機(jī)械加工工藝編制課題一(4節(jié))課件

1、1-4 軸類零件的常見加工表面及加工方法 前面已經(jīng)講過，軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，加工表面通常有內(nèi)外圓柱面、圓錐面，以及螺紋、花鍵、鍵槽、橫向溝、溝槽等。一、圓柱面、圓錐面的加工 金屬切削加工，即用金屬切削刀具從工件上切除多余的金屬，從而獲得在尺寸、形狀及表面質(zhì)量上都滿足設(shè)計(jì)要求的加工。如果在車床上使用車刀進(jìn)行切削加工，稱為車削加工。為了實(shí)現(xiàn)切削加工，除了要有被加工零件外，還應(yīng)有刀具和切削運(yùn)動(dòng)。 如果工件已經(jīng)過淬火等熱處理，工件表面已經(jīng)淬硬，一般情況下不能再采用車削加工，通?？梢圆捎媚ハ鞯姆椒庸?。 如果工件表面質(zhì)量要求表面粗糙度高，有時(shí)還可以采用拋光的方法加工。(一)車削加工 車

2、削加工是機(jī)械加工中應(yīng)用最為廣泛的方法之一，主要用于回轉(zhuǎn)體零件的加工。 如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、回轉(zhuǎn)體成型面、環(huán)形槽、端面及螺紋，還可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、滾花等加工。此外，借助于標(biāo)準(zhǔn)夾具(如四爪單動(dòng)卡盤)或?qū)Ｓ脢A具，在車床上還可完成非回轉(zhuǎn)體零件上的回轉(zhuǎn)表面加工。在普通精度的臥式車床上，加工外圓表面的精度可達(dá)IT7IT6，表面粗糙度值Ra可達(dá)1.60.8m。在精密及高精密車床上，利用合適的刀具和夾具，還可完成對(duì)高精度零件的超精加工。1.切削運(yùn)動(dòng)圖1-18所示是用車刀切削外圓的情況。為了實(shí)現(xiàn)從工件上切除多余的金屬，刀具與工件之間必需有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 工件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刀具作直線運(yùn)動(dòng)。直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它

3、們是基本運(yùn)動(dòng)單元。由這兩個(gè)基本運(yùn)動(dòng)單元，按不同的數(shù)目、不同大小的比值、不同的相對(duì)位置與方向就能夠組成各種切削加工的切削運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)中包括主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。(1)主運(yùn)動(dòng)直接切除工件上的切削層，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行?，以形成工件新表面的運(yùn)動(dòng)。判別主運(yùn)動(dòng)的方法：凡有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一般以回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)。如有幾個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，或者切削運(yùn)動(dòng)中沒有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)只有直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般以速度最高、消耗功率最大的運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)。 主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)，主運(yùn)動(dòng)的速度即用切削速度vc表示。如圖1-18中工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即為主運(yùn)動(dòng)。(2)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)使新的切削層不斷投入切削，以便切完工件表面上加工余量的運(yùn)動(dòng)稱為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可能是一個(gè)或數(shù)

4、個(gè)，用進(jìn)給量f或進(jìn)給速度vf來表示，如圖1-18中車刀沿工件軸線方向的移動(dòng)。(3)主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的合成主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以由刀具單獨(dú)完成，也可以由刀具與工件分別來完成。 在切削過程中，主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)既可以同時(shí)進(jìn)行，也可以交替進(jìn)行。如果是交替進(jìn)行時(shí)，就不存在兩者的合成問題。只有在主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，刀具切削刃上某一點(diǎn)相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)稱為合成切削運(yùn)動(dòng)?？捎煤铣伤俣仁噶縼肀硎?。由圖1-19可知，合成速度矢量ve等于主運(yùn)動(dòng)速度vc與進(jìn)給速度vf的矢量和，即ve=vc+vf2.工件上形成的表面在整個(gè)切削過程中、在工件上形成有三個(gè)不斷變化著的表面，如圖1-18所示。(1)待加工表面：指工件上即

5、將被切去金屬層的表面。(2)已加工表面：指工件上已經(jīng)切去多余金屬而形成的新表面。(3)加工表面：指工件上切削刃正在切削著的表面，亦即上述兩個(gè)表面間的過渡表面。3.車刀切削部分的組成及定義 金屬切削刀具種類繁多，結(jié)構(gòu)各異，但它們之間具有共同的基本規(guī)律。就其切削部分而言，其他刀具的切削部分可以看成是由外圓車刀的切削部分演變而成。我們首先研究外圓車刀的切削部分的組成和基本定義。刀具切削部分的幾個(gè)表面，如圖1-20所示。(1)刀面前面：剛形成的切屑在流出時(shí)與刀具相接觸的表面。主后面：刀具上和工件加工表面相對(duì)的表面。副后面：刀具上和工件已加工表面相對(duì)的表面。(2)切削刃主切削刃：指前面與主后面的交線。大

6、部分的切削工作是由主切削刃完成。副切削刃：指前面與副后面的交線。(3)刀尖刀尖是指主切削刃與副切削刃的交點(diǎn)，多為一段短直線和圓弧線，如圖1-20所示。4.車刀的幾何角度(1)參考平面各種刀具切削部分的幾何角度只靠上述刀面與切削刃來表達(dá)還不夠。各刀面在空間位置的不同(角度不同)，影響著刀具的切削性能，因此為了決定刀面的空間角度，必需建立參考平面。此外，刀具切削角度是在刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中描述的，因此參考平面應(yīng)相對(duì)合成切削速度矢量e來建立。再者，加工表面往往不是平面，而是空間曲面，不宜作為參考平面，故采用通過切削刃上某一點(diǎn)，來作為工件加工表面的切向平面和法向平面來組成刀具角度的參考平面。它們的定

7、義如下：切削平面ps：即通過切削刃某一選定點(diǎn)，切于加工表面的平面?；鎝r：即通過切削刃某一選定點(diǎn)，垂直于合成速度矢量e的平面。正交平面p0：即與切削平面、基面都垂直相交的平面?？梢姡邢髌矫媾c基面互相垂直，如圖1-21所示。(2)測(cè)量平面以橫向車削為例，如圖1-21中的基面與切削平面，它們與前面、后面組成夾角，當(dāng)所取的測(cè)量平面不同，其夾角亦不同。為了測(cè)量出惟一的夾角，就必需規(guī)定出測(cè)量平面，其中有正交平面p0。副切削刃的正交平面p0，指垂直于副切削刃在基面上投影的平面。(3)刀具標(biāo)注角度的坐標(biāo)系1)假設(shè)條件 裝刀時(shí)，刀尖處于工件中心線上。 刀桿的軸線垂直工件的軸線。 不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即用主運(yùn)動(dòng)

