外圓表面的磨削加工

1、用磨具以較高的線速度對工件表面進(jìn)行加工的方法稱為磨削。磨削加工是一種多刀多刃的高速切削方法，它適用于零件精加工和硬表面的加工。磨削的工藝范圍很廣，可以劃分為粗磨、精磨、細(xì)磨及鏡面磨。磨削加工采用的磨具(或磨料)具有顆粒小,硬度高,耐熱性好等特點(diǎn),因此可以加工較硬的金屬材料和非金屬材料,如淬硬鋼、硬質(zhì)合金刀具、陶瓷等；加工過程中同時(shí)參與切削運(yùn)動(dòng)的顆粒多，能切除極薄極細(xì)的切屑，因而加工精度高，表面粗糙度值小。磨削加工作為一種精加工方法，在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。目前，由于強(qiáng)力磨削的發(fā)展，也可以直接將毛坯磨削到所需要的尺寸和精度，從而獲得了較高的生產(chǎn)率。1.砂輪的特性與選擇砂輪是磨削加工中最主要的一類磨

2、具。砂輪是在磨料中加入結(jié)合劑，經(jīng)壓坯、干燥和培燒而制成的多孔體。由于磨料、結(jié)合劑及制造工藝等不同，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(jì)性有著重要影響。砂輪的特性主要是由磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織、形狀和尺寸等因素決定的。(1)  磨料 磨料是砂輪的主要組成成分，它應(yīng)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、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍見表1。(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40µm的磨料，稱為磨粒。用篩選法分級，粒度號以磨粒通

3、過的篩網(wǎng)上每英寸長度內(nèi)的孔眼數(shù)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40µm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后的數(shù)值代表微粉的實(shí)際尺寸。如W20表示微粉實(shí)際尺寸為20µm。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(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。粒度的選用見表2。表1 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

4、）顏色特性適用范圍氧化物系棕剛玉AAl2O3 9196%22002280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、硬青銅白剛玉WAAl2O39799%22002300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%28403320黑色帶光澤硬度高于剛玉，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%32803400綠色帶光澤硬度和脆性高于黑碳化硅，有良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性磨削硬質(zhì)合金、寶石、陶瓷、光學(xué)玻璃、不銹鋼高硬磨料立方氮化硼CBN立方氮化硼80009000黑色硬度僅次于金剛石，耐磨

5、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(jià)格昂貴磨削硬質(zhì)合金、寶石、陶瓷等高硬度材料表2 磨料粒度的選用粒度號顆粒尺寸范圍/µm適用范圍粒度號顆粒尺寸范圍/µm適用范圍123620001600 500400粗磨、荒磨、切斷鋼坯、打磨毛刺W40W204028 2014精磨 、超精磨 、螺紋磨、珩磨4680400315 200160粗磨、半精磨、精磨W14W101410 107精磨、精細(xì)磨、超精磨、鏡面磨100280165125 5040精磨、成形磨、刀具刃磨、珩磨W7W3.575 3.52.5

6、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、耐熱性及耐腐蝕性，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3。表3 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)用最廣，適用于35m/s的各種成形磨削、磨齒輪、磨螺紋等樹脂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50m/s的高速磨削，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(fèi)韌性和成形

7、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，表示磨粒容易脫落。砂輪的硬度等級見表4。表4 砂輪的硬度等級及代號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DEFGHJKLMNPQRSTY砂輪的硬度與磨料的硬度是兩個(gè)完全不同的概念。硬度相同的磨料可以制硬度成不同的砂輪，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

8、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。但對于有色金屬、橡膠、樹脂等軟材料磨削時(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、成形磨削時(shí)，應(yīng)選用硬一些砂輪，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014中間，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5。表5

9、砂輪組織分類組織號01234567891011121314磨粒率/%626058565452504846444240383634類別緊密中等梳松應(yīng)用精磨、成形磨淬火工件、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。常用砂輪名稱、形狀簡圖、代號和主要用途見表6。砂輪的特性均標(biāo)記在砂輪的側(cè)面上，其順序是：形狀代號、尺寸、磨料、粒度號、硬度、組織號、結(jié)合劑、線速度。例如：外徑300mm，厚度50mm，孔徑75mm，棕剛玉，粒度60，硬度L，5號組織，陶瓷結(jié)合劑，最高工作線速度35 m/s的平行砂輪，其標(biāo)記為：砂輪1-300×5

10、5×75-A60L5V-35m/s GB2484-94。2.外圓磨床的磨削方法外圓表面磨削一般在外圓磨床或無心外圓磨床上進(jìn)行，也可采用砂帶磨床磨削。在外圓磨床上磨削工件外圓時(shí)，軸類零件常用頂尖裝夾，其方法與車削時(shí)基本相同，但磨床所用頂尖不隨工件一起轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，主軸與軸承的制造誤差、軸承間隙、頂尖的同軸度誤差等就不會反映到工件上，可提高加工精度。盤套類工件則用心軸和頂尖裝夾，所用心軸和車削心軸基本相同，只是形狀和位置精度以及表面粗糙度要求較嚴(yán)格。磨削短又無中心孔的軸類工件時(shí)，可用三爪自定心卡盤或四爪單動(dòng)卡盤裝夾。表6 常用砂輪形狀、代號和用途砂輪名稱代號簡圖主要用途平行砂輪1外圓磨、內(nèi)

11、圓磨、平面磨、無心磨、工具薄片砂輪41切斷及切槽筒形砂輪2端磨平面碗形砂輪11刃磨刀具、磨導(dǎo)軌蝶形1號砂輪12a磨銑刀、鉸刀、拉刀、磨齒輪雙斜邊砂輪4磨齒輪及螺紋杯形砂輪6磨平面、內(nèi)圓、刃磨刀具在外圓磨床上上常用的磨削方法有：(1)縱磨法 如圖 (a)，砂輪高速旋轉(zhuǎn)起切削作用，工件旋轉(zhuǎn)作圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并和工作臺一起作縱向往復(fù)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。工作臺每往復(fù)一次，砂輪沿磨削深度方向完成一次橫向進(jìn)給，每次進(jìn)給（吃刀深度）都很小，全部磨削余量是在多次往復(fù)行程中完成的。當(dāng)工件磨削接近最終尺寸時(shí)（尚有余量0.0050.01mm），應(yīng)無橫向進(jìn)給光磨幾次，直到火花消失為止?？v磨法加工精度和表面質(zhì)量較高，適應(yīng)性強(qiáng)，

12、用同一砂輪可磨削直徑和長度不同的工件，但生產(chǎn)率低。在單件、小批量生產(chǎn)及精磨中，應(yīng)用廣泛，特別適用于磨削細(xì)長軸等剛性差的工件。（2）橫磨法（切入法） 如圖（b），磨削時(shí)，工件不作縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，砂輪以緩慢的速度連續(xù)或間斷地向工件作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，直到磨去全部余量。橫磨時(shí)，工件與砂輪的接觸面積大，磨削力大，發(fā)熱量大而集中，所以易發(fā)生工件變形、燒刀和退火。橫磨法生產(chǎn)效率高，適用于成批或大量生產(chǎn)中，磨削長度短、剛性好、精度低的外圓表面及兩側(cè)都有臺肩的軸頸。若將砂輪修整成形，也可直接磨削成形面。（3）綜合磨法 如圖（c），先用橫磨法將工件分段進(jìn)行粗磨，相鄰之間有515mm的搭接，每段上留有0.010.03mm的精磨余量，精磨時(shí)采用縱磨法。這種磨削方法綜合了縱磨和橫磨法的優(yōu)點(diǎn)，適用于磨