第四章磨削力

第四章磨削力第1頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三圖3-2各種磨削加工方式的三個磨削分力a)外圓磨削

b)內(nèi)圓磨削

c)臥式平面磨削

d)立式平面磨削

第2頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三一般，F(xiàn)n>Ft>Fa，而法向磨削力與切向磨削力的比值Fn/Ft，是加工中一個重要數(shù)據(jù)，它可間接地說明砂輪工作表面磨粒的鋒利程度。因為隨著磨粒的鈍化，將引起F的急劇增大，使砂輪磨損加快，系統(tǒng)振動增加，噪聲加大，工件表面粗糙度上升和表面質(zhì)量惡化等。所以，它也可作為砂輪耐用度的判斷依據(jù)之一

三個分力的關(guān)系第3頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三?砂輪速度v砂↑→單位時間內(nèi)參與切削的磨粒數(shù)量↑→每個磨粒的切削厚度↓→磨削力↓?工件速度vω、fa

↑→單位時間內(nèi)磨去的金屬量↑→每個磨粒的切削厚度↑→磨削力↑?徑向進給量fr↑→每個磨粒的切削厚度↑、砂輪與工件的磨削接觸弧長↑→同時參與磨削的磨粒數(shù)↑→磨削力↑?砂輪磨損↑磨削力↑3、影響磨削力的因素1）磨具條件：磨料、粒度、結(jié)合劑、組織、硬度、磨具修整2）工件條件：工件材料的硬度、強度、塑性、3）工藝參數(shù)條件：4）磨削液條件：液體成分、潤滑冷卻性能、供液壓力5）機床工藝系統(tǒng)的剛性和機床的精度第4頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三Ft=KtαVS-βVwγVaδBε

4、磨削力的實驗式：

Ft=KVs-βVwγtα

5、比磨削能磨除工件上單位體積的金屬所消耗的能量叫比磨削能U=W/V切屑的大小對比磨削能的影響被稱之為尺寸效應(yīng)

第5頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三比磨削能對于估計磨削力和功是一個很有用的量

在鋼坯的荒磨中，一個切屑的厚度大約g=0.1mm，其U大約為700kg.m/cm3，若以500公斤/小時（1093cm3/min）的速率切除金屬，最小的功率消耗可估計如下：（馬力）=12750（J/S）

如果Vs=80m/s（Kg）若取Fn=3Ft倍，則Fn=636(kg)第6頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三6、磨削力的測量

（1）功率計法:功率計法是根據(jù)電動機輸入功率來計算切向磨削力的。由于磨床的砂輪軸多由獨立的電機直接驅(qū)動，因此，可用電功率表實測磨頭電動機的功率PE，然后按下式計算:式中ηR--電動機傳動效率；

PE--磨頭電動機實測輸入功率(kW)；

nS--砂輪轉(zhuǎn)速(r/s)；

DS--砂輪直徑(mm)。（2）電阻應(yīng)變測力法

(3)電容式測力儀

(4)壓電原理的平面磨削測力儀

第7頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)磨削中的振動

在磨削加工中，振動對表面光潔度、磨削精度、砂輪的壽命帶來的不良影響尤為突出。因而振動是影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率的一個重要因素。

一、磨削中的振動形式

1、自由振動如磨床周圍其它機械產(chǎn)生的沖擊力，磨床砂輪架快速進退或工作臺換向時引起的振動屬于自由振動

2、強迫振動

如磨床電機的轉(zhuǎn)子的不平衡、砂輪的不平衡等因素引起的振動

3、自激振動

自激振動又叫做顫振，顫振是由系統(tǒng)自身產(chǎn)生的交變力所維持的振動。磨削過程中不斷波動的磨削力就是維持顫振的交變力

其中自由振動和強迫振動，只要找出振源，總是可以找到消除它們的方法。而發(fā)生在砂輪和工件之間的顫動，不會因為有阻尼而衰減，一旦振動產(chǎn)生便會有增無減

第8頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三二、穩(wěn)態(tài)和動態(tài)切削過程第9頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三三、磨削中的顫振

再生效應(yīng):不管是何種原因在工件上一轉(zhuǎn)留有波紋，若切削過程不穩(wěn)定都一定會反映到再次切削之中，并產(chǎn)生新的振紋激起再生振動，這種現(xiàn)象稱為再生效應(yīng)

一般說來，使用刀具進行切削加工，則后一次走刀與前一次走刀往往有重迭部分。這種情況在磨削中特別明顯

重疊系數(shù)B——砂輪寬度S——軸向進給量第10頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三位移磨削力砂輪再生效應(yīng)砂輪磨損特性砂輪接觸剛性磨床剛性工件再生效應(yīng)工件可磨削性某一切深u0磨削中的自激振動原理

磨削中的顫振產(chǎn)生的主要原因是：磨具的硬度特性砂輪若過軟，則磨削過程中的擾動會使砂輪表面上的磨損不均勻，使砂輪表面也出現(xiàn)了波紋；若砂輪過硬，擾動則會使砂輪表面的堵塞不均勻，以這兩種砂輪磨削工件必將在工件表面形成波紋，而工件表面的波紋反過來會促使砂輪的不均勻的磨損和堵塞更加嚴重。如此相互影響相互促進，使振動越來越激烈

第11頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三四、磨削表面的顫振振紋1）螺旋型振紋是由修整時砂輪與金剛石修整筆之間的振動引起的。這種振動可以是“強迫型”和“半激振型”。機械的其它部件(如液壓泵、不穩(wěn)定回轉(zhuǎn)體等)將振動輸入到了工藝系統(tǒng)，其振動頻率相當于振源外力的頻率。在修整內(nèi)圓磨砂輪時，由于主軸剛性較差，可能會引起半自激振動。在這種情況下，振動頻率十分接近主軸的自然頻率；也還可能在修整時發(fā)生一些擾動而引起砂輪的再生振動2）直線型振紋這類振紋常常是由砂輪不平衡引起的。當砂輪磨損或堵塞不均勻時，由于再生效應(yīng)，在工件表面上同樣會出現(xiàn)直線型振紋

3）斑點型振紋由于砂輪圓周表面上硬度不均勻或不均勻的磨損引起局部振動造成的。這種擾動又會促使砂輪的再生振動

第12頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三