8、矢量近似代替合成速度矢量e。2)主剖面坐標(biāo)系及其標(biāo)注角度。根據(jù)上述假設(shè)條件，以外圓車刀為例，當(dāng)主切削刃處于水平線上，則過主切削刃上任一點(diǎn)M的基面、切削平面及主剖面如圖1-22所示。圖中，切削平面(ps)是切于主切削刃某一選定點(diǎn)并垂直刀桿底面的平面?；?pr)是過主切削刃某一選定點(diǎn)并平行刀桿底面的平面。正交平面(po)是垂直切削平面又垂直基面的平面。可見這三個(gè)坐標(biāo)平面互相垂直，并且構(gòu)成一個(gè)空間的直角坐標(biāo)系。坐標(biāo)平面確定后，就可以確定刀具切削刃上某一選定點(diǎn)的角度。這些角度的定義如下：在正交平面po中： 前角o：前面與基面之間的夾角。 后角o：主后面與主切削平面之間的夾角。 楔角o：前面與主后面之

9、間的夾角。在基面pr中： 主偏角r：進(jìn)給方向與主切削刃在基面上投影之間的夾角。 副偏角r：進(jìn)給方向與副切削刃在基面上投影之間的夾角。 刀尖角r：主切削刃與副切削刃在基面上投影之間的夾角。在主切削平面ps中：刃傾角s：主切削刃與基面之間的夾角。上述各角分別標(biāo)注在如圖1-23所示。按ISO規(guī)定，當(dāng)?shù)都馕挥谥髑邢魅械淖畹忘c(diǎn)時(shí)，為負(fù)數(shù)；當(dāng)?shù)都馕挥谧罡唿c(diǎn)時(shí)，為正值，如圖1-24所示。 當(dāng)s=0時(shí)的切削，稱為直角切削或正切削。此時(shí)，切削刃垂直切削速度方向，如圖1-25a所示。當(dāng)s0時(shí)的切削，稱為斜角切削或斜切削。此時(shí)，切削刃不垂直切削速度方向，如圖1-25b所示。5.切削要素及切削層參數(shù)(1)切削用量三要

10、素1)切削速度v主運(yùn)動(dòng)的速度即為切削速度，單位為m/s。計(jì)算公式如下：式中d工件或刀具的外徑(mm)n工件或刀具的轉(zhuǎn)速(r/min)式中dw工件待加工表面的直徑(mm)；dm工件已加工表面的直徑(mm)。2)背吃刀量ap工件上已加工表面與待加工表面之間的垂直距離稱為背吃刀量，單位為mm，如圖1-26所示，對(duì)外圓車削而言：3)進(jìn)給量f縱車時(shí)，進(jìn)給量指工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)、刀具沿工件軸向的移動(dòng)距離，單位是(mm/r)。當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，則進(jìn)給量的單位是(mm/s)。 對(duì)于多刃刀具，用每齒進(jìn)給量af來表示，單位是(mm/z)。 往往用進(jìn)給速度來表示進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也稱為每秒進(jìn)給量，用vf表示，單位是(mm

11、/s)。三者關(guān)系為(2)切削層參數(shù) 各種切削加工的切削層參數(shù)，一般都在基面內(nèi)度量?，F(xiàn)用典型的外圓縱車來說明。1)切削層對(duì)于單刃刀具指切削刃沿進(jìn)給方向移動(dòng)一個(gè)進(jìn)給量f(mm/r)后所切下的金屬體積在基面上所截得的金屬層；對(duì)于多刃刀具則是兩個(gè)相鄰刀齒沿進(jìn)給方向移動(dòng)一個(gè)齒進(jìn)給量af后所切下的金屬體積在基面上所截得的金屬層。切削層的大小和形狀，影響著切削刃切削部分所承受的負(fù)荷大小及切屑的形狀及尺寸，如圖1-26所示。2)切削厚度ac即切削層的厚度，指相鄰兩個(gè)加工表面之間在基面上測(cè)量的垂直距離(即是說，垂直于加工表面來度量的切削層尺寸)。3)切削寬度aw即切削層的寬度，指沿加工表面在基面上測(cè)量的切削層尺

12、寸。當(dāng)s=0時(shí)，ac、aw與f、ap的關(guān)系為可見，當(dāng)進(jìn)給量f，背吃刀量ap一定時(shí)，主偏角r越大，則切削厚度ac增大，切削寬度aw減小，如圖1-27所示。4)切削面積Ac指切削層在基面內(nèi)度量的實(shí)際面積。6.自由切削和非自由切削 自由切削指只有一個(gè)直線切削刃進(jìn)行的切削，如圖1-25中所示直角切削和斜角切削。 非自由切削指切削刃為折線形，主切削刃和副切削刃同時(shí)進(jìn)行的切削，或曲線形切削刃的切削，如圖1-28所示。 由圖中可知，非自由切削時(shí)，刃口上各點(diǎn)切屑的流出方向不一致，而互相干涉，切屑變形不是平面變形而是比較復(fù)雜的變形。往往當(dāng)直線主切削圖1-28曲線切削刃的工作長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于副切削刃的工作長度時(shí)，為簡

13、化起見，可認(rèn)為自由切削。曲線切削刃的ac值，在其切削刃上各點(diǎn)是不同的。7.正切削和倒切削 當(dāng)前面所講的ac、aw與f、ap的關(guān)系是fsinrap/sinr的情況下，所切下來的切屑稱為正切屑。這種情況是實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)用最普遍的一種切削形式，如圖1-29所示。如果是大進(jìn)給時(shí)，則就會(huì)常常出現(xiàn)fsinrap/sinr的情況,這種情況下所切下來的切屑，稱為倒切屑。這時(shí)的切削工作，已經(jīng)是以主切削刃為主而轉(zhuǎn)變?yōu)橐愿鼻邢魅袨橹鳌Ｒ簿褪钦f，主要切削工作要由副切削刃來承擔(dān)。為了得到較低的表面粗糙度，一般則取r=0，此時(shí)得到ac=ap ,aw=f 。注意此時(shí)刀具的副前角o(副切削刃主剖面所測(cè)得的前角)就是設(shè)計(jì)、刃磨

