磨削工培訓(xùn)講學(xué)課件

磨削工基本知識11六月2023CONTENTS目錄磨削加工工藝簡介01常用磨床介紹02砂輪03常用磨削加工方法04磨削加工注意事項05典型零件加工實例06

一、磨削加工工藝簡介

以砂輪的高速旋轉(zhuǎn)與工件的移動或轉(zhuǎn)動相配合進(jìn)行切削加工的方法稱為磨削。磨削時砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動為主運(yùn)動，工件的低速旋轉(zhuǎn)和直線移動（或磨頭的移動）為進(jìn)給運(yùn)動。砂輪是一種特殊的切削刀具。磨削是通過分布在砂輪表面的磨粒進(jìn)行切削的，每顆磨粒相當(dāng)于一把車刀，整個砂輪即相當(dāng)于刀齒極多的銑刀。在砂輪高速旋轉(zhuǎn)時，凸出的具有尖棱的磨粒從工件表面上切下細(xì)微的切屑，不太凸出或磨鈍了的磨粒只能在工件表面上劃出小的溝紋，比較凹下的磨粒則和工件表面產(chǎn)生滑動摩擦，后兩種磨粒在磨削時產(chǎn)生微塵。因此，磨削除和一般刀具的切削過程有共同之處（切削作用）外，還具有刻劃和修光作用。

一、磨削加工工藝簡介磨削加工的主要特點如下：（1）磨削加工的精度較高。由于加工余量小，磨削時磨粒細(xì)微并有修光作用，磨削后工件的精度可達(dá)IT7～I(xiàn)T6級，表面粗糙度Ra為1.6～0.2μm；如采用高精度磨削，則精度可達(dá)IT5級以上，表面粗糙度Ra為0.1～0.012μm。（2）磨削可以加工一般刀具難以加工甚至無法加工的硬質(zhì)材料。如淬硬鋼、硬質(zhì)合金和陶瓷等。（3）磨削溫度高。由于磨削速度高，砂輪與工件之間發(fā)生劇烈的摩擦，產(chǎn)生很大的熱量，且砂輪的導(dǎo)熱性差，不易散熱，以至磨削區(qū)的溫度高達(dá)1000℃以上，這會使工件退火或燒傷，為此，磨削時必須使用切削液。磨削加工不僅廣泛用于精加工，有時既作半精加工又作精加工，而且還可用于切斷鋼錠和毛坯去皮加工。

一、磨削加工工藝簡介二、常用磨床介紹根據(jù)功能用途的不同，磨床可分為外圓磨床、內(nèi)圓磨床、萬能外圓磨床、平面磨床、無心磨床、螺紋磨床、工具磨床等普通磨床，還有曲軸磨床、花鍵磨床等專用特種磨床。下面簡要介紹幾種常用的普通磨床。二、常用磨床介紹圖1萬能外圓磨床1－床身；2－頭架；3－工作臺；4－內(nèi)圓磨具；5－砂輪架；6－尾座；7－控制箱1、萬能外圓磨床如圖6-1所示為萬能外圓磨床。萬能外圓磨床不僅能磨削外圓柱面、外圓錐面，還可以使用機(jī)床附設(shè)的內(nèi)圓磨頭來磨削內(nèi)圓柱面、內(nèi)圓錐面等。二、常用磨床介紹2、平面磨床如圖6-2所示是M7120型平面磨床，砂輪主軸的軸線與工作臺面平行，工件安裝在矩形電磁吸盤上，并隨工作臺作縱向往復(fù)運(yùn)動，其運(yùn)動速度即為工件的直線進(jìn)給速度，砂輪除高速旋轉(zhuǎn)外，還能作瞬間的橫向進(jìn)給運(yùn)動。圖2M7120A型平面磨床1—工作臺移動手輪；2—砂輪架；3—滑板座；4—砂輪橫向移動手輪；5—砂輪修整器；6—立柱；7—撞塊；8—工作臺；9—砂輪垂直進(jìn)給手輪；10—床身二、常用磨床介紹3、普通內(nèi)圓磨床如圖3所示為普通內(nèi)圓磨床，它可以加工零件上的通孔、不通孔、階臺和端面等。圖3M2110型內(nèi)圓磨床1—

