磨削
第五节 磨削的工艺特点及其应用
第五节磨削的工艺特点及其应用用砂轮或其他磨具加工工件，称为磨削。
本节主要讨论用砂轮在磨床上加工工件的特点及其应用，磨床的种类很多，较常见的有外圆磨床、内圆磨床和平面磨床等。
作为切削工具的砂轮，是由磨料加结合剂用烧结的方法而制成的多孔物体。
由于磨料、结合剂及制造工艺等的不同，砂轮特性可能差别很大，对磨削的加工质量、生产效率和经济性有着重要影响。
砂轮的特性包括磨料、粒度、硬度、结合剂、组织以及形状和尺寸等。
一.磨削过程磨削可以加工外圆面、内孔、平面、成形面、螺纹、齿轮等1.外圆磨削1、在外圆磨床上进行磨法：纵磨法横磨法综合磨深磨法2、无心外圆磨圆面必须连续，不能有较长键槽等孔的磨削2.平面磨削周磨质量较高，但较慢端磨较快，但质量不高特点:主运动是砂轮的旋转运动；磨削过程:实际上是磨粒对工件表面的切削、刻削和滑擦三种作用的综合效应；砂轮的“自锐性” ：磨削中，磨粒本身也会由尖锐逐渐磨钝，使切削能力变差，切削力变大，当切削力超过粘结剂强度时，磨钝的磨粒会脱落，露出一层新的磨粒，这就是砂轮的“自锐性”。
磨削往往作为最终加工工序。
砂轮的修整由于砂轮的“自锐性”以及切屑和碎磨粒会阻塞砂轮，在磨削一定时间后，需用金刚石车刀等对砂轮进行修整。
二.磨削的工艺特点磨床的特点：a.使用磨料、磨具（如砂轮、砂带、油石、研磨料等）为工具，进行切削加工。
b.用来加工硬度较高的材料。
c.加工精度高、光洁度高。
d.一般加工余量较小。
工业发达国家，磨床比例高（约30％左右），磨床用于粗、精加工，发展了新型强力磨和高速磨。
三.磨削的应用和发展(一)外圆磨床磨床中所占比例较大的一种，包括万能外圆磨床、外圆磨床、无心外圆磨床。
1.万能外圆磨床万能性好，常用于加工以下几种典型表面。
<1>磨外圆加工所需的运动砂轮主运动 n工件的圆周进给运动 f1工件的纵向进给运动 f2砂轮的横向切入运动 c<2>磨长圆锥面外圆磨床工作台分两层，上工作台相对下工作台调整至一定的角度位置（不超过±7°)机床运动与（1）相同，但工件回转中心线与工作台纵向进给方向不平行，故磨削出来的是圆锥面。
磨盘的不同磨削方式及其应用
磨盘的不同磨削方式及其应用磨盘是金属加工中常用的磨削工具之一，在不同的加工场景中，使用不同的磨盘磨削方式能够达到更好的加工效果。
本文将就磨盘的不同磨削方式及其应用进行介绍。
1. 粗磨磨削方式粗磨磨削方式主要是为了去除工件表面的杂质、毛刺等粗糙部分，以提供一个平整的基准面。
一般情况下，使用颗粒粗糙度较大的磨盘进行磨削，以快速去除待磨工件表面的杂质。
粗磨磨削方式常见于金属加工中的初始处理阶段，如焊接接头的处理、铸件的修整等。
该方式能够迅速去除金属表面的焊渣、氧化层等，为后续的精磨磨削提供基础。
2. 精磨磨削方式精磨磨削方式主要是为了减小工件表面的粗糙度，提供一个平滑、光洁的表面质量。
一般情况下，使用颗粒细小的磨盘进行磨削，以达到更高的表面质量要求。
精磨磨削方式广泛应用于各种精密零件的加工中，如光学零件、模具零件等的加工。
通过精磨磨削方式，能够将工件表面的微小凹坑、划痕等缺陷去除，同时提高工件的尺寸精度和表面质量。
3. 抛光磨削方式抛光磨削方式主要是为了进一步提高工件表面的光洁度和光泽度。
一般情况下，使用特殊材料制成的磨盘，如毛毡盘、毡轮等，配合抛光剂进行磨削。
抛光磨削方式常见于各种装饰品、首饰等产品的加工中。
通过抛光磨削方式，能够使工件表面呈现出镜面效果，提高产品的观赏性和美观度。
4. 切割磨削方式切割磨削方式主要是为了通过磨削将工件切割成所需的形状和尺寸。
一般情况下，使用带有切割刃的磨盘进行磨削。
切割磨削方式常见于金属加工中的切割操作，如管材、板材等的切割。
通过切割磨削方式，能够实现高效、精确的切割操作，并具有较好的切割平整度和切割质量。