14、時(shí)的重點(diǎn)。而原來的主切削刃的前角o就降為次要的角度。說明主切削刃、副切削刃的“主”與“副”，一定要具體分析每條切削刃在生產(chǎn)加工中的作用。8.金屬切削過程的基本規(guī)律及其應(yīng)用(1)金屬切削過程的變形1)變形區(qū)的劃分。金屬在加工過程中會(huì)發(fā)生剪切和滑移，圖1-30表示了金屬的滑移線和流動(dòng)軌跡，其中橫向線是金屬流動(dòng)軌跡線，縱向線是金屬的剪切滑移線。圖1-31表示了金屬的滑移過程。由圖可知，金屬切削過程的塑性變形通常可以劃分三個(gè)變形區(qū)，各區(qū)特點(diǎn)如下：第一變形區(qū)：切削層金屬從開始塑性變形到剪切滑移基本完成，這一過程區(qū)域稱為第一變形區(qū)。 切削層金屬在刀具的擠壓下首先將產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)最大切應(yīng)力超過材料的屈服極

15、限時(shí)，發(fā)生塑性變形，如圖1-31所示。金屬會(huì)沿OA線剪切滑移，OA被稱為始滑移線。隨著刀具的移動(dòng)，這種塑性變形將逐步增大，當(dāng)進(jìn)入OM線時(shí)，這種滑移變形停止，OM被稱為終滑移線?，F(xiàn)以金屬切削層中某一點(diǎn)的變化過程來說明。 由圖1-31所示，在金屬切削過程中，切削層中金屬一點(diǎn)P不斷向刀具切削刃移動(dòng)，當(dāng)此點(diǎn)進(jìn)入OA線時(shí)，發(fā)生剪切滑移，P點(diǎn)向2、3等點(diǎn)流動(dòng)的過程中繼續(xù)滑移，當(dāng)進(jìn)入OM線上4點(diǎn)時(shí)，這種滑移停止。2-2、3-3、4-4為各點(diǎn)相對(duì)前一點(diǎn)的滑移量。此區(qū)域的變形過程可以通過圖1-31形象表示，切削層在此區(qū)域如同一片片相疊的層片，在切削過程中層片之間發(fā)生了相對(duì)滑移。OA與OM之間的區(qū)域就是第一變形區(qū)

16、。 第一變形區(qū)是金屬切削變形過程中最大的變形區(qū)，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，金屬將產(chǎn)生大量的切削熱，并消耗大部分功率。此區(qū)域較窄，寬度僅0.020.2mm。第二變形區(qū)：產(chǎn)生塑性變形的金屬切削層材料經(jīng)過第一變形區(qū)后沿刀具前面流出，在靠近前面處形成第二變形區(qū)，如圖1-30所示的變形區(qū)。 在這個(gè)變形區(qū)域，由于切削層材料受到刀具前面的擠壓和摩擦，變形進(jìn)一步加劇，材料在此處纖維化，流動(dòng)速度減慢，甚至前面上。而且，切屑與前面的壓力很大，高達(dá) 23GPa，由此摩擦產(chǎn)生的熱量也使切屑與刀具面溫度上升到幾百度的高溫，切屑底部與刀具前面發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象。發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象后，切屑與前面之間的摩擦就不是一般的外摩擦，而變成粘結(jié)層與其上層金

17、屬的內(nèi)摩擦。 內(nèi)摩擦力也越大。圖1-32顯示了發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象時(shí)的摩擦狀況。由圖可知，根據(jù)摩擦狀況，切屑接觸面分為兩個(gè)部分：粘結(jié)部分為內(nèi)摩擦，這部分的單位切向應(yīng)力等于材料的屈服強(qiáng)度s；粘結(jié)部分以外為外摩擦部分，也就是滑動(dòng)摩擦部分，此部分的單位切向應(yīng)力由s減小到零。圖中也顯示了整個(gè)接觸區(qū)域內(nèi)正應(yīng)力r的分布情況，刀尖處，正應(yīng)力最大，逐步減小到零。第三變形區(qū)：金屬切削層在已加工表面受刀具切削刃鈍圓部分的擠壓與摩擦而產(chǎn)生塑性變形部分的區(qū)域，如圖1-30部分所示。第三變形區(qū)的形成與切削刃鈍圓有關(guān)。因?yàn)榍邢魅胁豢赡芙^對(duì)鋒利，不管采用何種方式刃磨，切削刃總會(huì)有一鈍圓半徑rn。一般高速鋼刃磨后rn為310m，硬質(zhì)

18、合金刀具磨后rn約1832m。如采用細(xì)粒金剛石砂輪磨削，rn最小可達(dá)到36m。另外，切削刃切削后就會(huì)產(chǎn)生磨損，增加切削刃鈍圓。圖1-33表示了考慮切削刃鈍圓情況下已加工表面的形成過程。 當(dāng)切削層以一定的速度接近切削刃時(shí)，會(huì)出現(xiàn)剪切與滑移，金屬切削層絕大部分金屬經(jīng)過第二變形區(qū)的變形沿終滑移層OM方向流出，由于切削刃鈍圓的存在，在鈍圓O點(diǎn)以下有一少部分厚a的金屬切削層不能沿OM方向流出，被切削刃鈍圓擠壓過去，該部分經(jīng)過切削刃鈍圓B點(diǎn)后，受到后切削面BC段的擠壓和摩擦，經(jīng)過BC段后，這部分金屬開始彈性恢復(fù)，恢復(fù)高度為h，在恢復(fù)過程中又與后切削面CD部分產(chǎn)生摩擦，這部分切削層在OB、BC、CD段的擠壓

19、和摩擦后，形成了已加工表面的加工質(zhì)量。所以說，第三變形區(qū)對(duì)工件加工表面質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。以上對(duì)金屬切削層在切削過程中三個(gè)變形區(qū)域變形的特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，如果將這三個(gè)區(qū)域綜合起來，可以看作如圖1-34所示過程。當(dāng)金屬切削層進(jìn)入第一變形區(qū)時(shí)，金屬發(fā)生剪切滑移，并且金屬纖維化，該切削層接近切削刃時(shí)，金屬纖維更長并包裹在切削刃周圍，最后在O點(diǎn)斷裂成兩部分，一部分沿前切削面流出成為切屑，另一部分受到切削刃鈍圓部分的擠壓和摩擦成為已加工表面，表面金屬纖維方向平行已加工表面，這層金屬具有與基體組織不同的性質(zhì)。2)積屑瘤的形成及對(duì)加工影響。在一定的切削速度和保持連續(xù)切削的情況下，加工塑性材料時(shí)，在刀具前面常常粘

