磨削加工與光整加工

3.4磨削加工3.4.1磨削概述磨削的工藝特點1加工精度高，表面質量好?？蛇_IT7~IT6，Ra0.8~0.2μm。2加工材料范圍廣。除可加工一般的材料外，還可加工難加工材料，如淬火鋼、高溫合金、硬質合金等。3適于加工各種表面。4砂輪具有自銳作用，不需換刀，利于提高生產(chǎn)率。缺點是徑向分力較大及磨削溫度較高，影響工件的加工質量及砂輪的耐用度。主要用于內孔、外圓、平面、螺紋、齒輪、花鍵軸、曲軸等磨削的應用：廣泛用于各種表面的精加工中。方法：外圓磨削、內圓磨削、平面磨削、無心磨削等3.4.2磨床外圓磨床外圓磨床內圓磨床平面磨床無心磨床3.4.3磨具的特性與選用1.普通磨具砂輪的特性：磨料:擔負切削工作，具有高的硬度、良好的耐熱性及鋒利的棱角。

（1）氧化物系氧化物系即剛玉類，主要成分是Al2O3，應用較多的是棕剛玉（A）和白剛玉（WA）。后者硬度高于前者。用棕剛玉磨碳鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵等，用白剛玉磨淬火鋼、高速鋼等。（2）碳化物系常用的有黑色碳化硅（C）和綠色碳化硅（GC），后者硬度高于前者，它們的硬度均高于上述剛玉類。適于磨硬脆的材料。例如用GC磨削硬質合金、陶瓷等材料。（3）高硬磨料系主要為人造金剛石（SD）。硬度更高，可磨削硬質合金、寶石、玻璃等。粒度

指磨料顆粒的大小。粗磨用粗粒度，精磨用細粒度。磨削較軟、塑性較大材料時，為了避免堵塞砂輪，采用較粗的磨粒。（3）橡膠結合劑

用于制造無心磨導輪、薄片砂輪等。4硬度

磨削時，在磨削力作用下，磨料從砂輪表面脫落的難易程度。磨硬材料，應選軟些的砂輪；磨軟材料時選硬砂輪。精磨、成形磨時選硬砂輪。組織

指磨粒、結合劑、氣孔三者的比例關系。分為緊密、中等、疏松。磨淬火鋼、刃磨刀具等多使用中等組織砂輪；成形磨削、精密磨削用緊密組織的砂輪；接觸面積大或軟質材料的磨削，用疏松組織的砂輪。6砂輪的形狀如平型砂輪（P），薄片砂輪等（PB）。3.4.4磨削原理1.磨削過程分析

磨粒的磨削過程磨削過程中起切削作用的是磨粒。其幾何形狀及其在砂輪上的分布如圖?？梢?，磨粒形狀不規(guī)則，在砂輪表面高低不平地分布。在磨削過程中時，鋒利凸出的磨粒起到切削作用，而其它磨粒只是在工件表面刻劃出痕跡或在工件表面滑擦而過。

起切削作用的磨粒磨削過程也是滑擦、刻劃、切削的連續(xù)作用。如下圖：

2.磨削階段砂輪在磨削過程中存在自銳性。即砂輪在磨削過程中磨鈍的磨粒自行脫落，露出新的磨粒，以使砂輪仍保持高的磨削能力。

3磨削力與磨削溫度磨削力：與車削不同的是磨削時徑向分力Fy較大。

磨削熱和磨削溫度磨削速度高，產(chǎn)生的磨削熱多，大多數(shù)傳入工件中。磨粒磨削點瞬間溫度可達1000℃。1.外圓面的磨削

外圓磨床磨削（1）工件的安裝

最常用的是雙頂尖安裝，裝夾迅速，定位精度高。在磨削進行前要修研工件上的中心孔。對于套類零件用心軸或卡盤裝夾。（2）磨削余量總余量：0.3-0.5mm

粗磨余量占70%--90%，精磨一般為0.05-0.1mm3.4.5磨削加工方法與運動（3）磨削運動（以在萬能磨床磨外圓為例）：1）砂輪的高速旋轉運動（主運動）。Vc＞30m/s2）工件的旋轉運動（圓周進給運動）：Vω一般0.33~0.5m/s。3）工作臺縱向往復運動（工件縱向進給運動）：fa=0.2~0.8Bmm/r4）砂輪橫向進給運動：fr=0.005~0.02mm/d.str