床身；2—工作臺；3—頭架；4—砂輪架；5—滑板座二、常用磨床介紹三、砂輪1、砂輪組成和特性

砂輪是由磨料和結(jié)合劑構(gòu)成的多孔體，如圖4所示，其特性隨著磨料、粘結(jié)劑及砂輪的硬度、組織及形狀的不同而不同。磨削時，必須根據(jù)具體條件選用合適的砂輪。圖4砂輪的構(gòu)造

三、砂輪砂輪的特性由磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度及組織等五個方面的因素決定。（1）磨料指砂輪中磨料的材料，在磨削中擔(dān)負(fù)主要的切削工作。磨料必須具備高硬度、高耐熱性、耐磨性和一定的韌性。（2）粒度表示磨料顆粒的大小。（3）結(jié)合劑用于粘合磨粒，制成各種不同形狀和尺寸的砂輪。結(jié)合劑的性能決定了砂輪的強(qiáng)度、耐沖擊性、耐腐蝕性和耐熱生。

三、砂輪（4）硬度指砂輪工作表面上的磨粒受拉力作用時脫落的難易過程。如磨粒容易脫落，表明砂輪硬度低，反之則表明砂輪硬度高。砂輪的硬度與磨粒的硬度是兩個不同的概念，硬度相同的磨粒，可以制成不同硬度的砂輪。（5）組織砂輪的總體積是由磨粒、結(jié)合劑和氣孔構(gòu)成的，這三部分體積的比例關(guān)系，在工程中常稱為砂輪的組織。

三、砂輪2、砂輪的名稱、形狀、尺寸、代號及用途為了磨削不同形狀和尺寸的工件，砂輪需要制成各種不同的形狀和尺寸。常用砂輪有平形、筒形、碗形和薄片等，它們分別用于磨內(nèi)外圓、平面、刀具刃磨和開槽等。砂輪的特性，用代號標(biāo)注在砂輪的端面上，其代號次序是：磨料—粒度—硬度—結(jié)合劑—組織號—形狀—尺寸（有時組織號可不標(biāo)注）。例如：GZ60ZR1A5P600×75×305即表示該砂輪為：棕剛玉磨料，粒度60，中軟硬度，陶瓷結(jié)合劑，中等5級組織，平形砂輪，外徑600mm、寬度75mm、孔徑305mm。有些砂輪上還標(biāo)有安全速度的數(shù)字，如“25～30m/s”，代表允許的最大磨削速度。三、砂輪常用砂輪的形狀、代號及主要用途如表1所示。砂輪種類斷面形狀形狀代號主要用途平形砂輪P磨外圓、內(nèi)孔、平面及刃磨刀具雙斜邊砂輪PSX磨齒輪及螺紋雙面凹砂輪PSA磨外圓、刃磨刀具、無心磨的磨輪和導(dǎo)輪雙面凹帶錐砂輪PSZA磨外圓及臺肩薄片砂輪PB切斷、磨槽筒形砂輪N主軸端磨平面碗形砂輪BW磨機(jī)床導(dǎo)軌、刃磨刀具碟形1號砂輪D1刃磨刀具碟形3號砂輪D3磨齒輪及插齒刀表6-1常用砂輪的形狀代號及主要用途三、砂輪（1）砂輪的安裝

砂輪在高速旋轉(zhuǎn)下進(jìn)行工作，使用前必須仔細(xì)地檢查安裝是否正確、牢固；砂輪外觀不允許有裂紋，以免發(fā)生破裂，造成人身和質(zhì)量事故。為了使砂輪平穩(wěn)地工作，一般直徑較大的砂輪均裝夾在法蘭盤上。安裝前，還應(yīng)該進(jìn)行靜平衡試驗，否則將引起機(jī)床振動，使磨削質(zhì)量降低。3、砂輪的安裝與修整