20、結(jié)一塊剖面呈三角狀的硬塊，這塊金屬被稱為積屑瘤。 積屑瘤的形成可以根據(jù)第二變形區(qū)的特點(diǎn)來解釋。當(dāng)金屬切削層從終滑移面流出時(shí)，受到刀具前刀面的擠壓和摩擦，切屑與刀具前面接觸面溫度升高，擠壓力和溫度達(dá)到一定的程度時(shí)，就產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，也就是常說的“冷焊”。切屑流過與刀具粘附的底層時(shí)，產(chǎn)生內(nèi)摩擦，這時(shí)底層上面金屬出現(xiàn)加工硬化，并與底層粘附在一起，逐漸長大，成為積屑瘤，如圖1-35所示。 積屑瘤的產(chǎn)生不但與材料的加工硬化有關(guān)，而且也與切削刃前區(qū)的溫度和壓力有關(guān)。一般材料的加工硬化性越強(qiáng)，越容易產(chǎn)生積屑瘤；溫度與壓力太低不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤，溫度太高也不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤。與溫度相對(duì)應(yīng)，切削速度太低不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤，切

21、削速度太高，積屑瘤也不會(huì)發(fā)生，因?yàn)榍邢魉俣葘?duì)切削溫度有較大的影響。積屑瘤硬度很高，是工件材料硬度的23倍，能同刀具一樣對(duì)金屬進(jìn)行切削。它對(duì)金屬切削過程會(huì)產(chǎn)生如下影響。 實(shí)際刀具前角增大。刀具前角o指刀面與基面之間的夾角。如圖1-35所示，由于積屑瘤的粘附，刀具前角增大了一個(gè)b角度，如把積屑瘤看成是刀具一部分的話，無疑實(shí)際刀具前角增大,變?yōu)閛b。刀具前角增大可減小切削力，對(duì)切削過程有積極的作用。而且，積屑瘤的高度Hb越大，實(shí)際刀具前角也越大，切削更容易。 實(shí)際切削厚度增大。由圖1-35可以看出，當(dāng)積屑瘤存在時(shí)，實(shí)際的金屬切削層厚度比無積屑瘤時(shí)增加了一個(gè)hD，顯然，這對(duì)工件切削尺寸的控制是不利的。

22、值得注意的是，這個(gè)厚度hD的增加并不是固定的，因?yàn)榉e屑瘤在不停變化，它是一個(gè)產(chǎn)生、長大、最后脫落的周期性變化過程，這樣可能在加工中產(chǎn)生振動(dòng)。 加工后表面粗糙度增大。積屑瘤的變化不單是整體變化，而且積屑瘤本身也有一個(gè)變化過程。積屑瘤的底部一般比較穩(wěn)定，而它的頂部極不穩(wěn)定，經(jīng)常會(huì)破裂，然后再形成。破裂的一部分隨切屑排除，另一部分留在加工表面上，使加工表面變得非常粗糙?？梢钥闯?，如果想提高表面加工質(zhì)量，必須控制積屑瘤的發(fā)生。 切削刀具的耐用度降低。從積屑瘤在刀具上的粘附來看，積屑瘤應(yīng)該對(duì)刀具有保護(hù)作用，它代替刀具切削，減少了刀具磨損。但積屑瘤的粘附是不穩(wěn)定的，它會(huì)周期性的從刀具上脫落，當(dāng)它脫落時(shí)，可

23、能使刀具表面金屬剝落，從而使刀具磨損加大。對(duì)于硬質(zhì)合金刀具這一點(diǎn)表現(xiàn)尤為明顯。 工件材料。通過試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)工件材料強(qiáng)度和切屑變形有密切的關(guān)系。隨著工件材料強(qiáng)度的增大，切屑的變形越來越小。 刀具幾何參數(shù)。在刀具幾何參數(shù)中，刀具前角是影響切屑變形的重要參數(shù)，刀具前角影響切屑流出方向。當(dāng)?shù)毒咔敖莖增大時(shí)，沿刀面流出的金屬切削層將比較平緩的流出，金屬切屑的變形也會(huì)變小。通過對(duì)高速鋼刀具所作的切削試驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)。在同樣的切削速度下，刀具前角o愈大，材料變形系數(shù)愈小。此外刀尖圓弧半徑對(duì)切削變形也有影響，刀尖圓弧半徑越大，表明刀尖越鈍，對(duì)加工表面擠壓也越大，表面的切削變形也越大。 切削速度。隨切削速度

24、變化的材料變形系數(shù)曲線并不是一直遞減，而是在某一段有一個(gè)波峰，這實(shí)際是積屑瘤產(chǎn)生的影響。所以，切削速度對(duì)材料變形的影響分為兩段，一個(gè)是積屑瘤這一段，另一個(gè)是無積屑瘤段。 切削厚度。進(jìn)給量(即切削厚度)對(duì)切屑變形的影響。在無積屑瘤段，進(jìn)給量f越大，材料的變形系數(shù)越小。(2)切削力了解切削力對(duì)于計(jì)算功率消耗，刀具、機(jī)床、夾具的設(shè)計(jì)，制定合理的切削用量，確定合理的刀具幾何參數(shù)都有重要的意義。在數(shù)控加工過程中，許多數(shù)控設(shè)備就是通過監(jiān)測(cè)切削力來監(jiān)控?cái)?shù)控加工過程以及加工刀具所處的狀態(tài)。1)切削力的產(chǎn)生。刀具在切削過程中克服加工阻力所需的力，稱為切削力。從上節(jié)內(nèi)容可以知道，刀具在切削過程中，需克服切屑的塑性

25、變形、切屑和加工表面對(duì)刀具的摩擦以及切屑的彈性擠壓力等，如圖1-36所示。所以，切削力主要由以下幾個(gè)方面產(chǎn)生： 克服被加工材料對(duì)彈性變形的抗力。 克服被加工材料對(duì)塑性變形的抗力。 克服切屑對(duì)刀具前面的摩擦力和刀具后面對(duì)過渡表面和已加工表面間的摩擦力。2)切削合力及分力。作用在刀具上的各個(gè)力的總圖1-37切削合力及分解和形成對(duì)刀具的總的合力，如圖1-37所示。對(duì)這合力Fr又可以分解為三個(gè)垂直方向的分力Ff、Fp、Fc。車削時(shí)的分力如下：進(jìn)給力Ff也稱軸向力或走刀力。它是總合力在進(jìn)給方向的分力。它是設(shè)計(jì)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，計(jì)算車刀進(jìn)給功率的依據(jù)。背向力Fp也稱徑向力或吃刀力。它是總合力在垂直工作平面方向的分

