電子課件-《磨工工藝與技能訓(xùn)練(第二版)》-A02-1268-第一章

1、第一單元 磨削的基本知識課題一磨床簡介課題二磨床的潤滑和保養(yǎng)課題三砂輪課題四 磨削原理課題五磨削用量的概念課題六切削液課題一磨床簡介一、磨床的種類和型號磨床的種類很多，按用途和工藝方法不同，大致可分為外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、刀具磨床和專門化磨床等。圖1-1 所示為常用萬能外圓磨床。圖1-1萬能外圓磨床1-變速機(jī)構(gòu)2-頭架3-撥盤4-頂尖5-撥桿6-內(nèi)圓磨具7-噴嘴8-支架9-砂輪10-橫向進(jìn)給手輪11-砂輪架12-尾座套筒13-尾座14-砂輪架快速進(jìn)給手柄15-上工作臺16-下工作臺17-擋鐵18-手輪19-床身一、磨床的種類和型號磨床的通用特性代號位于型號第二位，見表1-1，如型號MB

2、1432A中的B表示半自動萬能外圓磨床。二、磨床主要組成部分的名稱和用途磨床主要由床身、工作臺和砂輪架等部件組成，不同組系的磨床各有其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。以最常用的萬能外圓磨床為例，主要部件除上述之外，還有頭架、尾座、內(nèi)圓磨具（見圖1-1）和液壓系統(tǒng)。萬能外圓磨床的結(jié)構(gòu)及作用見表1-2。二、磨床主要組成部分的名稱和用途二、磨床主要組成部分的名稱和用途三、磨床液壓傳動的基本概念磨床工作臺的往復(fù)運(yùn)動采用液壓傳動，它可以使磨床工作臺往復(fù)運(yùn)動平衡并可實(shí)現(xiàn)較大范圍內(nèi)的無級變速。圖1-2a 所示為磨床工作臺縱向往復(fù)液壓傳動系統(tǒng)，其工作原理如下：當(dāng)電動機(jī)帶動齒輪泵2運(yùn)轉(zhuǎn)時，輸出的壓力油經(jīng)節(jié)流閥4、換向閥5 進(jìn)入液壓缸

3、6的左腔，從而推動活塞帶動工作臺7向右運(yùn)動，液壓缸右腔的低壓油返回油箱。改變換向閥的位置（見圖1-2b），則高壓油進(jìn)入液壓缸的右腔，工作臺向左運(yùn)動。轉(zhuǎn)動節(jié)流閥，可調(diào)節(jié)工作臺的運(yùn)動速度。傳動系統(tǒng)的壓力由溢流閥3調(diào)節(jié)。三、磨床液壓傳動的基本概念圖1-2工作臺縱向往復(fù)液壓傳動系統(tǒng)1-過濾器2-齒輪泵3-溢流閥4-節(jié)流閥5-換向閥6-液壓缸7-工作臺返回課題二磨床的潤滑和保養(yǎng)一、磨床的潤滑良好的保養(yǎng)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。潤滑的目的是減少磨床摩擦面和機(jī)構(gòu)傳動副的磨損，并提高機(jī)構(gòu)工作的靈敏度。二、磨床的保養(yǎng)磨床的日常保養(yǎng)很重要，要正確操作磨床，防止產(chǎn)生磨床故障，導(dǎo)致?lián)p壞機(jī)

4、床或降低機(jī)床精度。磨床保養(yǎng)的要點(diǎn)如下：1合理操作磨床，不損壞磨床部件、機(jī)械結(jié)構(gòu)。2工作前后須清理機(jī)床，檢查磨床部件、機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)是否正常，并及時修理，排除磨床故障。3在工作臺上調(diào)整頭架、尾座位置時，須擦凈其連接面， 并涂潤滑油后移動頭架或尾座。保護(hù)工作臺、頭架、尾座連接間的有關(guān)機(jī)床精度。4人工潤滑的部位應(yīng)按規(guī)定加注油類，并保證一定的油面高度。二、磨床的保養(yǎng)5定期沖洗冷卻系統(tǒng)，合理更換切削液。處理廢切削液應(yīng)符合環(huán)保要求。6高速滾動軸承的溫升應(yīng)低于60。7不同精度等級和參數(shù)的磨床與加工工件的精度和尺寸參數(shù)要相對應(yīng)， 以保持機(jī)床精度。8磨床敞開的滑動面和機(jī)械機(jī)構(gòu)須涂油防銹。9不碰撞或

