µm的磨料，稱為微粉。用顯微測(cè)量法分級(jí)，用W和后面的數(shù)字表示粒度號(hào)，其W后的數(shù)值代表微粉的實(shí)際尺寸。如W20表示微粉實(shí)際尺寸為20µm。砂輪的粒度對(duì)磨削表面的粗糙度和磨削效率影響很大。磨粒粗，磨削深度大，生產(chǎn)率高，但表面粗糙度值大。反之，則磨削深度均勻，表面粗糙度值小。所以粗磨時(shí)，一般選粗粒度，精磨時(shí)選細(xì)粒度。磨軟金屬時(shí)，多選用粗磨粒，磨削脆而硬材料時(shí)，則選用較細(xì)的磨粒。粒度的選用見(jiàn)表2。表1 常用磨料代號(hào)、特性及適用范圍系別名稱代號(hào)主要成分顯微硬度（HV

4、）顏色特性適用范圍氧化物系棕剛玉AAl2O3 9196%22002280棕褐色硬度高，韌性好，價(jià)格便宜磨削碳鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵、硬青銅白剛玉WAAl2O39799%22002300白色硬度高于棕剛玉，磨粒鋒利，韌性差磨削淬硬的碳鋼、高速鋼碳化物系黑碳化硅CSiC>95%28403320黑色帶光澤硬度高于剛玉，性脆而鋒利，有良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性磨削鑄鐵、黃銅、鋁及非金屬綠碳化硅GCSiC>99%32803400綠色帶光澤硬度和脆性高于黑碳化硅，有良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性磨削硬質(zhì)合金、寶石、陶瓷、光學(xué)玻璃、不銹鋼高硬磨料立方氮化硼CBN立方氮化硼80009000黑色硬度僅次于金剛石，耐磨

5、性和導(dǎo)電性好，發(fā)熱量小磨削硬質(zhì)合金、不銹鋼、高合金鋼等難加工材料人造金剛石MBD碳結(jié)晶體10000乳白色硬度極高，韌性很差，價(jià)格昂貴磨削硬質(zhì)合金、寶石、陶瓷等高硬度材料表2 磨料粒度的選用粒度號(hào)顆粒尺寸范圍/µm適用范圍粒度號(hào)顆粒尺寸范圍/µm適用范圍123620001600 500400粗磨、荒磨、切斷鋼坯、打磨毛刺W40W204028 2014精磨 、超精磨 、螺紋磨、珩磨4680400315 200160粗磨、半精磨、精磨W14W101410 107精磨、精細(xì)磨、超精磨、鏡面磨100280165125 5040精磨、成形磨、刀具刃磨、珩磨W7W3.575 3.52.5

6、超精磨、鏡面磨、制作研磨劑等（3）結(jié)合劑 結(jié)合劑是把磨粒粘結(jié)在一起組成磨具的材料。砂輪的強(qiáng)度、抗沖擊性、耐熱性及耐腐蝕性，主要取決于結(jié)合劑的種類和性質(zhì)。常用結(jié)合劑的種類、性能及適用范圍見(jiàn)表3。表3 常用結(jié)合劑的種類、性能及適用范圍種類代號(hào)性能用途陶瓷V耐熱性、耐腐蝕性好、氣孔率大、易保持輪廓、彈性差應(yīng)用最廣，適用于35m/s的各種成形磨削、磨齒輪、磨螺紋等樹(shù)脂B強(qiáng)度高、彈性大、耐沖擊、堅(jiān)固性和耐熱性差、氣孔率小適用于50m/s的高速磨削，可制成薄片砂輪，用于磨槽、切割等橡膠R強(qiáng)度和彈性更高、氣孔率小、耐熱性差、磨粒易脫落適用于無(wú)心磨的砂輪和導(dǎo)輪、開(kāi)槽和切割的薄片砂輪、拋光砂輪等金屬M(fèi)韌性和成形

7、性好、強(qiáng)度大、但自銳性差可制造各種金剛石磨具(4)硬度 砂輪硬度是指砂輪工作時(shí)，磨粒在外力作用下脫落的難易程度。砂輪硬，表示磨粒難以脫落；砂輪軟，表示磨粒容易脫落。砂輪的硬度等級(jí)見(jiàn)表4。表4 砂輪的硬度等級(jí)及代號(hào)硬度等級(jí)大級(jí)超軟軟中軟中中硬硬超硬小級(jí)超軟軟1軟2軟3中軟1中軟2中1中2中硬1中硬2中硬3硬1硬2超硬代號(hào)DEFGHJKLMNPQRSTY砂輪的硬度與磨料的硬度是兩個(gè)完全不同的概念。硬度相同的磨料可以制硬度成不同的砂輪，砂輪的硬度主要決定于結(jié)合劑性質(zhì)、數(shù)量和砂輪的制造工藝。例如，結(jié)合劑與磨粒粘固程度越高，砂輪硬度越高。 砂輪硬度的選用原則是：工件材料硬，砂輪硬度應(yīng)選用軟一些，以便砂輪