26、力。此力的反力使工件發(fā)生彎曲變形，影響工件的加工精度，并在切削過程中產(chǎn)生振動(dòng)。它是機(jī)床零件和車刀強(qiáng)度的依據(jù)。切削力Fc也稱切向力。它是總合力在主運(yùn)動(dòng)方向上的分力，是計(jì)算車刀強(qiáng)度，設(shè)計(jì)機(jī)床零件，確定機(jī)床功率的依據(jù)。由圖1-37可知因此總合力為FD為總合力在切削層尺寸平面上的投影，是進(jìn)給力Ff與背向力Fp的合力。在刀具主偏角r45,刀具刃傾角s=0，刀具前角o=15時(shí)(這些刀具參數(shù)在后節(jié)將進(jìn)行具體介紹)，根據(jù)試驗(yàn)Ff、FP、Fc三力之間有如下關(guān)系：不過，根據(jù)車刀材料、車刀幾何參數(shù)、切削用量、工件材料和車刀磨損等情況不同，F(xiàn)f、FP、Fc三力之間比例有較大變化。3)切削功率。切削過程中所消耗的功率稱

27、為切削功率Pc(kW)。通過圖1-37可以看到，背向力FP在力的方向無位移，不做功，因此切削功率為進(jìn)給力Ff與切削力Fc所做的功。根據(jù)功率公式：式中，F(xiàn)c切削力(N);vc切削速度(m/min);Ff進(jìn)給力(N)；n為工件轉(zhuǎn)速(r/s)，f進(jìn)給量(mm)。由于Ff消耗功率一般小于12，可以忽略不計(jì)，因此功率公式可簡化為4)切削力的計(jì)算。在生產(chǎn)過程中，切削力的計(jì)算一般采用經(jīng)驗(yàn)公式，主要有以下兩種。指數(shù)公式：指數(shù)公式應(yīng)用較廣，它的形式如下：上式中，CFc、CFp、CFf為被加工金屬的切削條件系數(shù)；KFc、KFp、KFf為當(dāng)加工條件與經(jīng)驗(yàn)公式條件不同時(shí)的修正系數(shù)。以上系數(shù)和指數(shù)都可以通過資料查表得到

28、。單位切削力公式：單位切削力指單位切削面積上的切削力。Fc為切削力(N)；AD為切削面積(mm2)；ap為背吃刀量(mm)；f為進(jìn)給量(mm/r)；Kc可以查表，單位為N/mm2。根據(jù)以上公式能求出切削力，然后根據(jù)背向力和進(jìn)給力與切削力的比例關(guān)系估出其余兩力。單位切削力可以通過資料查表得到。5)影響切削力的因素。影響切削力的因素很多，主要有以下幾個(gè)方面。工件材料：工件材料的強(qiáng)度、硬度、加工硬化能力以及塑性變形的程度都對(duì)切削力產(chǎn)生影響。一般材料的強(qiáng)度愈高，硬度越大，加工硬化性越強(qiáng)，塑性變形越大，加工此材料所需的切削力也越大。有多種因素影響時(shí)，應(yīng)綜合考慮。如奧氏體不銹鋼，雖然強(qiáng)度、硬度低，但加工硬

29、化能力大，因此切削力也較大。銅、鋁塑性變形大，但加工硬化小，切削力較低。熱處理對(duì)切削力的影響是通過改變材料的硬度來施加的。切削用量：背吃刀量ap與進(jìn)給量f影響。因?yàn)榍邢髅娣eADapf，所以背吃刀量ap與進(jìn)給量f的增大都將增大切削面積。切削面積的增大將使變形力和摩擦力增大，切削力也將增大，但兩者對(duì)切削力影響不同。雖然背吃刀量與進(jìn)給量對(duì)切削力的影響都成正比關(guān)系，但由于進(jìn)給量的增大會(huì)減小切削層的變形，所以背吃刀量ap對(duì)切削力的影響比進(jìn)給量f大。在生產(chǎn)中，如機(jī)床消耗功率相等，為提高生產(chǎn)效率，一般采用提高進(jìn)給量而不是背吃刀量的措施。切削速度對(duì)切削力的影響與對(duì)變形系數(shù)的影響一樣，都有馬鞍形變化。積屑瘤產(chǎn)生

30、階段，由于刀具實(shí)際前角增大，切削力減小；在積屑瘤消失階段，切削力逐漸增大，積屑瘤消失時(shí)，切削力Fc達(dá)到最大，以后又開始減小，如圖1-38所示。刀具幾何參數(shù)：在刀具幾何參數(shù)中，前角o對(duì)切削力影響最大。切削力隨著前角的增大而減小。這是因?yàn)榍敖堑脑龃?，切削變形與摩擦力減小，切削力相應(yīng)減小。主偏角對(duì)切削力Fc的影響不大，r6075時(shí)，F(xiàn)c最小，因此，主偏角r75的車刀在生產(chǎn)中應(yīng)用較多。主偏角r的變化對(duì)背向力Fp與進(jìn)給力Ff影響較大。背向力隨主偏角的增大而減小，進(jìn)給力隨主偏角的增大而增大。 刀尖圓弧半徑增大，切削變形增大，切削力也增大，相當(dāng)于r減小對(duì)切削力影響。試驗(yàn)表明，刃傾角s的變化對(duì)切削力Fc影響不

31、大，但對(duì)背向力Fp影響較大。當(dāng)刃傾角由正值向負(fù)值變化時(shí)，背向力Fp逐漸增大，因此工件彎曲變形增大，機(jī)床振動(dòng)也增大。刀具材料與切削液：刀具材料影響到它與被加工材料摩擦力的變化，因此影響切削力的變化。同樣的切削條件，陶瓷刀切削力最小，硬質(zhì)合金次之，高速鋼刀具切削力最大。切削液的正確應(yīng)用，可以降低摩擦力，減小切削力。(3)切削熱與切削溫度金屬的切削加工中將會(huì)產(chǎn)生大量切削熱，切削熱又影響到刀具前面的摩擦因數(shù)、積屑瘤的形成與消退、加工精度與加工表面質(zhì)量、刀具壽命等。1)切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo)。在金屬切削過程中，切削層發(fā)生彈性與塑性變形，這是切削熱產(chǎn)生的一個(gè)重要原因，另外，切屑、工件與刀具的摩擦也產(chǎn)生了大量的

32、熱量。因此，切削過程中切削熱由以下三個(gè)區(qū)域產(chǎn)生，即剪切面、切屑與刀具前面的接觸區(qū)、刀具后面與工件過渡表面接觸區(qū)。金屬切削層的塑性變形產(chǎn)生的熱量最大，即主要在剪切面區(qū)產(chǎn)生，可以通過下式近似計(jì)算出切削熱量：式中，Q實(shí)際上是切削力所做的功；Fc為切削力(N)；vc為切削主運(yùn)動(dòng)速度(m/s)。切削產(chǎn)生的熱量主要由切屑、刀具、工件和周圍介質(zhì)(空氣或切削液)傳出，如不考慮切削液，則各種介質(zhì)的比例參考如下：車削加工：切屑占5086；刀具占1040；工件占39；空氣占1。切削速度越高，切削厚度越大，切屑傳出的熱量越多。鉆削加工：切屑占28；刀具占14.5；工件占52.5；空氣占5。2)切削溫度的分布。圖1-3