5）砂輪的快速退回運動（4）磨削方法1）縱磨法磨削質量高，生產(chǎn)率低。適于單件小批生產(chǎn)。特別適合于磨細長軸。2）橫磨法生產(chǎn)率高，適合于大批量生產(chǎn)及成形面磨削。工件易燒傷變形，適于磨短軸等剛性好的工件。3）綜合磨法橫磨法分段粗磨，再用縱磨法精磨。綜合了橫磨法生產(chǎn)率高，縱磨法精度高的優(yōu)點。4）深磨法縱向進給量小，磨削深度較大；一次行程余量全部切除，生產(chǎn)率高；適于大批生產(chǎn)剛度好的工件。2無心磨床磨削特點：工件可連續(xù)自動進給，不需裝夾，生產(chǎn)率高，工件尺寸穩(wěn)定。不能磨削斷續(xù)表面，如有鍵槽的外圓面，適于成批大量生產(chǎn)銷軸類零件。2.內圓磨削一般在內圓磨床或萬能外圓磨床上進行。主要加工孔（1）工件的裝夾及磨削運動常用三爪卡盤或四爪卡盤安裝。磨孔運動如圖示。磨孔的特點（與磨外圓比較）（1）生產(chǎn)率較低砂輪直徑小，磨削速度vc低；砂輪軸剛性差，限制了f和ap；另外需經(jīng)常更換砂輪。（2）質量較低vc低；冷卻排屑條件差，工件易產(chǎn)生熱變形。應用：不宜鉸拉的孔，如淬硬孔，帶斷續(xù)表面的孔，盲孔，大直徑孔等。4.平面磨削在平面磨床上進行。中小型工件用電磁吸盤工作臺直接安裝。平面磨削的方法有周磨和端磨。如圖1周磨2端磨加工質量好，生產(chǎn)率低。適于單件小批生產(chǎn)。生產(chǎn)率高，質量不如周磨，適于粗磨。一般箱體類零件、導軌在成批大量生產(chǎn)時常用。3.4.6先進磨削技術簡介1.精密及超精密磨削2.高效磨削3.砂帶磨削

3.4.7光整加工

光整加工是在精加工后為了進一步降低表面粗糙度值或提高精度而采用的精密加工方法。常用的光整加工方法有研磨、珩磨、拋光、超級光磨。1.研磨研磨是使研磨工具在一定壓力作用下與工件做復雜相對運動，借助其間的研磨劑對工件進行光整加工的方法。研具比工件材料軟。最常用的是鑄鐵研具。研磨劑磨料細粒度的剛玉和碳化硅研磨液煤油、汽油、機油調制輔助填料化學活性物質研磨可采用手工研磨和機械研磨。手工研磨如在車床上研磨外圓柱面；機械研磨如圖手工研磨工具（研磨環(huán)）研磨時，將研磨環(huán)套在工件上，并在研磨環(huán)與工件之間涂上研磨劑，調整螺釘可使研磨環(huán)對工件表面有一定的壓力。工件頂在車床兩頂尖上，由車床主軸帶動作低速旋轉，同時用手持研磨環(huán)沿軸線方向左右移動，直到合格為止。研磨時的運動軌跡工件表面上的網(wǎng)紋1）研磨原理：一方面嵌在研具上的磨料對工件進行擦磨切削作用，同時輔助填料中的化學活性物質在工件表面腐蝕一層極薄的化合物軟膜，促進了切削作用，且保護了金屬本體。在這種機械和化學作用下，提高了表面質量。2）研磨的特點：（1）方法簡便，成本低。（2）降低表面粗糙度的同時可提高工件的尺寸精度，但一般不能提高形位精度。表面粗糙度值可達Ra0.025μm以下。（3）生產(chǎn)率低。研磨余量不超過0.01~0.03mm。3）

研磨的應用可研磨內外圓柱面、圓錐面、平面、成形面等各種表面。如機械制造中柱塞泵的柱塞和泵體等配合精密的偶件通過互研達到要求。鏡頭、量塊量規(guī)等測量儀器可通過研磨進行精密加工。2.珩磨是一種對孔進行光整加工的方法。用嵌有磨條的圓柱形珩磨工具（珩磨頭），在固定不動的孔內，對孔壁施加壓力，并作旋轉和直線往復運動，從而實現(xiàn)對孔的光整加工。珩磨頭結構如圖

