磨床基礎(chǔ)知識(shí)

1、磨工基礎(chǔ)知識(shí)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(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、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(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)用范圍簡(jiǎn)表 6.6表6.6常用磨料代號(hào)、特性及適用范圍系名稱代號(hào)主要成分顯微硬度（HV）顏色特性適用范圍氧化 物 系棕剛玉AA

2、L 2 O 391-96%2200-2288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、硬青銅白鋼玉WAAL 2 O 397-99%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CSiC>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GCSiC>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 硬立方氮化硼CBN立方氮化硼8000-9000黑色硬度僅次于

3、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、咼合金鋼等難加 工材料磨料人造金剛石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、陶瓷等咼硬度材 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(duì)于顆粒尺寸大 于40 ym的磨料，稱為磨粒。用篩選法分級(jí)，粒度號(hào)以磨粒通過(guò)的篩網(wǎng)上每英 寸長(zhǎng)度內(nèi)的孔眼數(shù)來(lái)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 40 ym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表示微粉的實(shí)際尺寸

4、為20 ym。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6.7。表6.7磨料粒度的選用粒度號(hào)顆粒尺寸范圍/ y m適用范圍粒度號(hào)顆粒尺寸范圍/ y m適用范圍12-362000-1600500-400粗磨、荒磨、 切斷鋼坯、打 磨毛刺W40-W240-28020-14精磨、超精磨、 螺紋磨、珩磨46-80400-315200-160粗磨、半精磨、精磨W14-W114-10010-7精

5、磨、精細(xì)磨、 超精磨、鏡面 磨100-280165-12550-40精磨、成型磨、 刀具刃磨、珩 磨W7-W3.57-5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(qiáng)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(jiàn)表6.8。表6.8常用結(jié)合劑的種類、性能及適用范圍種類代號(hào)性能用途一: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 v<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v>50m/s的高速磨

6、削，可制 成薄片砂輪，用于磨槽、切割等橡膠R強(qiáng)度和彈性更咼、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，表示砂輪容易脫落。砂輪的硬度等級(jí)見(jiàn)表6.9。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)Td JeFGH1 JKLMNPQRS TR 1表6.9砂輪的硬度等級(jí)及代號(hào)砂輪的硬度與磨料的硬度是完全不同的兩個(gè)

7、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(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、 成型磨削時(shí)，應(yīng)選用硬一些的砂輪，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

8、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0-14號(hào)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6.10。表6.10砂輪組織分類組織號(hào)01234567891011121314磨粒率%6260 5)8 5(5 545250 48 46j444240383634類別緊密中等疏松應(yīng)用精磨、成型磨淬火工件、刀具r韌性大和硬度低的金屬"1(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.

9、11。表6.11常用砂輪形狀、代號(hào)和用途It號(hào)荷圉主養(yǎng)用逾平行砂輪1 : M外IH豊用閱1® .平.匚貝41L " ；| ! L1 12訶i h1堆謹(jǐn)平曲111 -J刃膺刀耳，廨導(dǎo)軌爍聒1弓砂輪-歆蚪迪砂輪4Ll 1 - J6-. / IP.:翳平而，內(nèi)國(guó).刃翳刀具(7)磨具標(biāo)記磨具標(biāo)記的書(shū)寫(xiě)順序是：形狀代號(hào)、尺寸、磨料、粒度號(hào)、硬度、組織號(hào)、 結(jié)合劑和允許的最高線速度。例如：砂輪的標(biāo)記為P400X 40 X 127WA 60 L 5V35JJJJJJ平行砂輪外徑X厚度X孔徑磨料粒度硬度組織號(hào)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

10、裝砂輪應(yīng)特別注意。因?yàn)樯秸撛诟咚傩D(zhuǎn)條件下工作，在使用前 必須仔細(xì)檢查：1、核對(duì)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(pán)的配合間隙適當(dāng)，避免過(guò)大或過(guò)小。配合面清潔，沒(méi)有雜物。3、砂輪的卡盤(pán)應(yīng)左右對(duì)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(pán)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(pán)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(dòng)砂輪不產(chǎn) 生滑動(dòng)為宜，不宜過(guò)緊。當(dāng)用多個(gè)螺栓緊固大卡