总结起来，磨盘的不同磨削方式在金属加工中起到了举足轻重的作用。
粗磨磨削方式去除工件粗糙部分，精磨磨削方式提供更高的表面质量，抛光磨削方式提升光洁度和光泽度，切割磨削方式实现快速、精确的切割操作。
这些磨削方式能够满足不同加工场景的需求，并在金属加工领域发挥重要作用。
磨削的工艺特点及应用范围
磨削的工艺特点及应用范围磨削是一种通过将磨料与工件接触并相对运动，以去除工件表面的材料来达到加工目的的工艺。
它是机械加工中常用的一种精密加工工艺，具有以下几个特点和应用范围。
首先，磨削具有高精度的特点。
由于磨削采用磨料的物理磨损作用，能够在工件表面形成较高的精度和光洁度。
这使得磨削可以在高要求的部件上进行加工，如模具、精密仪器零部件等。
其次，磨削具有高表面质量的优势。
由于磨削可产生微细破碎和位移切削，所以能够在工件表面形成比较光滑及均匀的表面。
磨削加工可将工件表面粗糙度控制在很低的范围内，以满足高精度零部件的要求。
第三，磨削可以加工各种材料。
由于磨料多种多样，几乎可以加工所有的工程材料，如钢、铸铁、有色金属、陶瓷、石材等。
而且磨削还可以加工硬度高、韧性好的材料，如硬质合金、高速钢等。
因此，磨削具有广泛的应用范围。
第四，磨削是一种高效率的加工方法。
尽管磨削是一种相对慢速的金属切削方式，但具有高的切削效率。
这是由于磨削通过很薄的材料去除率来实现加工，而它的单位材料去除率比其他加工方法要高得多。
此外，磨削可以实现连续加工，大大提高了生产效率。
第五，磨削可以加工各种形状的工件，如平面、曲面、孔等。
通过不同形状的磨具和磨料，可以加工出各种不同形状和精度要求的工件。
并且，由于磨削是一种柔性的加工方法，它可以根据加工需要进行不同的修整，以满足不同的要求。
最后，磨削还可以改善材料的机械性能和表面质量。
通过磨削可以降低材料的表面硬度和残余应力，从而提高材料的疲劳寿命和抗腐蚀性能。
此外，磨削还可以消除工件的加工硬化层，提高工件的尺寸精度和表面质量。
总之，磨削是一种高精度、高效率、多功能的加工方法。
它在航空航天、汽车、机床制造、电子仪器、模具制造等领域广泛应用。
在未来，随着科学技术的不断发展，磨削将更加趋向智能化，更好地满足不同领域对于精密加工的需求。
磨削的加工范围
磨削的加工范围
磨削是一种常见的加工方式，它可以用来制造各种不同形状和尺寸的零件。
以下是磨削的加工范围：
1. 精密磨削：这种类型的磨削通常用于制造高精度零件，例如航空航天、医疗器械和半导体设备等。
精密磨削可以实现非常高的表面质量和尺寸精度。
2. 中等磨削：这种类型的磨削通常用于制造机械零件、汽车零部件和模具等。
中等磨削可以实现较高的表面质量和尺寸精度。
3. 粗加工磨削：这种类型的磨削通常用于去除材料表面上的大量杂质或者形成初步轮廓。
粗加工磨削可以快速地去除材料，但表面质量和尺寸精度较低。
4. 内圆外圆磨削：这种类型的磨削通常用于制造轴承、齿轮和液压缸等零件。
内圆外圆磨削可以实现高精度的圆柱形状。
5. 平面磨削：这种类型的磨削通常用于制造平面和直角零件，例如机床床身、平面机床工作台等。
平面磨削可以实现高精度的平面和直角形状。
总之，磨削是一种非常重要的加工方式，可以用于制造各种不同形状和尺寸的零件。
不同类型的磨削适用于不同的加工要求，需要根据具体情况选择合适的磨削方式。
磨削过程及磨削原理
六、砂轮的磨损与耐用度
形态：磨耗磨损(A)、磨粒破碎(B-B) 和脱落磨损(C-C)。 砂轮耐用度：砂轮钝化、变形后加工 质量和效率降低。~用砂轮在两次修 整之间的实际磨削时间度时，工件将发 生颤振，表面粗糙度突然增大，或出 现表面烧伤现象。
由图可知，缩 短初磨阶段和稳定 阶段可提高生产效 率，而保持适当清 磨进给次数和清磨 时间可提高表面质 量。
