磨床基礎(chǔ)知識

1、磨床基礎(chǔ)知識磨工基礎(chǔ)知識一、砂輪：砂輪是磨削加工中最主要的一類磨具。砂輪是在磨料中加入結(jié)合劑，經(jīng)壓坯、干燥和焙燒而制成的多孔體。由于磨料、結(jié)合劑及制造工藝不同，砂輪的特性差別很大，因此對磨削的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性有著重要影響。砂輪的特性主要是由磨料、力度、結(jié)合劑、硬度、組織、形狀和尺寸等因素決定。 （1）磨料 磨料是砂輪的主要組成部分，它具有很高的硬度、耐磨性、耐熱性和一定的韌性，以承受磨削時的切削熱和切削力，同時還應(yīng)具備鋒利的尖角，以利磨削金屬。常用磨料代號、特點及應(yīng)用范圍簡表 表 常用磨料代號、特性及適用范圍 系別 名稱 代號 主要 成分 顯微硬度 （ HV） 顏色 特性 適用范圍 氧

2、化物系 棕剛玉 A AL 2 O 3 91-96% 2200-2288 棕褐色 硬度高，韌性好，價格便宜 磨削碳鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵、硬青銅 白鋼玉 WA AL 2 O 3 97-99% 2200-2300 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 C SiC 95% 2840-3320 黑色帶光澤 硬度高于鋼玉，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 GC SiC 99% 3280-3400 綠色帶光澤 硬度和脆性高于黑碳化硅，有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性 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

3、 CBN 立方 氮化硼 8000-9000 黑色 硬度僅次于金剛石，耐磨性和導(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，價格昂貴 磨削硬質(zhì)合金、寶石、陶瓷等高硬度材料 （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。對于顆粒尺寸大于 40 m的磨料，稱為磨粒。用篩選法分級，粒度號以磨粒通過的篩網(wǎng)上每英寸長度內(nèi)的孔眼數(shù)來表示。如60 # 的磨粒表示其大小剛好能通過每英寸長度上有60孔眼的篩網(wǎng)。對于顆粒尺寸小于40 m的磨料，稱為微粉。用顯微測量法分級，用W和后面的數(shù)字表示粒度號，其W后的

4、數(shù)值代表微粉的實際尺寸。如W20表示微粉的實際尺寸為20 m。 砂輪的粒度對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，一般選粗粒度，精磨時選細(xì)粒度。磨軟金屬時，多選用粗磨粒，磨削脆而硬材料時，則選用較細(xì)的磨粒。粒度的選用見表 。 表 磨料粒度的選用 粒度號 顆粒尺寸范圍 / m 適用范圍 粒度號 顆粒尺寸范圍 / m 適用范圍 12-36 2000-1600 500-400 粗磨、荒磨、切斷鋼坯、打磨毛刺 W40-W20 40-28 20-14 精磨、超精磨、螺紋磨、珩磨 46-80 400-315 2

5、00-160 粗磨、半精磨、精磨 W14-W10 14-10 10-7 精磨、精細(xì)磨、超精磨、鏡面磨 100-280 165-125 50-40 精磨、成型磨、刀具刃磨、珩磨 7-5 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。砂輪的強度、抗沖擊性、耐熱性極耐腐蝕性，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、性能及適用范圍見表 。 表 常用結(jié)合劑的種類、性能及適用范圍 種類 代號 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)用廣泛，適用于 v50m/s的高速磨削，可制成薄片砂輪，用于磨槽、切割等 橡膠 R 強度和彈性更

6、高、氣孔率小、耐熱性差、磨粒易脫落 適用于無心磨的砂輪和導(dǎo)輪、開槽和切割的薄片砂輪、拋光砂輪等 金屬 M 韌性和成形性好、強度大、但自銳性差 可制造各種金剛石磨具 （4）硬度 硬度等級 大級 超軟 軟 中軟 中 中硬 硬 超硬 小級 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 D E F G H J K L M N P Q R S T Y 砂輪硬度是指砂輪工作時，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，表示砂輪容易脫落。砂輪的硬度等級見表 。 表 砂輪的硬度等級及代號 砂輪的硬度與磨料的硬

