1、第一章磨削加工的基本知識培訓學習目標1. 磨削用量包括那幾個基本參數？如何計算砂輪圓周速度、工件圓周速度？2. 試述切削液的作用、種類及特點。3. 砂輪由哪三要素構成？4. 如何選擇砂輪硬度？5. 如何選擇砂輪粒度？6. 引起砂輪不平衡的原因是什么？試述平衡砂輪的目的和方法。一、磨床的基本知識1. 磨床工作在制造業中的地位磨削是一種比較精密的金屬加工方法，經過磨削的零件有很高的精度和很小的表面粗糙度值。目前用高精度外圓磨床磨削的外圓表面，其圓度公差可達到 0.001mm左右，相當于一個人頭發絲粗細的1/70或更小；其表面粗糙度值達到Ra0.025um,表面光滑似鏡。在現代制造業中，磨削技術占有

2、重要的地位。一個國家的磨削水平，在一定程度上反映 了該國的機械制造工藝水平。隨著機械產品質量的不斷提高，磨削工藝也不斷發展和完善。2. 普通磨床簡介以常用的萬能外圓磨床為例，磨床主要由床身、工作臺、頭架、尾座、砂輪架和內圓磨 具等部件組成。見圖1。磨床還包括液壓系統。1319161610（1）床身：磨床的支承。（2） 頭架：安裝與夾持工件，帶動工件旋轉，可在水平面內逆時針轉90;（3）內圓磨具：支承磨內孔的砂輪主軸。（4） 砂輪架：支承并傳動砂輪主軸旋轉，可在水平面土30范圍內轉動；（5）尾坐：與頭架一起支承工件；（6）滑鞍與橫進給機構：通過進給機構帶動滑鞍上的砂輪架實現橫向進給；（7）橫向進

3、給手輪（8） 工作臺：a.上工作臺：上面裝有頭架與尾坐；b.下工作臺：上工作臺可繞下工作 臺在水平面轉土 10 角度。3. 磨床的型號磨床的種類很多，按 GB/T15375-1994磨床的類、組、系劃分表，將我國的磨床品種分為三個分類。一般磨床為第一類，用字母M表示，讀作“磨”。超精加工機床、拋光機床、砂帶拋光機為第二類，用2M表示。軸承套圈、滾球、葉片磨床為第三類，用3M表示。齒輪磨床和螺紋磨床分別用 Y和S表示，讀作“牙”和“絲”。第一類磨床按加工不同分為一下幾組：0儀表磨床；1 外圓磨床（如 M1432A MBS1332A MM1420 M1020 MG10200等）；2-內圓磨床（如

4、M2110A MGD211等）；3砂輪機；4研磨機、珩磨機；5導軌磨床；6刀具刃磨床（M6025A M6110等）；7 平面及端面磨床（如 M7120A MG7132 M7332A M7475B等）；8曲軸、凸輪軸、花鍵軸及軋輥軸磨床（如 M8240A M8312 M8612A MG8425 等）；9工具磨床（如 MK9017 MG9019等）。型號還指明機床主要規格參數。一般以內、外圓磨床上加工的最大直徑尺寸或平面磨床工作臺面寬度（或直徑）的 1/10表示；曲軸磨床則表示最大回轉直徑的1/10 ;無心磨床則表示基本參數本身（如 M1080表示最大磨削直徑為 80mm 。應當注意，外圓磨床的主

5、要參數代號與無心外圓磨床不同。磨床的通用特性代號位于型號第二位（如表1-1 ），如型號MB1432A中的B表示半自動萬能外圓磨床。磨床結構性能的重大改進用順序A、B C表示，加在型號的末尾。現以一數控高精度外圓磨床的型號說明磨床型號的表示方法。其最大磨削直徑為200mm經第一次改進設計。M G K 1320 A機床類別代號磨床類）1I特性代號f高蓿度、數控1 姐代號（外同磨床俎）系代號（外圓磨床j 主參數代號（垠大磨削直徑為200佃） 重犬結構改進順序號（經第一次改進設計）常用的磨床型號含義如下：M1432B表示萬能外圓磨床，最大磨削直徑為320mm經第二次重大結構改進；MM1420表示精密萬