五 磨削热和磨削温度
1. 磨削温度的基本概念 2. 影响磨削温度的主要因素
砂轮速度V： V ↑→θ↑ 工件速度Vw ： Vw ↑→θ↓ 径向进给量fr： fr↑→θ↑ 工件材料: 导热性↓→θ↑ 砂轮硬度与粒度：硬度↓→θ↓ 磨粒大小↑→θ↓
二 磨屑的形成过程
滑擦阶段：磨粒切削厚度非常小，在 工件表面上滑擦而过，工件仅产生弹 性变形。
刻划阶段：工件材料开始产生塑性变 形，磨粒切入金属表面，磨粒的前方 及两侧出现表面隆起现象，在工件表 面刻划成沟纹。磨粒与工件间挤压摩 擦加剧，磨削热显著增加。
切削阶段：随着切削厚度的增加，在 达到临界值时，被磨粒推挤的金属明 显的滑移而形成切屑。
磨削过程及磨削原理
1 磨料特征 2 磨屑的形成过程 3 磨削力 4 磨削阶段 5 磨削热和磨削温度 6 砂轮磨损与耐用度
一 磨料特征
很不规则，大多数呈菱形八面体； 顶尖角大多数为90度～120度，以很大的负前角进行切 削； 磨粒切削刃几乎都存在切削刃钝圆半径； 在砂轮表面分布不均匀，高低也不同。
磨粒常见形状
三 磨削力
➢磨削力的的来源：工件材料产生变形时的抗力和 磨粒与工件间的摩擦力。
➢磨削力的特征： (1) 单位磨削力很大 (2) 径向分力很大---径向力虽不做工，但会使
工件产生水平方向的弯曲，直接影响加工精度。
磨削原理的说明
磨削原理的说明磨削是一种常见的机械加工工艺，用于去除工件中的金属材料，使其达到所需的精度和表面质量。
它通过将硬度较高的磨粒与工件表面相互作用，通过切割和破碎的方式来去除金属材料。
在磨削过程中，磨粒与工件之间产生的磨削力和热量是主要影响磨削效果的因素之一。
下面将从磨削原理的角度对其进行详细说明。
磨削原理的核心在于磨粒与工件之间的相互作用。
磨削时，磨料在磨具表面产生的磨削力将磨粒推向工件表面，磨粒与工件表面相互摩擦，同时切削进入工件中。
由于磨粒硬度高于工件材料，磨粒可以切入和切削工件材料，将其去除。
同时，磨削力也会产生剪切和破碎作用，进一步破碎和去除工件材料。
磨削力不仅包括切削力，还包括辊压力和摩擦力，这些力的作用使磨削过程更加复杂。
磨削过程中产生的热量也是一个重要的因素。
磨削时，磨削力和磨粒与工件间的摩擦产生热量，这些热量通过工件和磨具的传导和对流传递到周围。
热量的积累会使工件表面温度升高，如果温度过高，可能导致工件变形或热裂纹的产生。
为了控制温度，常常使用冷却液或润滑剂来降低磨削过程中的摩擦和热量。
磨削原理中还有一些影响磨削效果的因素需要考虑。
首先是磨削速度和进给速度。
磨削速度是指磨具与工件的相对线速度，进给速度是指磨具与工件之间的相对位移速度。
适当的磨削速度和进给速度可以提高磨削效率和表面质量，但速度过高或过低都会影响加工效果。
其次是磨具的选择。
不同的工件材料和要求需要使用不同的磨具，例如砂轮、磨料带和研磨头等。
磨具的选择应考虑硬度、颗粒度、结构和绑定剂等因素。
最后是刀具与工件的角度和相对位置。
不同的磨削角度会对磨削效果产生影响，需要根据工件材料的特性来选择合适的角度。
总之，磨削是一种通过磨粒与工件表面的相互作用来去除金属材料的机械加工过程。
通过切削和破碎的方式来进行磨削，同时磨削力和热量的作用对磨削效果起到重要影响。
磨削过程中的磨削速度、进给速度、磨具选择和刀具角度等因素也需要合理调整和控制，以达到所需的加工精度和表面质量。
2.4磨削机理
1）车削修整法
以单颗粒金刚石(或以细碎金刚石制成 的金刚笔、金刚石修整块) 作为刀具车 削砂轮是应用最普遍的修整方法。安装 在刀架上的金刚石刀具通常在垂直和水 平两个方向各倾斜约5°～15°；金刚 石与砂轮的接触点应低于砂轮轴线 0.5～2mm，修整时金刚石作均匀的低速 进给移动。要求磨削后的表面粗糙度越 小，则进给速度应越低，如要达到 Ra0.16～0.04µm的表面粗糙度，修整进 给速度应低于50mm/min。修整总量一般 为单面0.1mm左右，往复修整多次。粗 修的切深每次为0.01～0.03mm，精修则 小于0.01mm。