33、9、圖1-40顯示了切削溫度的分布情況，通過兩圖，可以了解切削溫度有以下分布特點(diǎn)： 切削最高溫度并不在切削刃，而是離切削刃有一定距離。對(duì)于45鋼，約在離切削刃1mm處前面的溫度最高。 后面溫度的分布與前面類似，最高溫度也在切削刃附近，不過比前面的溫度低。 經(jīng)剪切面后，沿切屑流出的垂直方向溫度變化較大，越靠近刀面，溫度越高，這說明切屑在刀面附近被摩擦升溫，而且切屑在前面的摩擦熱集中在切屑底層。3)影響切削溫度的因素切削用量：根據(jù)試驗(yàn)得到車削時(shí)切削用量三要素vc、ap、f和切削溫度之間關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式： 上式表明，切削用量三要素vc、ap、f中，切削速度vc對(duì)溫度的影響最顯著，因?yàn)橹笖?shù)最大，切削速度

34、增加一倍，溫度約增加32；其次是進(jìn)給量f，進(jìn)給量增加一倍，溫度約升高18，背吃刀量ap影響最小。主要的原因是速度增加，使摩擦熱增多；f增加，切削變形減小，切屑帶走的熱量也增多，所以熱量增加不多；背吃刀量的增加，使切削寬度增加，顯著增加熱量的散失面積。刀具的幾何參數(shù)：影響切削溫度的主要幾何參數(shù)為前角o與主偏角r。前角o增大，切削溫度降低。因前角增大時(shí)，單位切削力下降，切削熱減少。主偏角r減小，切削寬度bD增大，切削厚度減小，因此切削溫度也下降。工件材料：工件材料的強(qiáng)度、硬度和熱導(dǎo)率對(duì)切削溫度影響比較大。材料的強(qiáng)度與硬度增大時(shí)，單位切削力增大，因此切削熱增多，切削溫度升高。熱導(dǎo)率影響材料的傳熱，因

35、此熱導(dǎo)率大，使得切削溫度低。例如，低碳鋼，強(qiáng)度與硬度較低，熱導(dǎo)率大，產(chǎn)生的切削溫度低。不銹鋼與45鋼相比，熱導(dǎo)率小，因此切削溫度比45鋼高。切削液：切削液對(duì)切削溫度的影響，與切削液的導(dǎo)熱性能、比熱容、流量、澆注方式以及本身的溫度都有很大關(guān)系。切削液的導(dǎo)熱性越好，溫度越低，則切削溫度也越低。從導(dǎo)熱性能方面來看，水基切削液優(yōu)于乳化液，乳化液優(yōu)于油類切削液。(4)刀具磨損與耐用度在金屬切削過程中，刀具總會(huì)發(fā)生磨損，刀具的磨損與刀具材料，工件材料性質(zhì)以及切削條件都有關(guān)系，通過掌握刀具磨損的原因及發(fā)展規(guī)律，能懂得如何選擇刀具材料和切削條件，保證加工質(zhì)量。1)刀具磨損形式前面磨損：前面磨損的特點(diǎn)是在前面上

36、離切削刃小段距離有一月牙洼，隨著磨損的加劇，主要是月牙洼逐漸加深，洼寬變化并不是很大。但當(dāng)洼寬發(fā)展到棱邊較窄時(shí)，會(huì)發(fā)生崩刃。磨損程度用洼深KT表示。這種磨損一般不多。后面磨損：后面磨損的特點(diǎn)是在刀具后面上出現(xiàn)與加工表面基本平行的磨損帶。如圖1-41所示，它分為C、B、N三個(gè)區(qū)：C區(qū)是刀尖區(qū)，由于散熱差，強(qiáng)度低，磨損嚴(yán)重，最大值VC；B區(qū)處于磨損帶中間，磨損均勻，最大磨損量VBmax；N區(qū)處于切削刃與待加工表面的相交處，磨損嚴(yán)重，磨損量以VN表示，此區(qū)域的磨損也叫邊界磨損，加工鑄件、鍛件等外皮粗糙的工件時(shí)，這個(gè)區(qū)域容易磨損。破損：刀具破損比例較高，硬質(zhì)合金刀具有5060是破損。特別是用脆性大的刀

37、具連續(xù)切削或加工高硬度材料時(shí)，破損較嚴(yán)重。它又分為以下幾種形式： 崩刃。特點(diǎn)是在切削刃產(chǎn)生小的缺口，尺寸與進(jìn)給量相當(dāng)。硬質(zhì)合金刀具連續(xù)切削時(shí)容易產(chǎn)生。 剝落。特點(diǎn)是前后刀面上平行于切削刃剝落一層碎片，常與切削刃一起剝落。陶瓷刀具端銑常發(fā)生剝落，另外硬質(zhì)合金刀具連續(xù)切削也會(huì)發(fā)生。 裂紋。特點(diǎn)是垂直或傾斜于切削刃有熱裂紋。由于長時(shí)間連續(xù)切削，刀具疲勞而引起。 塑性破損。特點(diǎn)是切削刃發(fā)生塌陷。它是由于切削時(shí)高溫高壓作用引起的。 塑性破損。特點(diǎn)是切削刃發(fā)生塌陷。它是由于切削時(shí)高溫高壓作用引起的。2)刀具磨損原因。刀具的磨損原因主要有以下幾種：硬質(zhì)點(diǎn)磨損：因?yàn)楣ぜ牧现泻幸恍┨蓟?、氮化物、積屑瘤殘留

38、物等硬質(zhì)點(diǎn)雜質(zhì)，在金屬加工過程中，會(huì)將刀具表面劃傷，造成機(jī)械磨損。低速刀具磨損的主要原因是硬質(zhì)點(diǎn)磨損。粘結(jié)磨損：加工過程中，切屑與刀具接觸面在一定的溫度與壓力下，產(chǎn)生塑性變形而發(fā)生冷焊現(xiàn)象后，刀具表面粘結(jié)點(diǎn)被切屑帶走而發(fā)生的磨損。一般，具有較大的抗剪和抗拉強(qiáng)度的刀具抗粘結(jié)磨損能力強(qiáng)，如高速鋼刀具具有較強(qiáng)的抗粘結(jié)磨損能力。3)刀具破損原因。在斷續(xù)切削條件下，由于強(qiáng)烈的機(jī)械與熱沖擊，超過刀具材料強(qiáng)度，引起刀具破損。一般，因?yàn)橛操|(zhì)合金刀具和陶瓷刀具由粉末燒結(jié)而成，容易產(chǎn)生破損。在自動(dòng)化和數(shù)控機(jī)床上，這個(gè)問題尤為突出，需要采取一些措施，如提高韌性、使抗彎強(qiáng)度提高等，防止刀具破損。刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度1