11、盤(pán)時(shí)，應(yīng)按對(duì)角線成對(duì)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(pán)只能用標(biāo)準(zhǔn)板手，禁止用接長(zhǎng)扳手或用敲打辦法加大擰緊力。其檢查方法是目測(cè)和音響檢查：1、目測(cè)檢查是直接用肉眼或借助其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(yàn)，主要針對(duì)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(shuō)明有問(wèn)題。3、砂輪的回轉(zhuǎn)強(qiáng)度檢驗(yàn)。對(duì)同種型號(hào)一批砂輪應(yīng)進(jìn)行回轉(zhuǎn)強(qiáng)度抽驗(yàn)，未經(jīng)強(qiáng)度 檢驗(yàn)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(diǎn)：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

12、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(pán)中有異物、法蘭盤(pán)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(yùn)轉(zhuǎn)不平衡的砂輪平衡試驗(yàn)。調(diào)整砂 輪的平衡方法有動(dòng)平衡和靜平衡兩種方法。動(dòng)平衡法：該方法借助安裝在機(jī)床上的傳感器，直接顯示出旋轉(zhuǎn)時(shí)砂輪裝置的不平衡 量，通過(guò)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(jìn)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(gè)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

13、衡1-砂輪2-心軸3-法蘭盤(pán)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?yàn)樯拜喥胶饧苁菣z驗(yàn) 砂輪的一個(gè)工具，大家知道如果檢驗(yàn)工具失去精度，那么檢驗(yàn)出來(lái)的產(chǎn)品也就失 去了精度，所以很多企業(yè)都把砂輪平衡架用水平儀校正好后固定在一個(gè)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(shí)，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(huì)來(lái)回?cái)[動(dòng)，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(hào) 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

14、平衡架 上,以A點(diǎn)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(shuō)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(gè)側(cè)面和正面修整 后要取下來(lái)進(jìn)行第二次精平衡，第二次平衡 特別對(duì)高精度磨床有特別的要求，一般要達(dá)到使砂輪在圓周上八個(gè)點(diǎn)進(jìn)行平衡, 所以針對(duì)磨床操作人員來(lái)講，砂輪是否平衡好是檢驗(yàn)?zāi)ゴ膊僮魅藛T素質(zhì)最基本的 體現(xiàn)。三、砂輪的磨削過(guò)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。B）b)c)磨削時(shí)各個(gè)磨粒表現(xiàn)出來(lái)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(kāi)始接觸工件時(shí)，由

15、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(jìn)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(guò)程，其本 質(zhì)與刀具切削金屬的過(guò)程相同（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(shí)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

16、用（如圖c）。即使比較鋒利且凸出的單個(gè)磨粒，其切削過(guò)程大致也可分為三個(gè)階段（如下圖所示）。在第一階段，磨粒從工件表面滑擦而過(guò)，只有彈性變形而無(wú)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(guò)程實(shí)際上是無(wú)數(shù)磨粒對(duì)工件表面進(jìn)行錯(cuò)綜復(fù)雜的切削、刻劃、滑擦 三種作用的綜合過(guò)程。一般地說(shuō)，粗磨時(shí)以切削作用為主；精磨時(shí)既有切削作用， 也有摩擦拋光作用；超精磨和鏡面磨削時(shí)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(guò)程，稱為砂輪的修整。當(dāng)砂輪在使用一段時(shí)間后，砂輪工

17、作表面就會(huì)在磨削過(guò)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(shí)，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(shí)，砂輪與工件之間會(huì)產(chǎn)生打滑現(xiàn)象， 并可能引起 振動(dòng)和出現(xiàn)噪音，使磨削效率下降，表面粗糙度變差。同時(shí)由于磨削力及磨削熱 的增加，會(huì)引起工件變形和影響磨削精度，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使磨削表面出現(xiàn)燒傷和細(xì) 小裂紋，所以這就需要對(duì)砂輪工作表面進(jìn)行修整。1金剛石刀車(chē)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(shí)砂輪磨粒碰到金剛石堅(jiān)硬的尖角，就會(huì)破 裂形成微刃。這種方法是目前被廣泛使用的

18、一種。在使用金剛石刀修整砂輪時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)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(shí)，可選0.25克拉的金剛石；砂輪直徑為© 300 -© 400mm時(shí)， 可選用 0.5-1 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(shí)要不間斷的進(jìn)行冷卻，以免金剛石碎裂。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1-2m m,且裝夾要牢固，防止金剛石振動(dòng)或扎入砂輪；4）、必須根據(jù)加工要求選擇修整余量。 粗休時(shí)， 可以增大吃刀量和縱向進(jìn)給 速度；精修時(shí)則相反。一般要做 2-3 次吃刀，然后在無(wú)吃刀量的情況下進(jìn)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(qiáng)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