6、能外圓磨床，最大磨削直徑為200mmMBS1332A表示半自動高速外圓磨床，最大磨削直徑為320mm經第一次重大結構改進。MG1432A表示高精度萬能外圓磨床，最大磨削直徑為320mm經第一次結構改進。M1080表示無心外圓磨床，最大磨削直徑為80mmM2110表示內圓磨床，最大磨削孔徑為110mmM7120A表示臥軸矩臺平面磨床，工作臺寬度為200mm經第一次重大結構改進；M7475B表示立軸圓臺平面磨床，工作臺直徑為750mm經第二次重大結構改進；M6025A表示萬能工具磨床，最大回轉直徑為250mm經第一次重大結構改進；S7332表示螺紋磨床，最大工件直徑為320mm4. 磨床的潤滑和保

7、養1. 磨床的潤滑良好的保養和潤滑有利于延長磨床的使用壽命，保持磨床的精度和可靠性。潤滑的目的是減小磨床摩擦面和機構傳動副的磨損，并提高機構工作的靈敏度。如磨床主軸的動壓軸承，其砂輪架油池每三個月更換一次精密主軸油，常用的潤滑油為N2主軸油、N5主軸油兩種。主軸的油膜對潤滑油有很高的要求，故不能用錯油，有些高精度磨床的主軸動壓軸承采用汽輪機油與煤油配置而成。磨床工作臺縱向導軌、 砂輪架橫向導軌用潤滑油是全損耗系統用油，如L-AN46、I-AN32、L-AN68。內圓磨具滾動軸承， 500h更換一次潤滑油，如 3號 鋰基潤滑脂，3號鈣基潤滑脂。其它需采用滴油潤滑的各潤滑點如尾座套筒注油孔、橫向進

8、 給手輪潤滑油杯、工作臺縱向手輪潤滑杯等都需注入全損耗系統用油。2. 磨床的保養磨床的日常保養很重要， 要正常操作磨床，防止產生磨床故障或損害機床，降低機床精度。機床保養九項要點：1 ）合理操作磨床，不損害磨床部件、機械結構。2）工作前后須清理機床，檢查磨床部件、機械結構、液壓系統、冷卻系統是否正常，并及時修理排除磨床故障。3）在工作臺上調整頭架、尾座位置時，須擦凈其聯接面，并涂潤滑油后移動頭架或尾座。保護工作臺、頭架、尾座聯接間的有關機床精度。4）人工潤滑的部位應按規定的油類加注，并保證一定的油面高度。5）定期沖洗冷卻系統，合理更換切削液。處理廢切削液應符合環保要求。6） 高速滾動軸承的溫升

9、應低于60 C。7）不同精度等級和參數的磨床與加工工件的精度和尺寸參數相對應，以保護機床精度。8）磨床敞開的滑動面和機械機構須涂油防銹。9）不碰撞或拉毛機床工作面的部件。磨床運轉500h后，需進行一次一級保養，一級保養工作以操作人員為主，維修人員配合進 行。一級保養常用工具有一字槽螺釘旋具、十字槽螺釘旋具、活扳手、呆扳手、內六角扳手、整體扳手、成套套筒扳手、鎖緊扳手等。一級保養的操作步驟：1）切斷電源，搖動手輪使砂輪架退后至較后位置，推動頭架、尾座至工作臺兩端。2）清掃機床鐵屑較多的部位，如水槽、切屑液箱、防護罩殼等。3）用柴油清洗頭架主軸、尾座套筒、液壓泵過濾器等。4）在機修人員配合指導下，