当砂轮硬度较低，修整较粗，磨削载荷较 重时。易出现脱落型。这时，砂轮廓形失真， 严重影响磨削表面质量及加工精度。 在磨削碳钢时由于切屑在磨削高温下发生 软化，嵌塞在砂轮空隙处，形成嵌入式堵塞， 在磨削钛合金时，由于切屑与磨粒的亲合力强， 使切屑熔结粘附于磨粒上，形成粘附式堵塞。 砂轮堵塞后即丧失切削能力，磨削力及温度剧 增，表面质量明显下降。
根据条件不同，磨粒的切削过程的3个阶段可以全部存 在，也可以部分存在 。
典型磨屑有带状、挤裂状、 球状及灰烬等(图10— 7)．
三、磨削力及磨削功率 尽管单个磨粒切除的材料很少，但一个砂轮表层 有大量磨粒同时工作，而且磨粒的工作角度很不合理， 因此总的磨削力相当大。总磨削力可分解为三个分力： Rz——主磨削力(切向磨削力)；
根据表面颜色，可以推断磨削温度及烧伤程度。如淡黄色 约为400℃～500℃，烧伤深度较浅；紫色为800℃～900℃， 烧伤层较深。 5、磨削表面裂纹 磨削过程中，当形成的残余拉应力超过工件材料的强 度极限时，工件表面就会出现裂纹。 磨削裂纹极浅，呈网状或垂直于磨削方向。有时不在表层， 而存在于表层之下。有时在研磨或使用过程中，由于去除 了表面极薄金属层后，残余应力失去平衡，形成微细裂纹。 这些微小裂纹，在交变载荷作用下，会迅速扩展，并造成 工件的破坏。
常见的3种磨削方法介绍
常见的3种磨削方法介绍磨削过程就是砂轮表面上的磨粒对工件表面的切削、划沟和滑擦的综合作用过程。
（一）外圆磨削外圆磨削可以在普通外圆磨床或万能外圆磨床上进行，也可在无心磨床上进行，通常作为半精车后的精加工。
1、纵磨法磨削时，工件随工作台作圆周进给运动和纵向进给运动，使砂轮能磨削所有表面。
在每个纵向行程或往复行程后，砂轮进行横向进给，逐渐磨掉磨削余量。
它可以磨削较长的表面，具有良好的磨削质量。
特别是在单件、小批量生产和细磨时，一般采用纵向磨削法。
2、横磨法（切入磨法）采用交叉磨削方式，工件无纵向进给运动。
使用比待磨削表面（或与磨削表面一样宽）宽的砂轮以非常低的进给速度横向进给工件，直到磨掉所有加工余量。
交叉磨削法主要用于磨削长度较短的柱面和两侧有台阶的表面3、深磨法其特点是所有磨削余量（直径一般为0.2~0.6mm）均在纵向刀具中磨掉。
磨削过程中，工件的周向进给速度和纵向进给速度非常慢，砂轮前端被修整成阶梯形或锥形。
深度磨削法的生产率约为纵向磨削法的两倍，可达到IT6水平，表面粗糙度Ra值在0.4~0.8之间。
然而，修整砂轮很复杂，只适合大规模生产。
磨削允许砂轮超出工件，与加工表面两端保持较大距离。
4、无心外圆磨削法工件放置在砂轮和导轮之间，其下方有一支撑板。
砂轮（也称为工作轮）旋转并起切割作用。
导向轮是一个橡胶粘合轮，带有非常细的磨粒。
工件和导轮之间的摩擦力很大，因此工件以接近导轮的线速度旋转。
无心外圆磨削是在无心外圆磨床上进行的。
无心外圆磨床生产率高，但调整复杂；孔与套筒零件外圆的同轴度误差无法修正；带有长轴向槽的零件不能磨削，以防止外圆圆度误差过大。
因此，无心外圆磨削主要用于批量生产细长光轴、轴销、小套筒等零件的轴径。
（二）内圆磨削除了在普通内圆磨床或万能外圆磨床上进行内圆磨削外，无心内圆磨削也可用于大型薄壁零件；对于重量大、形状不对称的零件，可采用行星内圈磨削。
此时，应首先完成工件的外圆。
内圆磨削由于砂轮轴刚性差，一般都采用纵磨法。