8、磨鈍磨粒及時(shí)脫落，露出鋒利的新磨粒繼續(xù)正常磨削；工件材料軟，因易于磨削，磨粒不易磨鈍，砂輪應(yīng)選硬一些。但對(duì)于有色金屬、橡膠、樹(shù)脂等軟材料磨削時(shí)，由于切屑容易堵塞砂輪，應(yīng)選用較軟砂輪。粗磨時(shí)，應(yīng)選用較軟砂輪；而精磨、成形磨削時(shí)，應(yīng)選用硬一些砂輪，以保持砂輪的必要形狀精度。機(jī)械加工中常用砂輪硬度等級(jí)為H至N（軟2-中2）。(5)組織 砂輪的組織是指組成砂輪的磨粒、結(jié)合劑、氣孔三部分體積的比例關(guān)系。通常以磨粒所占砂輪體積的百分比來(lái)分級(jí)。砂輪有三種組織狀態(tài)：緊密、中等、疏松；細(xì)分成014中間，共15級(jí)。組織號(hào)越小，磨粒所占比例越大，砂輪越緊密；反之，組織號(hào)越大，磨粒比例越小。砂輪越疏松。見(jiàn)表5。表5

9、砂輪組織分類組織號(hào)01234567891011121314磨粒率/%626058565452504846444240383634類別緊密中等梳松應(yīng)用精磨、成形磨淬火工件、刀具韌性大和硬度低的金屬（6）形狀與尺寸 砂輪的形狀和尺寸是根據(jù)磨床類型、加工方法及工件的加工要求來(lái)確定的。常用砂輪名稱、形狀簡(jiǎn)圖、代號(hào)和主要用途見(jiàn)表6。砂輪的特性均標(biāo)記在砂輪的側(cè)面上，其順序是：形狀代號(hào)、尺寸、磨料、粒度號(hào)、硬度、組織號(hào)、結(jié)合劑、線速度。例如：外徑300mm，厚度50mm，孔徑75mm，棕剛玉，粒度60，硬度L，5號(hào)組織，陶瓷結(jié)合劑，最高工作線速度35 m/s的平行砂輪，其標(biāo)記為：砂輪1-300×5

10、5×75-A60L5V-35m/s GB2484-94。2.外圓磨床的磨削方法外圓表面磨削一般在外圓磨床或無(wú)心外圓磨床上進(jìn)行，也可采用砂帶磨床磨削。在外圓磨床上磨削工件外圓時(shí)，軸類零件常用頂尖裝夾，其方法與車削時(shí)基本相同，但磨床所用頂尖不隨工件一起轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，主軸與軸承的制造誤差、軸承間隙、頂尖的同軸度誤差等就不會(huì)反映到工件上，可提高加工精度。盤(pán)套類工件則用心軸和頂尖裝夾，所用心軸和車削心軸基本相同，只是形狀和位置精度以及表面粗糙度要求較嚴(yán)格。磨削短又無(wú)中心孔的軸類工件時(shí)，可用三爪自定心卡盤(pán)或四爪單動(dòng)卡盤(pán)裝夾。表6 常用砂輪形狀、代號(hào)和用途砂輪名稱代號(hào)簡(jiǎn)圖主要用途平行砂輪1外圓磨、內(nèi)

11、圓磨、平面磨、無(wú)心磨、工具薄片砂輪41切斷及切槽筒形砂輪2端磨平面碗形砂輪11刃磨刀具、磨導(dǎo)軌蝶形1號(hào)砂輪12a磨銑刀、鉸刀、拉刀、磨齒輪雙斜邊砂輪4磨齒輪及螺紋杯形砂輪6磨平面、內(nèi)圓、刃磨刀具在外圓磨床上上常用的磨削方法有：(1)縱磨法 如圖 (a)，砂輪高速旋轉(zhuǎn)起切削作用，工件旋轉(zhuǎn)作圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并和工作臺(tái)一起作縱向往復(fù)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)每往復(fù)一次，砂輪沿磨削深度方向完成一次橫向進(jìn)給，每次進(jìn)給（吃刀深度）都很小，全部磨削余量是在多次往復(fù)行程中完成的。當(dāng)工件磨削接近最終尺寸時(shí)（尚有余量0.0050.01mm），應(yīng)無(wú)橫向進(jìn)給光磨幾次，直到火花消失為止?？v磨法加工精度和表面質(zhì)量較高，適應(yīng)性強(qiáng)，

12、用同一砂輪可磨削直徑和長(zhǎng)度不同的工件，但生產(chǎn)率低。在單件、小批量生產(chǎn)及精磨中，應(yīng)用廣泛，特別適用于磨削細(xì)長(zhǎng)軸等剛性差的工件。（2）橫磨法（切入法） 如圖（b），磨削時(shí)，工件不作縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，砂輪以緩慢的速度連續(xù)或間斷地向工件作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，直到磨去全部余量。橫磨時(shí)，工件與砂輪的接觸面積大，磨削力大，發(fā)熱量大而集中，所以易發(fā)生工件變形、燒刀和退火。橫磨法生產(chǎn)效率高，適用于成批或大量生產(chǎn)中，磨削長(zhǎng)度短、剛性好、精度低的外圓表面及兩側(cè)都有臺(tái)肩的軸頸。若將砂輪修整成形，也可直接磨削成形面。（3）綜合磨法 如圖（c），先用橫磨法將工件分段進(jìn)行粗磨，相鄰之間有515mm的搭接，每段上留有0.010.03mm的精磨余量，精磨時(shí)采用縱磨法。這種磨削方法綜合了縱磨和橫磨法的優(yōu)點(diǎn)，適用于磨