10、檢查砂輪架及床身油池內的油質情況，油路工作情況等，并根據實際情況調換或補充潤滑油和液壓油。5）在維修電工的配合指導下，進行電氣檢查和保養。6）進行機床油漆表面的保養，按從上到下，從后到前，從左到右的順序進行，如有油痕可 以用去污粉或堿水清洗。7）進行附件的清潔保養。8）補齊所缺少的零部件。9）調整機床，如調整砂輪架主軸，頭架主軸的間隙等。10）裝好防護罩殼、蓋板。二、磨削加工的特點及磨削過程1磨削加工的特點1）砂輪是由磨料和結合劑粘結而成的的磨料工具（磨具）。磨粒材料（簡稱磨料）時一種 具有極高硬度的非金屬晶體，其硬度大于經熱處理后的鋼材的硬度，具有極高的可加工性。因此砂輪不但可以磨削銅、鋁、

11、鋼、鑄鐵等材料，而且還可以磨削硬度很高的材料。2） 砂輪是一種特殊的多刃磨削工具。砂輪在磨削時，除了切除極細的小金屬外，磨粒還對工件表面擠壓和摩擦，在磨削區域的磨削溫度高達400-1000 C。3）磨削加工能獲得極高的加工精度和極低的表面粗糙度值。每顆磨粒切去切削厚度很薄，一般只有幾微米， 一般精度可達IT6級IT7級，表面粗糙度可達 Ra0.08卩mRa0.05卩m精 度磨削可達到更高，故磨削常用在精加工工序。4） 磨削作為機械加工的精加工工藝，是工件經過粗加工后， 只切除工件表層極薄的金屬層，最終達到工件的加工精度和表面粗糙度要求。磨削時吃刀量是很小的。5）一般磨削加工的金屬切除效率較低，

12、生產效率較低，高速磨削，強力磨削則有較高的金屬切除率，特別是高速磨削的推廣具有重要意義。6）砂輪在磨削時還具有自銳性。磨粒具有一定的脆性。在磨削力的作用下會破裂，從而更新其切削力，稱為砂輪的“自銳作用”。7）砂輪的工作表面須經過修整，才能形成合適的微刃進行磨削加工。2.磨削過程及磨削力、磨削熱（1 ）磨削過程磨削加工的實質是工件被磨削的金屬表層在無數磨粒的瞬間擠壓、刻劃、切削、摩擦拋光作用下進行的。磨削瞬間起切削作用的磨粒的磨削過程可分為四個階段：砂輪表面的磨粒與工件材料接觸為彈性變形的第一階段；磨粒繼續切入工件，工件進入塑性變形的第二階段；材料的晶粒發生滑移，使塑性變形不斷增大，當磨削力達到

13、工件的強度極限時被磨削層材料 產生擠裂，進入第三階段；最后被切離。磨削過程表現為力和熱的作用。（2）磨削力磨削力時磨削加工時， 工件材料抵抗砂輪磨削所產生的阻力。磨削力在空間可分為三個 分力:1）切削力Fc總切削力在主運動方向上的正投影。2 ）被方向力Fp總切削力在垂直于進給運動方向上的分力。磨削時要特別注意被向力對加工精度的影響。3 ）進給力Ff總切削力在進給運動方向上的正投影。（3）磨削熱磨削熱是在磨削過程中，由于被磨削材料層的變形、分離及砂輪與被加工材料間的摩擦 而產生的熱。磨削熱較大，熱量傳入砂輪、磨削、工件或被切削液帶走。然而砂輪是熱的不 良導體，因此幾乎80%的熱量傳入工件和磨屑，