三、砂輪（2）砂輪的修整

在磨損過程中，砂輪的磨粒逐漸變鈍，作用在磨粒上的切削抗力增大，結(jié)果使變鈍的磨粒破碎，一部分脫落，露出鋒利刃口繼續(xù)切削，這就是砂輪的自礪性。自礪性對磨削是有利的。但是砂輪不能完全自礪，工作一般時間后不能脫落的磨粒留在砂輪表面，結(jié)果就使砂輪的磨削能力顯著地下降；同時也使砂輪外形產(chǎn)生失真，這時，就要對砂輪進(jìn)行修整，以恢復(fù)其磨削性能和外形精度。修整砂輪一般都用金剛石筆，修整時要用大量切削液沖刷掉脫落的碎粒，以免粉塵飛揚(yáng)。

三、砂輪磨削類型磨削方法簡圖外圓磨削縱磨法內(nèi)圓磨削縱磨法平面磨削周磨法端磨法四、常用磨削加工方法常用磨削加工方法如表2所示。表6-2常用磨削加工方法簡介四、常用磨削加工方法無心磨削通磨法成形磨削螺紋磨削齒輪磨削花鍵磨削表2續(xù)常用磨削加工方法簡介四、常用磨削加工方法1、平面磨削平面磨削主要在平面磨床上進(jìn)行，若零件較小或加工一些特殊平面時也可在工具磨床上進(jìn)行。平面磨削精度可達(dá)IT7～I(xiàn)T5，表面粗糙度值為Ra0.8～0.2μm。常用的平面磨削方式有4種，如圖6-5所示，平面磨削的特點如表3所示。圖5平面磨床磨削方法四、常用磨削加工方法平面磨削的類型平面磨削方式磨削特點利用砂輪圓柱面進(jìn)行磨削（周磨）臥軸矩臺平面磨床磨削，如圖6-3（a）所示

臥軸圓臺平面磨床磨削，如圖6-3（b）所示砂輪與工件接觸面積小，且排屑和冷卻條件好，工件發(fā)熱小。磨粒與磨屑不易落入砂輪與工件之間，因而能獲得較高的加工質(zhì)量，適合于工件的精磨。但因砂輪主軸懸伸，剛性差，不能采用較大的切削用量，且周磨時參加切削的磨粒少，所以生產(chǎn)率較低利用砂輪的端面進(jìn)行磨削（端磨）立軸圓臺平面磨床磨削，如圖6-3（c）所示