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定义：利用砂轮在磨床上对工件进行的切 削加工方法。 主运动：主轴（砂轮）的旋转 进给运动：工作台（或砂轮轴，视磨床种 类而定）
一、加工范围
磨床可以加工各种表面，如内、外圆柱面和 圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及 各种成形表面。
外圆磨削 内圆磨削 磨削螺纹
无心外圆磨削
平面磨削
磨削方式
四、磨削工艺特点
1）加工精度高，表面粗糙度值小 加工精度高， 加工精度高 磨床精度高，磨削时砂轮上的磨粒对工件进行 细微切削，并有摩擦抛光细化磨痕作用，减小 了工件因工艺系统的弹性变形而引起的加工误 差。属精加工。 因而可获得IT6-IT5的精度和0.8-0.2um的表面 粗糙度值，高精磨削可达0.025um以下。
磨削工艺特点
2）可加工高硬度材料 ） 砂轮磨粒硬度大，可磨削铸铁件、未淬 火及淬火钢件等高硬度材料。 磨削低硬度材料时磨屑易堵塞砂轮表面 孔隙。多采用精车或精细车代替磨削。
磨削工艺特点
3）高温易烧伤工件表面 砂轮转速高，产生热量大，易烧伤工件 表面，引起尺寸变化。 措施：合理选择砂轮和磨削用量 措施 使用冷却液
2. 内圆磨削
使用内圆磨床磨削各种圆柱孔（通孔、盲 孔、阶梯孔等）和圆锥孔。 特点：受被磨削孔径的限制，砂轮直径一 般较小，磨削速度低，磨削过程不平稳。 当磨削较深孔时，难以输送切削液。 因而内孔磨削精度低、表面质量低，生产效 率低。
3.平面磨削 平面磨削
1.周磨法 周磨法 砂轮圆周与工件接触进行磨削加工。接触 面积较小，冷却快，工件温度上升较低。砂 轮周边被磨损均匀，加工质量高，但效率低。 2.端磨法 砂轮端面与工件接触，磨削面积大，工件 温度上升高，加工质量相对低。
2）横磨法 ）
主运动：砂轮旋转 进给运动：砂轮已缓 慢的速度连续或断续 的向工件作径向 运动， 磨去全部加工余量。
横磨法
横磨法特点及应用
产生热量大 生产效率高 工件与砂轮接触面积大，散热条件差，产生 热量多，易使工件产生热变形和烧伤。长度 一般用于大批量生产中磨削直径大、 一般用于大批量生产中磨削直径大、 加工质量受一定影响 刚度高的外圆及两端都有台阶的轴颈。 短、刚度高的外圆及两端都有台阶的轴颈。 还可用来磨削成形面。 还可用来磨削成形面。 横磨时径向力大，工件易发生弯曲变形。工 件无纵向进给运动，故砂轮的修整精度直接 影响工件的尺寸精度和形状精度。
工作台
纵向进给手轮
挡块
图6-31 万能外圆磨床
（二）砂 轮
砂轮是用结合剂把磨料粘结起来，经 压坯、干燥和焙烧的方法制成的。磨粒 的粒度直接影响磨削的表面质量和生产 率。 粗磨：选用粒度粗的砂轮； 精磨：选用粒度细的砂轮。
三、常用磨削方法
根据磨削形式的不同， 根据磨削形式的不同，磨削加工分别有外 圆磨削、内孔磨削和平面磨削等。 圆磨削、内孔磨削和平面磨削等。 外圆磨削分纵磨法和横磨法。 外圆磨削
齿轮磨削
图6-30 磨削加工方法
二、磨床与砂轮
（一）磨床类型与用途 用磨料磨具（砂轮、砂带、油石和研磨料等） 为工具进行切削加工的机床。 磨床种类很多。主要有：外圆磨床、内圆磨 床、平面磨床、工具磨床和用来磨削特定表 面和工件的专门化磨床，如花键轴磨床、凸 轮轴磨床、曲轴磨床等。
万能外圆磨床
头架 砂轮 横向进给手轮 砂轮架
1. 外圆磨削
1）纵磨法 纵磨法 主运动：砂轮旋转 进给运动：工件旋 转及其随工作台 的直线往复运动。
纵磨法
纵磨法特点
磨削热量少 每次的磨削深度小，磨削力小，散热条件好。 加工质量好 在接近最后尺寸时可作几次无径向进给的“光磨”， 可减小工件因工艺系统弹性变形所引起的误差。 适应性好 同一砂轮可磨削不同直径和长度的外圆表面。 生产率低 适用于单件小批量生产，尤其是细长轴的磨削。