14、并使磨屑燃燒。磨削區域的高溫會引起工件 的熱變形，從而影響加工精度。嚴重的會產生工件表面灼傷、裂紋等弊病，因此磨削時應特 別注意對工件的冷卻和減小磨削熱，以減小工件的熱變形，防止產生工件表面灼傷和裂紋。三、磨削用量的概念1. 磨削的基本運動磨削的運動分主運動和進給運動兩種。1）外圓磨削的進給運動為工件的圓周進給運動、工件的縱向進給運動和砂輪的橫向吃刀運動。2）內圓磨削的進給運動與外圓磨削相同。3）平面磨削的進給運動為工件的縱向（往復）進給運動，砂輪或工件的橫向進給運動和砂 輪的垂直吃刀運動。2. 磨削用量磨削用量來表示磨削加工中主運動及進給運動參數的速度或數量。磨削主運動的磨削用量為砂輪圓周速

15、度，磨削進給量有些區別。外圓磨削的磨削用量包括：砂輪圓周速度Vs、工件圓周速度Vw縱向進給量f、被吃刀量apo四、砂輪1.砂輪的結構磨具（abrasive grinding tools）:分砂輪、油石、磨頭、砂瓦、砂布、砂紙、砂帶、研磨膏等6類。砂輪是特殊的刀具，又稱磨具，其制造過程也較復雜。他是由一種 用結合劑把磨粒粘結起來，經壓坯、干燥、焙燒及修整而成的，具有很多氣孔、用磨粒進 行切削的固結磨具。磨粒以其露在表面部分的尖角作為切削刃。砂輪的特性主要由磨料、 粒度、結合劑、硬度、組織及形狀尺寸等因素所決定。1）.磨料磨料是制造磨具的主要原料，直接擔負著切削工作。目前常用的磨料有棕剛玉（A）、

16、白剛玉（WA）、黑碳化硅（C）和綠碳化硅（GC）等。棕剛玉：用于加工硬度較低的塑性材料，如中、低碳鋼和低合金鋼等；白剛玉：用于加工硬度較高的塑性材料，如高碳鋼、高速鋼和淬硬鋼等；黑碳化硅：用于加工硬度較低的脆性材料，如鑄鐵、鑄銅等；綠碳化硅：用于加工高硬度的脆性材料，如硬質合金、寶石、陶瓷和玻璃等。2）.粒度粒度是指磨料顆粒的尺寸，其大小用粒度號表示。國標規定了磨料和微粉兩種粒度號。一般說，粗磨選用較粗的磨料（粒度號較小），精磨選用較細的磨料（粒度號較大）；微 粉多用于研磨等精密加工和超精密加工。3）.結合劑結合劑的作用是將磨料粘合成具有一定強度和形狀的砂輪。砂輪的強度、抗沖擊性、 耐熱性及抗

17、腐蝕能力，主要取決于結合劑的性能。常用的結合劑有陶瓷結合劑 （V）、樹脂結合劑（B）、橡膠結合劑（R）和金屬結合劑（M） 等。陶瓷結合劑：應用最廣，適用于外圓、內圓、平面、無心磨削和成形磨削的砂輪等；樹脂結合劑：適用于切斷和開槽的薄片砂輪及高速磨削砂輪；橡膠結合劑：適用于無心磨削導輪、拋光砂輪；金屬結合劑：適用于金剛石砂輪等。4）.硬度磨具的硬度是指磨具在外力作用下磨粒脫落的難易程度（又稱結合度）。磨具的硬度反映結合劑固結磨粒的牢固程度，磨粒難脫落叫硬度高，反之叫硬度低。國標中對磨具硬度規定了 16個級別：D, E, F（超軟）；G, H, J（軟）；K, L（中軟）；M, N（中）；P, Q