立軸矩臺平面磨床磨削，如圖6-3（d）所示磨床主軸受壓力小，剛性好，可采用較大的切削用量，砂輪與工件的接觸面積大，同時參加切削的磨粒多，因而生產(chǎn)率高。但由于磨削過程中發(fā)熱量大，冷卻、散熱條件差，排屑困難，所以加工質(zhì)量較差，故適用于粗磨表3平面磨削的特點四、常用磨削加工方法（1）磨平行面①工件安裝平面零件磨削時最常用的安裝夾具是電磁吸盤。凡是由銅、鑄鐵等磁性材料制成的平行面零件，都可由電磁吸盤安裝，利用磁力吸牢工件。這種方法裝卸工件方便迅速，牢固可靠，能同時安裝許多工件。由于定位基準(zhǔn)面被均勻地吸緊在臺面上，從而能很好地保證加工平面與基準(zhǔn)面的平行度。②砂輪選擇平面磨削時一般根據(jù)工件的加工精度、磨削方式以及工件材料等因素來選擇砂輪。周磨時一般采用平形砂輪；由于砂輪與工件的接觸面積比外圓磨削時大，所以砂輪的硬度應(yīng)比外圓磨削時選用的砂輪稍軟一些。端磨時一般采用筒形砂輪或碗形砂輪，粗磨時也可選用鑲塊砂輪。四、常用磨削加工方法③平行面的磨削方法常用的平行面磨削方法有以下三種：橫向磨削法當(dāng)工作臺縱向行程終了時，砂輪主軸或工作臺作一次橫向進(jìn)給，這時砂輪所磨削的金屬層厚就是實際磨削深度，磨削寬度等于橫向進(jìn)給量。待工件上第一層金屬磨削完后，砂輪重新作一次垂直進(jìn)給，再按上述過程磨削第二層金屬，直至達(dá)到所需的尺寸為止。磨削示意圖如圖6（a）所示。深度磨削法一般深度磨削法砂輪只作兩次垂直進(jìn)給，第一次垂直進(jìn)給量等于粗磨的全部余量，當(dāng)工作臺縱向行程終了時，將砂輪或工作沿砂輪主軸軸線方向橫向移動3/4～4/5的砂輪寬度，直到工件整個表面的粗磨余量全部磨完為止。第二次垂直進(jìn)給量等于精磨余量，其磨削過程與橫向磨削相同，如6（b）所示。四、常用磨削加工方法階梯磨削法

階梯磨削法是根據(jù)工件磨削余量的大小，將砂輪修整成階梯形狀，使其在一次垂直進(jìn)給中磨去全部余量，如圖6（c）所示。圖6磨削示意圖四、常用磨削加工方法④磨削用量的選擇根據(jù)加工方法、磨削性質(zhì)、工件材料等因素來選擇磨削用量砂輪的圓周速度砂輪的圓周速度不宜過高或過低，過高會引起砂輪的碎裂，過低會影響加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。一般選擇范圍如表4所示。磨削形式被磨工件材料粗磨/（m/min）粗磨/（m/min）周面磨削灰鑄鐵鋼20～2222～2522～2525～30端面磨削灰鑄鐵鋼15～1818～2018～2020～25表6-4砂輪圓周速度的選擇四、常用磨削加工方法工作臺縱進(jìn)給速度當(dāng)工作臺為矩形時，縱向進(jìn)給量選1～12m/min；當(dāng)工作臺為圓形時，其速度選為7～30m/min。砂輪的垂直進(jìn)給量磨削中，應(yīng)根據(jù)橫向進(jìn)給量選擇砂輪的垂直進(jìn)給量。橫向進(jìn)給量大時，垂直進(jìn)給量應(yīng)小些，以免影響砂輪和機(jī)床的壽命以及加工精度；橫向進(jìn)給量小時，則垂直進(jìn)給量可適當(dāng)增大。一般粗磨時，垂直進(jìn)給量為0.015～0.05mm；精磨時為0.005～0.01mm。（2）磨垂直面垂直面是指那些與主要基面垂直的平面。磨削垂直面的關(guān)鍵問題是采用何種裝夾方法，以達(dá)到相鄰之間的垂直度要求。幾種典型的磨垂直面方法簡介如下：a.用精密平口鉗裝夾工件