39、)刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。刀具磨損到一定程度，將不能使用，這個(gè)限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。一般以刀具表面的磨損量作為衡量刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)榈毒吆竺娴哪p容易測(cè)量，所以國際標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定以1/2背吃刀量處后面上測(cè)量的磨損帶寬VB作為刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。具體標(biāo)準(zhǔn)可參考相關(guān)手冊(cè)。實(shí)際生產(chǎn)中，考慮到不影響生產(chǎn)，一般根據(jù)切削中發(fā)生的一些現(xiàn)象來判斷刀具是否磨鈍。例如是否出現(xiàn)振動(dòng)與異常噪聲等。2)刀具耐用度。從刀具刃磨后開始切削，一直到磨損量達(dá)到刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所用的總切削時(shí)間被稱為刀具耐用度，單位為分鐘。影響刀具耐用度的主要因素如下： 切削用量 切削速度對(duì)切削溫度的影響最大，因而對(duì)刀具磨損的影響也最大。通過耐用度試驗(yàn)，可以作出圖1-42所

40、示的vcT對(duì)數(shù)曲線，由圖看出，速度與刀具壽命的對(duì)數(shù)成正比關(guān)系，進(jìn)一步通過直線方程求出切削速度與刀具耐用度之間有如下數(shù)學(xué)關(guān)系式中，vc為切削速度(m/min)；T為刀具壽命(min)；m為指數(shù)，表示vcT之間影響指數(shù)；C0與刀具、工件材料和切削條件有關(guān)的系數(shù)。指數(shù)m表示圖1-42中直線斜率，從中可看出，m越大，速度對(duì)刀具壽命影響也越大。高速鋼刀具，一般m=0.10.125；硬質(zhì)合金刀具m=0.20.3；陶瓷刀具m=0.4。 增加進(jìn)給量f與背吃刀量ap，刀具壽命都將下降。由前節(jié)已知，進(jìn)給量增大對(duì)溫升的影響比背吃刀量大，因而進(jìn)給量的增加對(duì)刀具壽命影響相對(duì)大些。 刀具幾何參數(shù)增大前角o，切削力減小，切

41、削溫度降低，刀具壽命提高。不過前角太大，刀具強(qiáng)度變低，散熱變差，刀具壽命反而下降。減小主偏角r與增大刀尖圓弧半徑r，能增加刀具強(qiáng)度，降低切削溫度，從而提高刀具壽命。 工件材料工件材料的硬度、強(qiáng)度和韌性越高，刀具在切削過程中的產(chǎn)生的溫度也越高，刀具壽命也越低。 刀具材料 一般情況下，刀具材料紅硬性越高，則刀具壽命就越高。刀具壽命的高低在很大程度上取決于刀具材料的合理選擇。如加工合金鋼，在切削條件相同時(shí)，陶瓷刀具壽命比硬質(zhì)合金刀具高。采用涂層刀具材料和使用新型刀具材料，能有效提高刀具壽命。(二)磨削加工1.概述 以磨料為主制造而成的切削工具稱為磨具。磨削就是用磨具以較高的線速度對(duì)工件表面進(jìn)行加工的

42、方法。磨削是機(jī)械制造中最常用的加工方法之一。它的應(yīng)用范圍廣泛，可以加工外圓、內(nèi)孔、平面、螺紋、齒輪、花鍵、導(dǎo)軌、成形面以及刃磨各種刀具等(見圖1-43)。磨削加工不僅能加工一般的金屬材料和非金屬材料，而且還能加工各種高硬、超硬材料(如淬火鋼、硬質(zhì)合金等)。 磨削加工的加工精度可達(dá)IT6IT4，表面粗糙度值可達(dá)Ra0.8Ra0.025m，因此它也被廣泛應(yīng)用于半精加工和精加工。同時(shí)，隨著毛坯制造技術(shù)的發(fā)展和高速強(qiáng)力磨削的應(yīng)用，磨削加工逐漸用于荒加工(磨削鋼坯、割澆冒口等)和粗加工中。2.砂輪砂輪是主要的磨削工具。它是用結(jié)合劑將磨粒粘結(jié)而成的多孔體。 (1)砂輪的切削性能砂輪的切削性能由磨粒材料(簡

43、稱磨料)、粒度、硬度、結(jié)合劑、組織、形狀和尺寸等六項(xiàng)因素決定。1)磨料。砂輪切削速度很高，在磨削中，磨粒受到劇烈的擠壓和摩擦，工作溫度高。所以磨粒必須具有很高的硬度及良好的耐熱性和一定的韌性，同時(shí)要求磨粒棱角必須鋒利。常用磨料的特性及使用范圍見表1-9。2)粒度。粒度表示磨料顆粒的大小。粒度有兩種不同的表示方法。對(duì)尺寸大于40m的磨料，用篩選法區(qū)分其粒度，粒度號(hào)就是所用篩子在每英寸長度上所包含的孔眼數(shù)。如46#表示能通過每英寸長度上有46個(gè)孔眼篩網(wǎng)的磨粒。對(duì)于尺寸小于40m的磨粒(稱為微粉)，用顯微鏡測(cè)量其尺寸。粒度號(hào)W后的數(shù)字表示微粉的最大實(shí)際尺寸，如W14表示微粉的最大尺寸小于14m。 通

44、常情況下，荒磨鋼錠、鑄鍛件、木材、皮革、及切斷鋼坯粗磨時(shí)，選用8#24#粒度的磨粒；粗磨時(shí)，磨削厚度較大，選用粗磨粒，常選用36#60#粒度的磨粒；磨軟的、韌性大的材料，或磨削面積較大時(shí)，也宜選用粗磨粒；精磨及磨削硬和脆的材料時(shí)選用細(xì)磨粒。一般外圓、內(nèi)圓和平面磨削選用36#80#；刃磨刀具選用46#100#；螺紋磨削、成形磨削和超精磨削選用100#280#；W40以下主要用于研磨。3)結(jié)合劑。結(jié)合劑把磨粒粘結(jié)在一起形成具有一定形狀和足夠強(qiáng)度的砂輪。結(jié)合劑的性能決定砂輪的強(qiáng)度、耐沖擊性、耐腐蝕性和耐熱性。另外，它對(duì)磨削溫度和磨削表面質(zhì)量也有影響。常用的結(jié)合劑的類型及使用范圍見表1-10。4)硬度