18、 R（中硬）；S, T（硬）；Y（超硬）。普通磨削常用 G- N級硬度的砂輪。5）.組織磨具的組織指磨具中磨粒、結合劑、氣孔三者體積的比例關系，以磨粒率（磨粒占磨具體積的百分率）表示磨具的組織號。磨料所占的體積比例越大，砂輪的組織越緊密；反 之，組織越疏松。國標中規定了 15個組織號：0, 1, 2,，13, 14。0號組織最緊密，磨粒率最高； 14號組織最疏松，磨粒率最低。普通磨削常用47號組織的砂輪。6）.形狀與尺寸根據機床類型和加工需要，將磨具制成各種標準的形狀和尺寸。7）.最高工作速度砂輪高速旋轉時，砂輪上任意一部分都受到很大的離心作用，如果砂輪沒有足夠的回轉強度，砂輪就會爆裂而引起嚴

19、重事故。砂輪上的離心力與砂輪的線速度的平方成正 比,所以當砂輪的線速度增大到一定數值時，離心力就會超過砂輪回轉速度所允許的范圍，砂輪就要爆裂。砂輪的最大工作線速度，必須標注在砂輪上，以防止使用時發 生事故。（3）砂輪的代號根據普通磨具標準 GB/T2485-1994規定，砂輪（普通磨具）各特性參數以代號形式表 示，依次序是：砂輪形狀、尺寸、磨料、粒度、硬度、組織、結合劑、最高工作速度。（4）砂輪的選擇1）.磨料的選擇按工件材料及其熱處理的方法選擇，使磨料本身的硬度與工件材料的硬度相對應。一般的選擇原則是：工件材料為一般鋼材，可選用棕剛玉；工件材料為淬火鋼、高速工具鋼，可 選用白剛玉或烙剛玉；

20、工件材料為硬質合金， 則可選用人造金剛石或綠色碳化硅；工件材料為鑄鐵、黃銅則選用黑色碳化硅。2 ）.粒度的選擇按工件表面粗糙度和加工精度選擇。細粒度的砂輪可磨出細的表面；粗粒度則相反， 但由于其顆粒粗大，砂輪的磨削效率高，一般常用的粒度是F46-F80。粗磨時選用粗粒度砂輪，精磨時選用精粒度砂輪。3）.砂輪硬度的選擇砂輪硬度時衡量砂輪“自銳性”的指標。磨削過程中，磨粒逐漸由銳利而變鈍。磨硬 材料時，砂輪容易鈍化，應選用軟砂輪，以使砂輪銳利；磨軟材料時，砂輪不易鈍化，應選 用硬砂輪，以避免磨粒過早脫落損耗；磨削特別軟而韌的材料時，砂輪易堵塞，可使用較軟的砂輪。（5）砂輪的安裝砂輪安裝前首先要鑒別

21、其外觀，常用的陶瓷砂輪是脆性體，受損傷的砂輪不能使用。 砂輪的裂紋可用響聲法檢測。砂輪一般用法蘭盤安裝。法蘭盤主要由法蘭底盤1、法蘭盤2、襯墊3,內六角螺釘4等組成。砂輪的孔徑與法蘭盤軸頸部分應有0.1-0.2mm的安裝間隙。如砂輪孔徑與法蘭盤軸頸配合過緊，可用刮刀均勻修刮砂輪內孔；如配合間隙太大則砂輪盤的中心與法蘭盤的中心會產生安裝偏心，增大砂輪的不平衡量。為此，可在法蘭軸頸的的周圍墊上一層紙片，以減小安裝偏心；如果砂輪孔徑與法蘭軸徑相差太多，就應從新配置法蘭盤。法蘭盤的支撐平面應平整且外徑尺寸相等，安裝時在法蘭盤端面和砂輪之間，應墊上1-2mm厚的塑性材料制成的襯墊，襯墊的直徑比法蘭盤外徑