珩磨頭與機床主軸浮動聯(lián)結。磨條由極細粒度的磨料與陶瓷結合劑混合燒結而成。磨條有4~6根，長度為工件孔深的1/2~1/3，寬度要大于孔內的鍵槽寬度。

珩磨時應充分澆注切削液。珩磨方法珩磨所形成的網(wǎng)紋1）珩磨原理一方面細小的磨粒可從工件表面均勻地切下極薄的金屬，而珩磨頭與工件間復雜的相對運動形成的軌跡交叉而不重復，因而工件表面的殘留面積極小。另外，珩磨頭運動速度極高、剛性大、導向性好且使用切削液，也提高了加工質量。2珩磨的特點1）生產(chǎn)率高。2）降低表面粗糙度的同時可提高尺寸精度和部分形狀精度，但不能提高位置精度。珩磨孔的精度可達IT5~IT4，表面粗糙度可以達到Ra0.025μm3）不宜磨有色金屬。4）珩磨工件表面耐磨損。3應用

主要用于孔的光整加工，深孔也可加工?？讖椒秶?5mm~1500mm，如液壓缸、軸承孔。3.拋光加工如圖拋光輪由毛氈、皮革等材料疊壓而成的軟性輪子。拋光膏由磨料（氧化鉻、氧化鐵）和化學活性物質制成。1）拋光原理

化學活性物質在工件表面腐蝕極薄的一層軟膜，拋光過程中可被磨料除去而不會在工件表面留下劃痕。同時，由于拋光輪的高速摩擦，工件表面受熱出現(xiàn)塑性高的熔流層，受磨料擠壓，熔流層流動填平工件表面的微觀不平狀況。2）拋光的特點

只能提高表面質量，不能提高尺寸精度和形位精度。加工成本低，易加工曲面，勞動條件差。3）拋光的應用

主要用于表面的裝飾加工。消除加工痕跡，提高零件疲勞強度。可加工各種零件表面。另外可作為電鍍預加工，制金相試樣等。

磨料粒度W20~W5，壓力0.1~0.25MPa。

相對運動三個：工件低速旋轉，磨具軸向緩慢進給，磨具軸向低頻振動加注切削液。

5.超級光磨1超級光磨原理

磨條最初接觸工件表面時，壓強大，磨條自銳性好，切削作用強，逐漸將工件表面的微觀凸峰磨平。隨著磨削過程的繼續(xù)，二者間的壓強減小，逐漸過渡到光整拋光過程。當壓強小于其間油膜的表面張力時，完整的油膜將工件與磨條分開，磨條的切削作用自動停止。2超級光磨的特點1）設備簡單，操作方便。2）加工余量極小。3~10μm。3）

生產(chǎn)率高4）表面質量好，較耐磨。表面粗糙度低于Ra0.012μm5）不能提高工件的尺寸精度和形位精度。3超級光磨的應用可加工外圓柱面、圓錐面、平面、球面等。零件上僅要求表面粗糙度很小的表面均可用超級光磨加工。

在上述幾種加工方法中，研磨、珩磨在降低表面粗糙度的同時，還可提高尺寸精度和形狀精度。拋光和超級光磨只能降低表面粗糙度值，不能提高加工精度。

第七章典型表面加工

機器是由零件組成,零件表面結構形狀各種各樣。常見的典型表面有以下幾種：外圓表面、內孔表面、平面、成形表面、螺紋表面等。這些表面按其在機器中作用的不同可分為兩類：即功能性表面和非功能性表面。功能性表面與其他零件表面有配合要求，其精度和表面質量要求根據(jù)使用性能來確定；非功能性表面與零件表面無配合要求，其加工精度和表面質量要求不高。

無論何種表面在設計其加工工藝時都需遵循以下兩個基本原則：1粗、精加工分開

主要目的保證加工質量，提高生產(chǎn)率

粗加工的目的是去除大部分余量，因而要求有較高的生產(chǎn)率；而在粗加工過程中，ａｐ和ｆ較大，所產(chǎn)生的切削力較大、切削溫度高，因而加工精度低。精加工的目的保證加工質量，使精度和表面粗糙度達到最終要求。

另外粗精加工分開，先粗后精加工，可以及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，避免浪費工時。也是安排熱處理工序的需要。２幾種不同的加工方法相配合。

根據(jù)零件的尺寸、形狀、技術要求、批量、現(xiàn)有設備條件來進行選擇。

本章主要討論幾種常見的典型表面加工方法的綜合運用。第一節(jié)外圓表面的加工軸類、套筒類、圓盤類零件上存在外圓表面。零件的加工方案是根據(jù)技術要求來進行擬定。一、外圓表面的技術要求

１、尺寸精度２、形狀精度３、位置精度如常見的與內孔表面的同軸度、與端面的垂直度等。４、表面質量二、外圓表面的加工工藝特點外圓表面的加工方法有：車削、磨削、研磨、超級光磨等。車削、磨削最為常用。按車削加工所達到的精度和表面質量的不同，可分為粗