磨小型垂直面，特別是非磁性材料工件時，通常采用此種方法裝夾工件。這種磨削方法較簡便，生產(chǎn)率高，且能保證工件的加工精度，如圖7所示。圖7精密平口鉗1—固定鉗口2—活動鉗口3—凸臺4—螺桿5—平口鉗體四、常用磨削加工方法b.用精密角鐵裝夾工件這種安裝方法能達(dá)到較高的磨削精度。磨削時，工件以精加工過的面貼緊在角鐵的垂直面上，用壓板和螺釘夾緊，并用百分表校正后進(jìn)行加工。此種方法雖裝夾較煩，但可以獲得較高的垂直精度，通常適用于制造工夾具的裝夾，如圖8所示。圖8精密角鐵四、常用磨削加工方法c.用導(dǎo)磁角鐵裝夾工件加工時將工件的側(cè)面吸貼在導(dǎo)磁角鐵的側(cè)面上，此種加工方法能得到較高的垂直度，如圖9所示。圖6-9導(dǎo)磁角鐵1-純鐵；2-黃銅片；3-螺栓四、常用磨削加工方法（3）磨斜面常用的斜面磨削方法有以下三種。a.用正弦規(guī)和精密角鐵裝夾工件磨斜面正弦規(guī)是一種精密量具，使用時，根據(jù)所磨工件斜面的角度，算出需要墊入的塊規(guī)高度，如圖10所示。圖10正弦規(guī)和精密角鐵四、常用磨削加工方法b.用正弦精密平口鉗或正弦電磁吸盤裝夾工件磨斜面正弦精密平口鉗的最大傾斜角度為45o，而正弦電磁吸盤是用電磁吸盤代替了正弦精密平口鉗中的平口鉗，它的最大回轉(zhuǎn)角度也是45o。一般可用于磨削厚度較薄的工件，如圖11所示。圖11正弦精密平口鉗和正弦電磁吸盤c.用導(dǎo)磁V形鐵裝夾工件磨斜面導(dǎo)磁V型鐵的結(jié)構(gòu)和使用原理與導(dǎo)磁角鐵相同。這種導(dǎo)磁V形鐵所能磨削的工件傾斜角不能調(diào)整，因而適用于批量生產(chǎn)，如圖12所示。圖12導(dǎo)磁V形鐵裝夾四、常用磨削加工方法2、磨削外圓外圓磨削可以在普通外圓磨床或萬能外圓磨床上進(jìn)行，外徑較小的短軸也可在無心磨床上進(jìn)行磨削。外圓磨削包括磨外圓柱面、外圓錐面和臺肩面等。經(jīng)外圓磨削后的工件表面粗糙度一般能達(dá)到Ra1.25～0.32μm，加工精度為IT7、IT6。①砂輪的選擇 外圓磨削砂輪的選擇必須考慮工件的加工精度、磨削性能、磨削力、磨削熱等因素。一般選擇中等組織的平形砂輪，而砂輪尺寸則按機(jī)床規(guī)格選用。四、常用磨削加工方法②工件的裝夾 a.用前、后頂尖裝夾工件如圖13所示是外圓磨削中最常用的裝夾方法。裝夾時，利用工件兩端的頂尖孔，把工件支承在磨床的頭架及尾座頂尖間，這種裝夾方法的特點是裝夾迅速方便，加工精度高。 b.用三爪卡盤或四爪卡盤裝夾工件三爪卡盤適用于裝夾沒有中心孔的工件，而四爪卡盤特別適用于夾持表面不規(guī)則的工件。圖13前、后頂尖裝夾工件1—工件；2—頭架頂尖；3—尾頂尖；4—尾座；5—頭架；6—拔盤；7—拔桿；8—夾頭四、常用磨削加工方法c.利用心軸裝夾工件心軸裝夾適用于磨削套類零件的外圓，常用心軸有以下幾種：