5、拉毛機(jī)床工作面和部件。磨床運(yùn)轉(zhuǎn)500h后需進(jìn)行一次一級保養(yǎng)。一級保養(yǎng)工作以操作人員為主，維修人員配合進(jìn)行。一級保養(yǎng)常用工具有一字旋具、十字旋具、活扳手、呆扳手、內(nèi)六角扳手、整體扳手、成套套筒扳手和鎖緊扳手等。三、磨床一級保養(yǎng)的內(nèi)容及要求下面以萬能外圓磨床為例介紹磨床一級保養(yǎng)的內(nèi)容及要求，見表1-3。三、磨床一級保養(yǎng)的內(nèi)容及要求返回課題三砂輪一、砂輪的結(jié)構(gòu)砂輪的結(jié)構(gòu)如圖1-3 所示，它由磨粒、結(jié)合劑和孔隙（氣孔）三個要素組成。圖1-3 砂輪的結(jié)構(gòu)二、砂輪的特性要素砂輪的特性主要由磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織、強(qiáng)度、形狀和尺寸、最高工作速度等要素衡量。各種特性的砂輪都有其適用的范圍，需按照具體的

6、磨削要求合理地選擇。1 磨料二、砂輪的特性要素二、砂輪的特性要素二、砂輪的特性要素2粒度粒度是磨粒大小的量度。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)磨具用磨料粒度組成的檢測和標(biāo)記第1部分（GB/T2481.1-1998）對磨粒尺寸的分級標(biāo)記，粒度用37個粒度代號表示。二、砂輪的特性要素二、砂輪的特性要素二、砂輪的特性要素3結(jié)合劑結(jié)合劑是將磨粒粘固成砂輪的材料。結(jié)合劑的種類及其性質(zhì)影響砂輪的硬度、強(qiáng)度。常用的結(jié)合劑分為有機(jī)結(jié)合劑和無機(jī)結(jié)合劑兩大類。其中無機(jī)結(jié)合劑常用的是陶瓷結(jié)合劑（V），有機(jī)結(jié)合劑常用的是樹脂結(jié)合劑、橡膠結(jié)合劑兩種。結(jié)合劑的種類、成分及特點(diǎn)見表1-6。二、砂輪的特性要素二、砂輪的特性要素4硬度砂輪的硬

7、度是指結(jié)合劑黏結(jié)磨粒的牢固程度，也表示磨粒在磨削力的作用下從砂輪表面脫落的難易程度。磨粒不易脫落的砂輪稱為硬砂輪；反之，則稱為軟砂輪。二、砂輪的特性要素二、砂輪的特性要素5組織砂輪的組織是表示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)松緊程度的參數(shù)，其與磨粒、結(jié)合劑、氣孔三者的體積比例有關(guān)。砂輪組織的代號是以磨粒占砂輪體積的百分比來劃分的，共15個代號，以0 號為基準(zhǔn)（62），之后磨粒體積每減少2組織號增加一號，以此類推，見表1-8。二、砂輪的特性要素二、砂輪的特性要素6形狀和尺寸常用砂輪與砂瓦的名稱、代號、形狀及用途見表1-9。二、砂輪的特性要素二、砂輪的特性要素二、砂輪的特性要素7最高工作速度砂輪高速旋轉(zhuǎn)時，砂輪上任一部

8、分都受到很大的離心力作用，如果砂輪沒有足夠的回轉(zhuǎn)強(qiáng)度，就會爆裂而引起嚴(yán)重事故。砂輪上的離心力與砂輪線速度的平方成正比，所以， 當(dāng)砂輪線速度增大到一定數(shù)值時，離心力就會超過砂輪回轉(zhuǎn)強(qiáng)度允許的范圍，砂輪就要爆裂。因此，砂輪的最大工作線速度必須標(biāo)注在砂輪上，以防止使用時發(fā)生事故。三、砂輪的代號根據(jù)磨具標(biāo)準(zhǔn)G2484-2006的規(guī)定，砂輪各特性參數(shù)以代號的形式表示，書寫順序示例如下：四、砂輪的選擇1磨料的選擇磨料按工件材料及其熱處理方法選擇，磨料本身的硬度與工件材料的硬度應(yīng)相對應(yīng)。一般的選擇原則： 工件材料為一般鋼材，可選用棕剛玉；工件材料為淬火鋼、高速鋼，可選用白剛玉或鉻剛玉工件材料為硬質(zhì)合金，則可