45、。砂輪的硬度是指結(jié)合劑粘結(jié)磨粒的牢固程度，也就是指磨粒在磨削力作用下，從砂輪表面上脫落的難易程度。砂輪硬，就是磨粒粘得牢，不易脫落；砂輪軟，就是磨粒粘得不牢，容易脫落。砂輪的硬度主要決定于結(jié)合劑的性能、數(shù)量和砂輪的制造工藝。砂輪的硬度等級(jí)名稱及代號(hào)見表1-11。 砂輪的硬度對(duì)磨削質(zhì)量與生產(chǎn)率有很大的影響。如砂輪選得太硬，磨粒磨鈍后仍不能脫落，磨削效率降低，而磨削力、磨削熱顯著增加，工件表面粗糙并容易被燒傷，甚至產(chǎn)生加工振動(dòng)。如砂輪選得太軟，磨粒還未磨鈍就已從砂輪上脫落，砂輪損耗大，形狀也不易保持，工件精度也難于控制，脫落的磨粒也容易把工件表面劃傷，使工件表面粗糙度值較大。砂輪的硬度選擇合適，磨

46、粒磨鈍后因磨削力增大而從砂輪上脫落，使新的、鋒利的磨粒露出來繼續(xù)磨削，這樣砂輪具有自銳性，從而使磨削效率高，工件表面質(zhì)量好，砂輪損耗小。一般情況下，磨硬材料應(yīng)選擇軟砂輪，磨軟材料應(yīng)選擇硬砂輪。磨毛坯和成形磨削應(yīng)選擇硬砂輪，磨薄壁件應(yīng)選擇軟砂輪。5)組織。組織是指砂輪中磨粒排列的松緊程度，也就是磨粒在砂輪中所占的容積比率(磨粒率)。根據(jù)磨粒率，砂輪可分為014組織號(hào)(表1-12)。組織號(hào)大，砂輪中空隙大，不易堵塞，磨削效率高，工件表面也不易燒傷。組織號(hào)小，砂輪表面單位面積上磨刃多，砂輪形狀容易保持。所以，磨削韌性材料、軟金屬以及大面積磨削時(shí)，應(yīng)選取組織號(hào)大、疏松的砂輪；而精磨、成形磨削時(shí)，應(yīng)選取

47、組織號(hào)小、緊密的砂輪。6)形狀和尺寸為了適應(yīng)在不同類型的磨床上磨削各種形狀和尺寸的工件。砂輪有很多形狀和尺寸規(guī)格，見表1-13。(2)砂輪的修整當(dāng)砂輪使用一段時(shí)間后，砂輪表面上的磨粒被磨鈍或者砂輪表面被堵塞時(shí)，砂輪的磨削效率下降，甚至喪失切削能力，因此砂輪必須進(jìn)行修整。另外,新砂輪各表面的形狀以及各表面的相互位置有誤差，安裝新砂輪時(shí)也需要把它修整正確。砂輪修整的原理是除去砂輪表面上的一層磨料，使其表面重新露出鋒利的磨粒，以恢復(fù)砂輪的切削性能與外形精度。 砂輪的修整方法主要取決于砂輪的特性，例如：碳化硅和氧化鋁陶瓷結(jié)合劑砂輪一般采用金剛石修整筆修整，金剛石修整筆由大顆粒金剛石鑲焊在刀桿尖端制成。

48、修整后的砂輪磨削工件時(shí)，如發(fā)出清脆的“嚓、嚓”聲并伴隨著均勻的火花，則說明磨粒已經(jīng)鋒利，砂輪已經(jīng)恢復(fù)了切削能力。超硬磨料金屬或樹脂結(jié)合劑砂輪，一般采用磨削油石法(見圖1-44)或采用碳化硅砂輪對(duì)滾法(見圖1-45)等方法進(jìn)行修整。3.磨削方法 磨削過程就是砂輪表面上的磨粒對(duì)工件表面的切削、劃溝和滑擦的綜合作用過程。砂輪表面上的磨粒在高速、高溫與高壓下，逐漸磨損而鈍化。鈍化磨粒的切削能力急劇下降，如果繼續(xù)磨削，作用在磨粒上的切削力將不斷增大。當(dāng)此力超過磨粒的極限強(qiáng)度時(shí)，磨粒就會(huì)破碎，形成新的鋒利棱角進(jìn)行磨削。當(dāng)此力超過砂輪結(jié)合劑的黏結(jié)強(qiáng)度時(shí)，鈍化磨粒就會(huì)自行脫落，使砂輪表面露出一層新鮮鋒利的磨粒

49、，從而使磨削加工能夠繼續(xù)進(jìn)行。(1)外圓磨削外圓磨削可以在普通外圓磨床或萬能外圓磨床上進(jìn)行，也可在無心磨床上進(jìn)行，通常作為半精車后的精加工。外圓磨削的方法一般有四種：縱磨法、橫磨法、深磨法和無心外圓磨法。圖1-46縱磨法1)縱磨法。磨削時(shí)，工件作圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，同時(shí)隨工作臺(tái)作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使砂輪能磨出全部表面。每一縱向行程或往復(fù)行程結(jié)束后，砂輪作一次橫向進(jìn)給，把磨削余量逐漸磨去(見圖1-46)。2)橫磨法(切入磨法)。采用橫磨法，工件無縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。采用一個(gè)比需要磨削的表面還要寬一些(或與磨削表面一樣寬)的砂輪以很慢的送給速度向工件橫向進(jìn)給，直到磨掉全部加工余量(見圖1-47)。 采用橫磨法，砂

50、輪全寬上各處磨粒的切削能力都能充分發(fā)揮，磨削效率較高。但因工件相對(duì)砂輪無縱向運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于成形磨削。當(dāng)砂輪因修整不好、磨損不均、外形不正確時(shí)，砂輪的形狀誤差直接影響到工件的形狀精度。另外，因砂輪與工件的接觸寬度大，因而磨削力大、磨削溫度高。所以，工件剛性一定要好，而且要勤修整砂輪和供給充分的切削液。橫磨法主要用于磨削長度較短的外圓表面以及兩邊都有臺(tái)階的軸徑。3)深磨法。這種磨削法的特點(diǎn)是全都磨削余量(直徑上一般為0.20.6mm)在一次縱進(jìn)給中磨去。磨削時(shí)工件圓周進(jìn)給速度和縱向送給速度都很慢，砂輪前端修整成階梯形(見圖1-48a)或錐形(見圖1-48b)。修整砂輪時(shí)，最大直徑的外圓要修整得很精細(xì)，因?yàn)樗鹁プ饔?；其他階梯修 整得粗糙些，第一臺(tái)階深度應(yīng)大于第二臺(tái)階。