磨削机理与磨削几何参数
磨削机理
δ——单颗工作磨粒顶面积，即工件与工作磨粒的实际接触面积；
p ——磨粒实际磨损表面与工件间的平均接触压强；
因此，可以得到单位宽度法向磨削力F’n，单位宽度切向磨削力F’t公式：
F 'n
1 1 v w P An vw Ce a p 2 d se 2 Fp a p vs 1 vs
1 2
l l q
1
Fn l F p Al N d l dl
0
整个接触弧长度上的法向磨削力大小：
Fn F p C e
,
vw v s
2 1
a d
p se
1
1 1 n 1 n 2
有效磨刃数， 为砂轮以工件的接触弧长度，b为磨削宽度。
Ls
砂轮接触面上的动态磨刃数的磨削力计算公式
关于磨削力计算公式的建立，目前国内外有不少 论述。在这里重点介绍G.Wener等建立的磨削力计算 公式，该公式考虑了磨削力与磨削过程的动态参数关 系。
建立磨削力计算公式时，需要两项参数：
(1)单位砂轮表面上参与工作的磨刃数； (2)砂轮与工件相对接触长度内的平均切削截面积A。
单位砂轮表面上参与工作的磨刃数：N d An Ce
vw v s
ap d se
2
如图，对于弧任意接触长度ι范围内的动态磨刃数Nd(ι)为：
l N d (l ) N d l s
vw A C n e v s
磨削机理与磨削几何参数
磨削机理与磨削几何参数磨削是一种常用的金属加工方法，通过磨削可以使工件达到很高的精度和光洁度。
磨削机理和磨削几何参数是影响磨削效果的重要因素。
磨削机理主要包括切削、剥离和抛光三个阶段。
在切削阶段，砂轮的砂粒与工件表面发生摩擦，形成一定的切削力，将工件上的金属颗粒切削下来。
在剥离阶段，砂轮与工件表面发生较大的压力，工件表面的金属颗粒被砂轮剥离掉。
在抛光阶段，砂轮与工件表面摩擦产生热量，使工件表面金属软化并流动，从而得到光洁的表面。
磨削几何参数是指影响磨削过程的参数，包括砂轮直径、砂轮转速、进给速度和切削深度等。
砂轮直径决定了磨削时的切削区域范围，砂轮直径越大，切削区域越大。
砂轮转速决定了砂轮与工件之间的相对速度，速度越高，磨削效率越高。
进给速度决定了切削过程中工件的移动速度，进给速度越大，切削深度越大。
切削深度决定了工件被磨削的厚度，切削深度越大，磨削效果越明显。
在磨削过程中，磨削机理和磨削几何参数相互作用，相互影响。
通过合理选择磨削几何参数，可以使磨削机理更好地发挥作用，提高加工效率和加工质量。
例如，在磨削硬度较高的工件时，可以选择较小的切削深度，以减小工件表面的热影响区域，防止表面裂纹的生成。
在磨削精度要求较高的工件时，可以选择较小的砂轮直径和较高的砂轮转速，以提高磨削精度和表面光洁度。
综上所述，磨削机理和磨削几何参数是磨削过程中需要考虑的重要因素。
通过合理选择磨削几何参数，可以使磨削机理更好地发挥作用，提高加工效率和加工质量。
磨削是一种常用的金属加工方法，通过磨削可以使工件达到很高的精度和光洁度。
磨削机理和磨削几何参数是影响磨削效果的重要因素。
磨削机理主要包括切削、剥离和抛光三个阶段。
在切削阶段，砂轮的砂粒与工件表面发生摩擦，形成一定的切削力，将工件上的金属颗粒切削下来。
切削过程中，砂轮表面的砂粒承受着很大的压力，与工件表面的金属发生高速切削，产生较大的切削力和切削温度。
随着砂轮的旋转和进给运动，切削液润滑剂浸润在砂轮与工件之间，冷却砂轮和工件，减小切削温度。
磨削加工参数-磨削加工的范围有哪些?