9、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。表1-10可供選擇磨料時參考。四、砂輪的選擇四、砂輪的選擇2粒度的選擇粒度按工件表面粗糙度和加工精度選擇。細(xì)粒度的砂輪可磨出細(xì)的表面；粗粒度的砂輪則相反，但由于其顆粒粗大，砂輪的磨削效率高。一般常用的粒度是F46F80。粗磨時選用粗粒度砂輪，精磨時選用細(xì)粒度砂輪。表1-11 可供選擇時參考。四、砂輪的選擇3砂輪硬度的選擇砂輪硬度是衡量砂輪自銳性的重要指標(biāo)。磨削過程中， 磨粒逐漸由銳利而變鈍，部分鈍化了的磨粒繼續(xù)工作， 作用在磨粒上的壓力就會不斷增大，當(dāng)壓力增大到一定數(shù)值時，有的磨粒會自行崩碎而形成新的刃口；當(dāng)壓力超過結(jié)合劑的黏

10、結(jié)力時，磨粒會自行脫落。鈍化了的磨粒自行崩碎或脫落使砂輪保持銳利的特性稱為自銳性。較軟的砂輪有較好的自銳性，可提高砂輪的磨削性能， 減小磨削力和磨削熱。五、砂輪的安裝與拆卸砂輪安裝前首先要鑒別其外觀，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查。檢查時，一手托住砂輪，一手用木錘輕敲聽其聲音。沒有裂紋的砂輪會發(fā)出清脆的聲音，有裂紋的砂輪則聲音嘶啞。有裂紋的砂輪不能使用，以免砂輪工作時爆裂。六、砂輪的平衡砂輪的平衡程度是磨削的主要性能指標(biāo)之一。砂輪的不平衡是指砂輪的重心與旋轉(zhuǎn)中心不重合，即由不平衡質(zhì)量偏離旋轉(zhuǎn)中心所致。1 靜平衡的工具靜平衡使用的工具有平衡架、水平儀、平衡

11、心軸和平衡塊等。平衡架有圓棒導(dǎo)柱式和圓盤式兩種。水平儀由框架和水準(zhǔn)器組成。玻璃制造的水準(zhǔn)器內(nèi)盛有液體，留有一個氣泡， 當(dāng)測量面傾斜時，氣泡偏于高的一側(cè)。常用水平儀的讀數(shù)精度為0.02mm/1000mm。平衡心軸由心軸、螺母和墊圈組成。心軸兩端的等直徑圓柱作為平衡時滾動的軸心。六、砂輪的平衡2靜平衡的步驟靜平衡的步驟見表1-12。一般新安裝的砂輪必須進(jìn)行兩次靜平衡。第一次平衡后，砂輪安裝在機(jī)床上進(jìn)行修整，由于砂輪的外形誤差和安裝誤差，經(jīng)修整后，原先的平衡被破壞，必須進(jìn)行第二次平衡。六、砂輪的平衡六、砂輪的平衡六、砂輪的平衡3 容易產(chǎn)生的問題和注意事項(xiàng)（1）調(diào)整平衡架時，螺釘應(yīng)做微量調(diào)整。（2）砂

12、輪連同平衡心軸放上平衡架后，應(yīng)防止砂輪從平衡架上滑下來。（3）轉(zhuǎn)動砂輪時應(yīng)輕微、緩慢。（4）移動平衡塊時應(yīng)微量移動。（5）隨時注意平衡心軸與平衡架導(dǎo)柱保持垂直。（6）砂輪平衡后，平衡塊應(yīng)緊固。（7）不要將砂輪長時間擱置在平衡架上。（8）第二次靜平衡必須達(dá)到8點(diǎn)以上。七、砂輪的修整1砂輪磨鈍的形式砂輪磨鈍的形式有三種，見表1-13。砂輪在工作一段時間后，其工作表面會鈍化。若繼續(xù)磨削，將加劇砂輪與工件表面的摩擦，工件會燒傷或產(chǎn)生振動波紋，使磨削效率降低，也影響工件的表面質(zhì)量。因此，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臅r間及時修整砂輪。七、砂輪的修整七、砂輪的修整2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

13、初期、正常、急劇三個階段。在初期階段，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，微刃為正常切削狀態(tài)且逐步鈍化，這是最佳的磨削階段，工件的精磨應(yīng)在此階段內(nèi)完成；當(dāng)微刃銳角完全消失，磨削時發(fā)出噪聲，即為急劇鈍化階段。七、砂輪的修整3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柄上制成的。金剛鉆的尖端研成7080的尖角，如圖1-6a 所示。七、砂輪的修整圖1-6砂輪的修整） 金剛鉆筆） 修整器） 金剛鉆筆的安裝角） 修整層局部放大 1-金剛鉆2-焊料3-刀柄七、砂輪的修整1）應(yīng)根據(jù)砂輪的直徑選擇金剛鉆顆粒的大小。一般情況下，砂輪直徑為100