小錐度心軸如圖14所示。

臺肩心軸如圖15所示。

可脹心軸如圖16所示。圖14小錐度心軸圖15臺肩心軸1—心軸；2—工件；3—C型墊圈；4—螺母圖16可脹心軸1—磨床頭架主軸；2—筒夾；3—工件；4—錐套；5—螺釘四、常用磨削加工方法③外圓的一般磨削方法a.縱磨法磨削時，工件在主軸帶動下作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并隨工作臺一起作縱向移動，當(dāng)一次縱向行程或往復(fù)行程結(jié)束時，砂輪需按要求的磨削深度再作一次橫向進(jìn)給，這樣就能使工件上的磨削余量不斷被切除，如圖17所示。磨削特點是：精度高、表面粗糙度值小、生產(chǎn)效率低。適用于單件小批量生產(chǎn)及零件的精磨。圖17縱磨法四、常用磨削加工方法b.橫磨法（切入磨法）磨削時，工件只需與砂輪作同向轉(zhuǎn)動（圓周進(jìn)給），而砂輪除高速旋轉(zhuǎn)外，還需根據(jù)工件加工余量作緩慢連續(xù)的橫向切入，直到加工余量全部被切除為止。磨削特點是：磨削效率高，磨削長度較短，磨削較困難，如圖18所示。橫磨法適用于批量生產(chǎn)，磨削剛性好的工件上較短的外圓表面。圖18橫磨法四、常用磨削加工方法c.綜合磨削法綜合磨削法是橫磨法和縱磨法的綜合應(yīng)用，即先用橫磨法將工件分段粗磨，相鄰兩段間有一定量的重疊，各段留精磨余量，然后用縱磨法進(jìn)行精磨，如圖19所示。這種磨削方法既保證了精度和表面粗糙度，又提高了磨削效率。圖19綜合磨削法四、常用磨削加工方法④磨削內(nèi)圓內(nèi)圓磨床用于磨削內(nèi)圓柱孔（通孔、盲孔、階梯孔和斷續(xù)表面的孔等）和內(nèi)圓錐孔，其磨削方法有下列幾種,如圖20所示。a）普通內(nèi)圓磨削b）無心內(nèi)圓磨削c）行星內(nèi)圓磨削圖20內(nèi)圓磨削方式四、常用磨削加工方法

內(nèi)圓磨床的主要類型有普通內(nèi)圓磨床、無心內(nèi)圓磨床、行星式內(nèi)圓磨床和坐標(biāo)磨床等。一般機(jī)械制造廠中以普通內(nèi)圓磨床應(yīng)用最普遍。磨削時，根據(jù)工件形狀和尺寸不同，可采用縱磨法或切入磨法（見圖21a、b）。有些普通內(nèi)圓磨床上備有專門的端磨裝置，可在工件一次裝夾中磨削內(nèi)孔和端面（見圖21c、d），這樣不僅易于保證內(nèi)孔和端面的垂直度，而且生產(chǎn)率高。6-21普通內(nèi)圓磨床的磨削方法五、磨削加工注意事項1.合理安放工具、量具和工件，有利于縮短工作的輔助時間，提高生產(chǎn)率。2.正確使用設(shè)備及工、夾、量具，做好保養(yǎng)維護(hù)工作，定期更換潤滑油。3.看清圖樣，明確要求，規(guī)范操作，嚴(yán)格執(zhí)行成批生產(chǎn)的首檢制度。4.正確穿戴勞動防護(hù)用品。5.正確安裝砂輪，經(jīng)常檢查砂輪的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，及時調(diào)正砂輪的平衡。6.工作中，發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即停車，如是設(shè)備故障要及時報告，待機(jī)修人員排除故障、修復(fù)機(jī)床后方能重新操作。7.操作時必須精力集中，不得擅自離開工作崗位。8.做好交接班工作，通報機(jī)床運(yùn)行情況和加工的有關(guān)信息，并做好記錄。五、磨削加工注意事項六、典型零件的磨削加工圖22是一需磨削加工的工件圖樣，現(xiàn)將磨削加工的過程簡析如下。圖22六面體六、典型零件的磨削加工1、分析零件圖圖6-22所示零件為六面體，根據(jù)技術(shù)要求可知，其六個面均需磨削加工，而且互為基準(zhǔn)。圖中D面不僅要求與B、C面的垂直度誤差為0.01mm，而且與A面的平行度誤差也只有0.01mm；B面與E面、C面與F面的平行度誤差也應(yīng)在0.01mm以內(nèi)。磨削加工為制造本零件的最后一道工序。表6-5設(shè)備選用及工量刃具準(zhǔn)備表

序號名稱及說明數(shù)