22、稍微大一些。安裝以后，砂輪應作兩次平衡， 在精平衡前砂輪需作整形修整。從磨床主軸上拆卸法輪盤時使用套筒扳手和撥頭。（6）砂輪的平衡砂輪的平衡程度是磨削主要性能指標之一，砂輪的不平衡是指砂輪的重心與旋轉重心不合，即由不平衡質量偏離旋轉中心所致。例如不平衡量為1500g cm的砂輪在轉速達到1670gcm時，其離心力可達4602巨大的離心力將迫使砂輪震動，使工件表面產生多角形的波紋，同時附加壓力會加速主軸磨損。當離心力大于砂輪強度時則會引起砂輪爆裂。砂輪不平衡的原因是砂輪本身不平衡和砂輪安裝所造成的不平衡所致。靜平衡的步驟如下：1）調整平衡架導柱面水平位置。2）安裝平衡心軸。3）找出不平衡位置。4

23、）裝平衡塊。5）求各點的平衡位置。（7）砂輪的修整砂輪磨鈍的形式有以下三種：1 ）磨粒的鈍化2 ）磨粒急劇且且不均勻的脫落3 ）砂輪的粘嵌和堵塞砂輪在工作一段時間以后，砂輪的工作表面會發生鈍化。若繼續磨削，將加劇砂輪與工件表 面之間的摩擦，工件會產生燒傷或震動波紋，是磨削效率降低，也影響加工的表面粗糙度， 因此應選擇適當的時間及時修整砂輪。砂輪磨鈍的過程：磨削過程中，可將砂輪表面微刃的鈍化過程劃分為初期、正常、急劇三個階段。在初級階段，微刃表面殘留的毛刺不斷脫落劃傷工件表面；正常階段，微刃表面的毛刺已消失，微刃為正常的切削狀態且逐步鈍化，這是最佳的磨削階段， 工件的精磨應在此階段內完成；當微刃

24、銳角已完全消失，磨削時發出噪聲，即為急劇鈍化階段。除磨粒磨鈍外，通常磨削時還伴有砂輪的堵塞，特別是在磨削鑄鐵材料時，磨屑堵滿砂輪的網狀空隙中，使砂輪磨鈍。(8 )修整砂輪的方法1 )金剛鉆筆車削法金剛鉆筆是將大顆粒的金剛鉆鑲焊在特制刀桿上制成的，金剛鉆的尖端研成$ =70-80 的尖角。修整時將金剛鉆筆安裝在修整座上，車削砂輪表面。2) 其它工具介紹，金剛石筆是由顆粒較小的碎粒金剛石或金剛粉用結合力強的合金結合而 成的。金剛石筆分層狀、鏈狀、粉狀三種。滾輪式割刀是由多片滲碳淬火鋼的金屬圓片裝在 刀柄上制成，常用于整形粗修整。 金剛石滾輪磨削法修整裝置主要由傳動裝置和金剛石滾輪 組成。金剛石滾輪

25、一般用電鍍法制造而成。五、切削液1. 切削液的作用切削液主要用來降低磨削熱和減少磨削過程中工件與砂輪之間的摩擦。切削液主要有 以下作用：(1) 冷卻作用(2) 潤滑作用(3) 清洗作用(4) 防銹作用2. 切削液的種類切削液分為水溶液和油類兩大類。常用的水溶性液有乳化液和合成液兩種。常用的油類為全損耗系統用油和煤油。水溶液以水為主要成分，水的冷卻作用很好，但以使機床和工件 銹蝕。油類的潤滑和防銹作用好，常用于螺紋及齒輪磨床的加工中，油類的冷卻性較差，會 產生油霧。3. 切削液的正確使用1) 切削液應該直接澆注在砂輪與工件接觸的部位。2) 切削液流量應充足，并應均勻地噴射到整個砂輪磨削寬度上，并能達到冷卻效果。3) 切削液應有一定的壓力注入磨削區域，以達到良好的清洗作用，防止磨屑在磨削區 域堵塞砂輪表面。4）合理配置擋水板，防止切削液飛濺出磨床。5）水箱中切削液要保持一定的液面高度。6）切削液應經常保持清潔，盡量減少切削液中磨屑和磨粒碎粒的含量，變質的切削液要及時更換，超精密磨削時可以