7、度是完全不同的兩個概念。硬度相同的磨料可以制成硬度不同的砂輪，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，以便砂輪磨鈍磨粒及時脫落，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。但對于有色金屬、橡膠、樹脂等軟材料磨削時，由于切屑容易堵塞砂輪，應(yīng)選用較軟砂輪。粗磨時，應(yīng)選用較軟砂輪；而精磨、成型磨削時，應(yīng)選用硬一些的砂輪，以保持砂輪的必要形狀精度。機械加工中常用砂輪硬度等級為 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

8、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分級。砂輪有三種組織狀態(tài)：緊密、中等、疏松；細(xì)分成 0-14號間，共15級。組織號越小，磨粒所占比例越大，砂輪越緊密；反之，組織號越大，磨粒比例越小，砂輪越疏松，見表。 表 砂輪組織分類 組織號 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 磨粒率 % 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 類別 緊密 中等 疏松 應(yīng)用 精磨、成型磨 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確定的。常用

9、砂輪名稱、形狀簡圖、代號和主要用途見表 。 表 常用砂輪形狀、代號和用途 （7）磨具標(biāo)記磨具標(biāo)記的書寫順序是：形狀代號、尺寸、磨料、粒度號、硬度、組織號、結(jié)合劑和允許的最高線速度。例如：砂輪的標(biāo)記為P 40040127 WA 60 L 5 V 35 平行砂輪 外徑厚度孔徑 磨料 粒度 硬度 組織號 結(jié)合劑 最高工作線速度(m/s)二、砂輪的安裝、平衡與修整：（1） 砂輪的安裝在磨床上安裝砂輪應(yīng)特別注意。因為山論在高速旋轉(zhuǎn)條件下工作，在使用前必須仔細(xì)檢查：1、核對砂輪的特性是否符合使用要求，砂輪與主軸尺寸是否相匹配。 2、將砂輪自由地裝配到砂輪主軸上，不可用力擠壓。砂輪內(nèi)徑與主軸和卡盤的配合間隙

10、適當(dāng)，避免過大或過小。配合面清潔，沒有雜物。3、砂輪的卡盤應(yīng)左右對稱，壓緊面徑向?qū)挾葢?yīng)相等。壓緊面平直，與砂輪側(cè)面接觸充分，裝夾穩(wěn)固，防止砂輪兩側(cè)面因受不平衡力作用而變形甚至碎裂。 4、卡盤與砂輪端面之間應(yīng)夾墊一定厚度的柔性材料襯墊（如石棉橡膠板、彈性厚紙板或皮革等），使卡盤夾緊力均勻分布。 5、緊固砂輪的松緊程度應(yīng)以壓緊到足以帶動砂輪不產(chǎn)生滑動為宜，不宜過緊。當(dāng)用多個螺栓緊固大卡盤時，應(yīng)按對角線成對順序逐步均勻旋緊，禁止沿圓周方向順序緊固螺栓，或一次把某一螺栓擰緊。緊固砂輪卡盤只能用標(biāo)準(zhǔn)板手，禁止用接長扳手或用敲打辦法加大擰緊力。其檢查方法是目測和音響檢查： 1、目測檢查是直接用肉眼或借助其

11、他器具察看砂輪表面是否有裂紋或破損等缺陷。 2、音響檢查也稱敲擊試驗，主要針對砂輪的內(nèi)部缺陷，檢查方法是用小木錘敲擊砂輪。正常的砂輪聲音清脆，聲音沉悶、嘶啞，說明有問題。 3、砂輪的回轉(zhuǎn)強度檢驗。對同種型號一批砂輪應(yīng)進行回轉(zhuǎn)強度抽驗，未經(jīng)強度檢驗的砂輪批次嚴(yán)禁安裝使用。（2） 砂輪的平衡 砂輪不平衡的原因有兩點：1、砂輪的制造誤差，如砂輪組織不均勻、砂輪內(nèi)外徑不同軸以及砂輪端面和軸線不垂直等原因引起的；2、砂輪的安裝誤差，砂輪安裝偏離，法蘭盤中有異物、法蘭盤有損壞等原因造成的； 砂輪和經(jīng)第一次修整的砂輪，以及發(fā)現(xiàn)運轉(zhuǎn)不平衡的砂輪平衡試驗。調(diào)整砂輪的平衡方法有動平衡和靜平衡兩種方法。 動平衡法：