磨削加工参数-磨削加工的范围有哪些?磨削加工参数磨削加工是一种常用的精密加工方法，其加工参数对加工效果有着至关重要的影响。
以下是常用的磨削加工参数及其单位：1.磨削要素磨削速度v：砂轮旋转运动的线速度，单位为m/s。
工件速度vw：工件运动的线速度，单位为m/min。
轴向进给量fa：对平面磨削而言，指工作台每单行程或双行程后砂轮轴向移动量，单位为mm/单行程或mm/双行程，本“推荐表”采用mm/双行程为单位。
对外圆、内圆磨削而言，指工件每相对于砂轮的轴向移动量，单位为mm/r。
径向进给量fr：砂轮径向切入工件的深度，单位为mm。
Ra：以轮廓算术平均偏差评定的表面粗糙度参数，单位为μm。
B：砂轮宽度，单位为mm。
2.平面磨削平面磨削是一种常见的磨削加工方法。
下表列出了三种不同硬度的钢材在淬火状态下的平面磨削参数：XXX淬火状态（硬度：40～45HRC）类别 Ra fr（mm） fa（mm/双行程） v（m/s） vw（m/min）砂轮粗磨 1.6 0.02～0.04 0.3B 25～30 15～25WA46K 精磨 0.8 0.01～0.015 0.1B 20～25 10～15WA60KGCr15钢淬火状态（硬度：61～65HRC）类别 Ra fr（mm） fa（mm/双行程） v（m/s） vw（m/min）砂轮粗磨 1.6 0.015～0.03 0.3B 15～20 15～25WA46K 精磨 0.8 0.005～0.01 0.1B 15～20 15～25WA60KT10钢淬火状态（硬度：58～64HRC）类别 Ra fr（mm） fa（mm/双行程） v（m/s） vw（m/min）砂轮粗磨 1.6 0.02～0.03 0.3B 25～30 15～25WA46K 精磨 0.8 0.005～0.01 0.1B 20～25 10～15WA60K3.外圆磨削外圆磨削是一种将工件放置于旋转的工作台上，通过砂轮的切削作用来加工工件外圆的方法。
磨削加工中的磨削参数
磨削加工中的磨削参数磨削加工是工业制造中重要的加工方式之一，其广泛应用于汽车制造、航空航天、能源等众多领域。
磨削加工的主要功能是通过磨头或磨轮切削被加工物表面的材料，使其达到所需形状和尺寸。
磨削加工中磨削参数的选取对加工效率和产品的质量均有决定性影响，因此研究和掌握磨削参数的选取方法是磨削加工中的一项重要任务。
1. 磨削参数的种类磨削加工中常用的磨削参数包括磨料种类、磨粒尺寸、磨削速度、磨削深度、进给速度、接触时间等。
其中，磨削速度是指砂轮旋转的速度；磨削深度是指切削的深度，其与磨头的尺寸、磨头硬度、砂轮至被加工物的距离等因素有关；进给速度是指砂轮在被加工物表面穿切的速度，其与旋转速度、磨头形状、被加工物硬度等因素有关；接触时间是指砂轮与被加工物表面接触的时间，在磨削加工过程中，其中一个参数变化都会对加工效果产生影响。
2. 磨削参数的影响因素磨削参数的选取需要考虑多种因素，例如被加工物的性质、粘结材料的类型和砂轮的硬度等。
不同的材料需要选用不同的磨料，并且在磨削加工中还需要考虑材料的韧性、硬度和加工前表面的粗糙度等因素。
例如，在加工较硬的材料时，应使用较细的磨粒，旋转速度和进给速度应适当降低，以避免磨具损坏和加工效率低下。
3. 磨削参数的设计方法在确定磨削参数时，需要进行实验和分析评估，并且需要考虑到实际加工的情况。
在实验中，需要根据被加工物和砂轮的性质等因素，设计不同的实验方案，并且通过观测被加工物表面的状态、测量表面粗糙度和表面变形等指标来对磨削加工效果进行评估。
如果磨削效果不理想，则需要对磨削参数进行调整，并重新进行实验。
此外，为了避免磨削加工中磨削参数的误选所带来的不必要浪费和产品质量的降低，还可以应用计算机辅助加工技术，通过建立数值模型，对磨削参数进行模拟分析和优化设计，从而提高磨削加工的效率和质量。
4. 磨削加工中磨削参数的优化针对特定的磨削加工过程，通过对磨削参数不断调整和优化，可以达到更好的加工效果。