14、mm以下時，可選0.25克拉（1克拉0.2g）的金剛鉆；砂輪直徑為300400mm時，選用0.60.8克拉的金剛鉆。2）金剛鉆的價格昂貴，使用時要檢查其焊接是否牢固， 以免失落；還應(yīng)經(jīng)常檢查金剛鉆尖角的磨損程度，磨損嚴(yán)重的應(yīng)修研后使用。修整砂輪時切削液不能間斷，以免金剛鉆碎裂。七、砂輪的修整3）金剛鉆筆的安裝角度一般取510，金剛鉆的安裝高度要低于砂輪中心12mm，且安裝要牢固， 以防止金剛鉆筆振動或扎入砂輪，如圖1-6b、c所示。安裝時選擇金剛鉆的尖角對準(zhǔn)砂輪。4）根據(jù)加工要求選擇修整用量。粗磨時，可以增大修整的背吃刀量和縱向進(jìn)給速度，以獲得尖銳的切削刃； 精磨時則相反。精修整一般做23次吃

15、刀，然后再在無吃刀的情況下修整一次。七、砂輪的修整（2）其他修整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(jié)合力強(qiáng)的合金結(jié)合而成的。金剛石筆分層狀、鏈狀、粉狀三種， 如圖1-7a、b、c所示。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的（見圖1-7d），常用于整形粗修整。金剛石滾輪磨削法修整裝置（見圖1-7e、f）主要由傳動裝置和金剛石滾輪組成。金剛石滾輪一般用電鍍法制造而成，常用于成形磨削中。七、砂輪的修整圖1-7其他修整工具） 層狀金剛石筆） 鏈狀金剛石筆） 粉狀金剛石筆） 滾輪式割刀） 金剛石滾輪） 金剛石滾輪磨削法修整裝置返回課題四磨削原理一、磨削過程磨削加工實(shí)質(zhì)是工

16、件被磨削的金屬表層在無數(shù)磨粒磨刃的瞬間擠壓、刻劃、切削、摩擦拋光作用下進(jìn)行的。磨粒是不規(guī)則的多面晶體，它有很大的楔角。磨粒在砂輪表面的分布是不規(guī)則的，一些比較突出、鋒利的磨粒切入工件， 起切削作用；突出高度較小且鈍的磨粒切不下磨屑，只起刻劃作用；更鈍的、隱附在其他磨粒下面的磨粒則起摩擦拋光作用，如圖1-8所示。砂輪工作表面經(jīng)修整，磨粒會形成一定形狀的磨刃。由上所述，可見砂輪磨粒除了切削作用外，還有擠壓、刻劃、摩擦拋光作用。磨削的關(guān)鍵詞是切削、摩擦。一、磨削過程圖1-8磨粒形狀及其磨削作用） 磨粒及磨刃形狀） 起切削作用的磨粒） 起刻劃作用的磨粒） 起拋光作用的磨粒二、磨削刀磨削力是磨削加工時工

17、件材料抵抗砂輪磨削所產(chǎn)生的阻力。磨削力在空間可分解為三個分力（見圖1-9）。（1）切削力Fc總切削力在主運(yùn)動方向上的分力稱為切削力。（2）背向力Fp總切削力在垂直于進(jìn)給運(yùn)動方向上的分力稱為背向力。（3）進(jìn)給力Ff總切削力在進(jìn)給運(yùn)動方向上的分力稱為進(jìn)給力。二、磨削刀圖1-9磨削力三、磨削熱磨削熱是指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(chǎn)生的熱。磨削熱較大，熱量傳入砂輪、磨屑、工件或被切削液帶走。然而砂輪是熱的不良導(dǎo)體，因此幾乎80的熱量傳入工件和磨屑，并使磨屑燃燒。磨削區(qū)域的高溫會引起工件的熱變形，從而影響加工精度。嚴(yán)重的會使工件表面燒傷、產(chǎn)生磨削裂紋等缺陷。因此