12、該方法借助安裝在機床上的傳感器，直接顯示出旋轉(zhuǎn)時砂輪裝置的不平衡量，通過調(diào)整平衡塊的位置和距離，將不平衡量控制到最小，這種方法大多用在高精度專用磨床上或者砂輪線速度大于50m/s的高速磨削中。靜平衡法：靜平衡調(diào)整在平衡架上進行，用手工辦法找出砂輪重心，加裝平衡塊，調(diào)整平衡塊位置，直到砂輪平衡，一般可在八個方位使砂輪保持平衡，這種方法是目前比較普遍使用的方法: 砂輪的平衡1-砂輪 2-心軸 3-法蘭盤 4-平衡塊 5-平衡軌道 6-平衡架圖 砂輪在平衡前，必須要用水平儀調(diào)整平衡架至水平，因為砂輪平衡架是檢驗砂輪的一個工具，大家知道如果檢驗工具失去精度，那么檢驗出來的產(chǎn)品也就失去了精度，所以很多企

13、業(yè)都把砂輪平衡架用水平儀校正好后固定在一個比較安全的地方，防止經(jīng)常被碰到，影響其水平位置；砂輪在平衡時，將平衡芯軸連同砂輪裝好固定后放在平衡架的圓形導(dǎo)軌上，若砂輪不平衡，則砂輪會來回擺動，直到砂輪停止轉(zhuǎn)同為止，那么如圖所示，那么砂輪的不平衡量必然在砂輪的下方。在砂輪的另一側(cè)做記號A，在A位置裝一塊平衡塊，并在A位置兩側(cè)分別裝B、C兩塊平衡塊。裝好后再次把砂輪放到平衡架上，以A點為水平位置，若不平衡則調(diào)整平衡塊B和C，直到砂輪放到任何位置都可以靜止說明砂輪平衡已經(jīng)結(jié)束；在第一次平衡后裝上磨床，把砂輪的兩個側(cè)面和正面修整后要取下來進行第二次精平衡，第二次平衡特別對高精度磨床有特別的要求，一般要達(dá)到

14、使砂輪在圓周上八個點進行平衡，所以針對磨床操作人員來講，砂輪是否平衡好是檢驗?zāi)ゴ膊僮魅藛T素質(zhì)最基本的體現(xiàn)。三、砂輪的磨削過程：磨料切削加工方法有磨削、珩磨、研磨和拋光等，其中以磨削加工應(yīng)用最為廣泛。磨削時各個磨粒表現(xiàn)出來的磨削作用有很大的不同，如圖所示。 （1）砂輪上比較凸出的和比較鋒利的磨粒起切削作用 這些磨粒在開始接觸工件時，由于切入深度極小，磨粒棱尖圓弧的負(fù)前角很大，在工件表面上僅產(chǎn)生彈性變形；隨著切入深度增大，磨粒與工件表層之間的壓力加大，工件表層產(chǎn)生塑性變形并被刻劃出溝紋；當(dāng)切深進一步加大，被切的金屬層才產(chǎn)生明顯的滑移而形成切屑。這是磨粒的典型切削過程，其本質(zhì)與刀具切削金屬的過程相同

15、(如圖a)。(2)砂輪上凸出高度較小或較鈍的磨粒起刻劃作用 這些磨粒的切削作用很弱，與工件接觸時由于切削層的厚度很薄，磨粒不是切削，而是在工件表面上刻劃出細(xì)小的溝紋，工件材料被擠向磨粒的兩旁而隆起(如圖b)。（3）砂輪上磨鈍的或比較凹下的磨粒 這些磨粒既不切削也不刻劃工件，而只是與工件表面產(chǎn)生滑擦，起摩擦拋光作用(如圖c)。即使比較鋒利且凸出的單個磨粒，其切削過程大致也可分為三個階段(如下圖所示)。在第一階段，磨粒從工件表面滑擦而過，只有彈性變形而無切屑。第二階段，磨粒切入工件表層，刻劃出溝痕并形成隆起。第三階段，切削層厚度增大到某一臨界值，切下切屑。磨削過程實際上是無數(shù)磨粒對工件表面進行錯綜