磨削原理
磨粒磨削点温度θdot： 指磨粒切削刃与切屑接触部分的温度，是磨削
中温度最高的部位，可达1000℃左右。是研究磨削刃的热损伤、砂轮的 磨损、破碎和粘附等现象的重要因素。
磨削区温度θA：指砂轮与工件接触区的平均温度，一般约有500～
轮的接触面积；根据磨削要求合理选择砂轮的粒度； 经常保持砂轮在锋利条件下磨削，并选择适宜的润滑 性能较好的切削液，以减小磨粒与工件间摩擦等。
加速磨削热传出：除了适当提高工件速度和轴向进给量外，主要
是采用有效的冷却方法:采用喷雾冷却、高压冷 却和内冷却
选择合适的磨削用量和适当的光磨次数
36
2.8.7砂轮的磨损与修整
单个磨粒的切削厚度
hDg max
2vw vc
fr d0
vw ， fr
hDgmax
vc ，dw
hDgmax
粒度号大（细粒度）的砂轮e大， hDgmax 小
26
2.8.4磨削力
F的产生来源：工件弹性、塑性变形的阻力；磨粒与切屑、 磨粒与工件之间的摩擦力
F的三个分力：主切削力Fc；切深力Fp；进给力Ff
常用30－35m/s
18
2.8.2磨削运动及磨削用量
磨削的进给运动：工件的切向运动vw
vw
dw nw 1000
m
/
s
vw 生产率 , 工件磨削烧伤
但vw过大，振动 工件Ra
19
2.8.2磨削运动及磨削用量
工件的轴向进给运动fa：
工件转一周，工件和砂轮在砂轮轴线方向的相对位移 根据砂轮宽度B选则：粗磨： fa＝(0.3~0.85)B
硬脆材料的elid精密镜面磨削机理和技术的研究
硬脆材料的elid精密镜面磨削机理和技术的研究硬脆材料的ELID精密镜面磨削机理和技术的研究一、引言硬脆材料的磨削一直以来都是制约高精度加工的瓶颈之一。
传统的研磨技术在处理硬脆材料时容易产生较大的划痕和组织损伤，严重影响了工件的表面质量和性能。
近年来，电解抛光镜面磨削（ELID）技术在硬脆材料加工领域得到了广泛应用，具有磨削精度高、表面质量良好以及工件材料损伤小的优点。
本文将从机理和技术两个方面探讨硬脆材料的ELID精密镜面磨削。
二、ELID精密镜面磨削机理1. 基本原理ELID精密镜面磨削是在研磨过程中通过在磨粒、砂轮和工件间施加低电压直流电进行电化学反应，从而实现对硬脆材料表面的精密磨削。
磨削过程中，磨粒、砂轮和工件形成一个电解质层，该电解质层能够加速磨削产物的去除、减小热量的输送并改善磨削表面的质量。
2. 电化学反应机理ELID精密镜面磨削的关键在于砂轮表面形成了一层硬脆材料的致密抛光层。
这是通过电化学反应实现的，其中砂轮表面的氧化层在电解质中发生电离，生成OH-离子和氧化铁或氧化铁的混合物，进而与硬脆材料的表面发生反应形成致密抛光层。
3. ELID电解质的选择ELID磨削中的电解质是影响磨削效果的一个重要因素。
常用的电解质有硫酸、硝酸及其混合物等。
不同的电解质对于磨削表面的质量、磨削速度和电解质的消耗等方面都有影响。
三、ELID精密镜面磨削技术1. 砂轮制备技术ELID磨削中的砂轮具有较高的表面质量，其制备技术对于磨削效果和表面质量具有重要影响。
常见的砂轮制备技术包括经典ELID制备技术和局部ELID制备技术。
2. 加工参数优化不同硬脆材料的ELID精密镜面磨削过程中，加工参数的优化是关键。
加工参数包括电流密度、砂轮粒度、进给速度等，这些参数会直接影响砂轮磨削效率、磨粒尺寸和表面质量。
3. 先进监测技术ELID精密镜面磨削过程中的质量控制是确保加工效果的关键。
随着先进监测技术的发展，通过磨削力、磨削声音、表面温度等多参数监测，可以及时调整磨削参数，提高加工效率和表面质量。
磨削机理与磨削几何参数(PPT 35页)
3）弹性滑移长度随接触宽度增加呈直线增加；随干涉角 增加而直线地减小；随弹簧常数的增加而减小；随切削 速度的变化无明显影响。弹性滑移长度是摩擦系数的复 杂函数；且随磨削液性能的变化而变化。
三、塑性变形