18、，磨削時應(yīng)特別注意對工件的冷卻和減少磨削熱，以減小工件的熱變形，防止工件表面燒傷和產(chǎn)生磨削裂紋。影響磨削熱的因素是被磨材料的硬度、磨削用量和砂輪特性。返回課題五磨削用量的概念一、磨削的基本運(yùn)動在磨削過程中，為了切除工件表面多余的金屬，必須使工件和刀具做相對運(yùn)動。圖1-10所示為外圓磨削、內(nèi)圓磨削和平面磨削的運(yùn)動。圖1-10磨削的運(yùn)動） 外圓磨削） 內(nèi)圓磨削） 平面磨削1-主運(yùn)動2、3、4-進(jìn)給運(yùn)動一、磨削的基本運(yùn)動1 磨削運(yùn)動的分類磨削運(yùn)動分為主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動兩種。（1）主運(yùn)動直接切除工件上的金屬使之變?yōu)榍行?，形成新表面的運(yùn)動稱為主運(yùn)動。圖1-10中的1即砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，它是磨削的主運(yùn)動。主運(yùn)

19、動速度高，要消耗大部分的機(jī)床動力。（2） 進(jìn)給運(yùn)動使新的材料不斷地投入磨削，以逐漸切出整個工件表面的運(yùn)動稱為進(jìn)給運(yùn)動。圖1-10中的2、3、4均為進(jìn)給運(yùn)動，視磨削方式的不同，其運(yùn)動方式有所區(qū)別。一、磨削的基本運(yùn)動2 不同磨削方式的進(jìn)給運(yùn)動（1）外圓磨削的進(jìn)給運(yùn)動是工件的圓周進(jìn)給運(yùn)動、工件的縱向進(jìn)給運(yùn)動和砂輪的橫向吃刀運(yùn)動。（2）內(nèi)圓磨削的進(jìn)給運(yùn)動與外圓磨削的相同。（3）平面磨削的進(jìn)給運(yùn)動是工件的縱向（往復(fù)） 進(jìn)給運(yùn)動、砂輪或工件的橫向進(jìn)給運(yùn)動和砂輪的垂直吃刀運(yùn)動。二、磨削用量磨削用量是用來表示磨削加工中主運(yùn)動及進(jìn)給運(yùn)動參數(shù)的速度或數(shù)量。主運(yùn)動的磨削用量為砂輪圓周速度，磨削的進(jìn)給量有些區(qū)別，現(xiàn)講

20、解外圓磨削的磨削用量。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(jìn)給量f、背吃刀量ap，如圖1-11 所示。二、磨削用量圖1-11 磨削用量二、磨削用量1 砂輪圓周速度二、磨削用量2 工件圓周速度二、磨削用量3縱向進(jìn)給量工件每轉(zhuǎn)一周相對于砂輪在縱向的位移稱為縱向進(jìn)給量（見圖1-11），其計(jì)算公式為：二、磨削用量4背吃刀量返回課題六切削液一、切削液的作用合理選用切削液，可以減小磨削過程中的摩擦，降低磨削熱，提高已加工面質(zhì)量。切削液的主要作用為冷卻、潤滑、清洗和防銹。1冷卻作用切削液一方面減小磨屑、砂輪、工件間的摩擦，減少切削熱的產(chǎn)生；另一方面帶走絕大部分磨削熱，使磨削溫度降低

21、。一、切削液的作用2潤滑作用切削液能滲透到磨粒與工件的接觸面之間，黏附在金屬表面形成潤滑膜，以減小摩擦，從而延長砂輪的使用壽命，減小工件表面粗糙度值。3 清洗作用切削液可將黏附在機(jī)床、工件、砂輪上的磨屑和磨粒沖洗掉，防止劃傷已加工表面，減少砂輪的磨損。一、切削液的作用4防銹作用切削液能保護(hù)機(jī)床、工件、砂輪不受周圍介質(zhì)（如空氣、水分和手汗等）的影響而腐蝕。防銹作用的強(qiáng)弱取決于切削液本身的成分和添加劑的作用。例如，油比水溶液的防銹能力強(qiáng)，加入防銹添加劑可提高防銹能力。二、切削液的種類磨削時使用的切削液可分為水溶液、乳化液和油類三大類。1水溶液2乳化液乳化液是乳化油和水的混合體。乳化油由礦物油和乳化劑配制而成。乳化劑的分子有兩個頭，一端向水，一端向油， 把油和水連接起來，形成以水包油的乳化液。乳化液具有良好的冷卻作用，若再加入一定比例的油性添加劑和防銹劑， 則可成為既能潤滑又可防銹的乳化液。二、切削液的種類3油類油類切削液主要成分是礦物油。礦物油的油性差，不能形成牢固的吸附膜；潤滑能力差，在磨削時須加入極壓添加劑，即成為極壓機(jī)械油。它常