16、復(fù)雜的切削、刻劃、滑擦三種作用的綜合過程。一般地說，粗磨時以切削作用為主；精磨時既有切削作用，也有摩擦拋光作用；超精磨和鏡面磨削時摩擦拋光作用更為明顯。四、砂輪的修整 用砂輪修整工具將砂輪工作表面已經(jīng)磨鈍的表層修去，以恢復(fù)砂輪切削性能和正確幾何形狀的過程，稱為砂輪的修整。當(dāng)砂輪在使用一段時間后，砂輪工作表面就會在磨削過程中砂輪的磨粒在摩擦、擠壓作用下，它的棱角逐漸磨圓變鈍，或者在磨韌性材料時，磨屑常常嵌塞在砂輪表面的孔隙中，使砂輪表面堵塞，最后使砂輪喪失切削能力。這時，砂輪與工件之間會產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，并可能引起振動和出現(xiàn)噪音，使磨削效率下降，表面粗糙度變差。同時由于磨削力及磨削熱的增加，會引起工

17、件變形和影響磨削精度，嚴(yán)重時還會使磨削表面出現(xiàn)燒傷和細(xì)小裂紋，所以這就需要對砂輪工作表面進行修整。 1、金剛石刀車削法：是將大顆粒的金剛石鑲焊在特制的刀桿上。金剛石的尖端被修磨成70-80的尖角，修整時砂輪磨粒碰到金剛石堅硬的尖角，就會破裂形成微刃。這種方法是目前被廣泛使用的一種。 在使用金剛石刀修整砂輪時應(yīng)注意的幾個方面：1）、應(yīng)該根據(jù)砂輪的直徑選擇金剛石顆粒的大小。一般情況下，砂輪直徑為100mm以下時，可選克拉的金剛石；砂輪直徑為300 -400mm 時，可選用克拉的金剛石。2）、由于金剛石比較昂貴，在使用前應(yīng)該檢查其焊接是否牢固，以免脫落。在修整砂輪時要不間斷的進行冷卻，以免金剛石碎裂

18、。3）、金剛石的安裝角度一般取10-15，金剛石安裝高度要低于砂輪中心1-2mm，且裝夾要牢固，防止金剛石振動或扎入砂輪；4）、必須根據(jù)加工要求選擇修整余量。粗休時，可以增大吃刀量和縱向進給速度；精修時則相反。一般要做2-3次吃刀，然后在無吃刀量的情況下進行往復(fù)修整一遍；2、金剛石筆修整法： 金剛石筆是有較小顆粒的金剛石或金剛石粉，用結(jié)合力很強的合金結(jié)合并壓入金屬刀桿而制成。根據(jù)金剛石分布的情況，金剛石筆有三種：層狀、鏈狀、粉狀金剛石筆。其使用方法和金剛石刀相同，在一些要求不高的工序中可以代替金剛石刀修整砂輪，不過其中粉狀金剛石筆主要用于修整細(xì)粒度砂輪。3、滾輪式割刀滾壓法：割刀片時多片滲碳淬火鋼制成的金屬盤。其形狀為尖角形，修整時金屬盤隨砂輪高速轉(zhuǎn)動，并對砂輪表面滾壓。這種工具只用于大型砂輪的整形粗修整。4、金剛石滾壓磨削法：我們又稱金剛滾輪，是將細(xì)小的金剛石顆粒均勻的粘固在滾輪體上，一般采用電鍍法，滾輪外形可以做成比較復(fù)雜的形狀，具有較高的修整精度。但是價格比較昂貴，只有在批量較大和高附加值產(chǎn)品磨削中使用，普通情況一般不采用。五、實際操作中要注意的事項1、每次起動砂輪前，應(yīng)將液壓開停伐放在停止位置，調(diào)整手柄放在最