•21
从弹性临界点E到塑性临界点P之间的区域为塑性变形区
a) 磨粒在整个接触期间只进行弹性滑移； b) 磨粒在整个接触期间由弹性滑移到塑性耕犁再转 变为弹性滑移离开磨削区；
c) 磨粒在整个接触期间要经过弹性滑移、塑性耕犁和切 削三个过程。
切削刃即将离开工件时由于磨粒与工件材料的干涉深 度迅速减小，工件又将产生塑性和弹性变形，但这一 阶段非常短暂，实际研究中常常不作考虑。
Honing
Bores and holes in workpiece; low production rate; low labor skill.
Lapping
Flat surfaces; high production rate; low labor skill.
Ultrasonic Holes and cavities of various shapes, particularly in hard and brittle
自由磨削 杯形砂轮端面磨
磨削加工- 按砂轮与工件的相对运动关系分类
往复式和切入式
磨削加工-按砂轮与工件干涉处的运动线速度方向
VW
逆磨
VS
顺磨
V WV
S
磨削加工方法分类
•8
磨削加工
The types of workpieces and operations typical of grinding:
磨削机理ppt课件
CF——切除单位体积的切屑所需的能(kgf／mm2)。 2、磨削功率Pm为
Pm = Fz·v/1000 kW 式中，Fz——切向磨削力(N)；
v——砂轮线速度(m／s)。
3、影响磨削力的因素 1）砂轮速度v：v增大，单位时间内参加切削的磨粒数增 大，每个磨粒的切削厚度减小，磨削力随之减小。
2）工件速度vw和轴向进给力fa增大时，单位时间内磨去的 金属质量增大，如果其他条件不变，则每个磨粒的切削厚 度增大，磨削力增大。
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)； Fy——切深力(径向磨削力)； Fx——进给力(轴向磨削ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ)。 几种不同类型磨削加工的三向分力如图10—8所示。
1、磨削力的主要特征如下：
(1)单位磨削力很大。
由于磨粒几何形状的随机性和参数不合理，磨削时的单 位磨削力p值很大，根据不同的磨削用量，p值约在 7000～20000kgf／mm2之间，而其他切削加工的单 位切削力p值均在700kgf／mm2以下。
(2)三向分力中切深力Fy值最大，原因同上。 在正常磨削条件下，Fy／Fz约为2.0～2.5，在磨削深度 很小和砂轮严重磨损时， Fy／Fz可能加大到5～10。 由于Fy对砂轮轴、工件的变形与振动有关，直接影响加 工精度和表面质量，故该力是十分重要的。
对于导热性差的材料在磨削高温的作用下，容易在 工件内部与表层之间产生很大的温度差，致使工件表层 产生磨削应力和应变。有时能使工件表面产生很细的裂 纹，降低表面质量。
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磨削加工方法分类
磨削加工-无心磨 Centerless-Grinding Operations
磨削加工方法分类
磨削加工
Process Surface
Cylindrical
Characteristics Flat surfaces on most materials; production rate depends on table size and automation; labor skill depends on part; production rate is high on vertical-spindle rotary-table type. Round workpieces with stepped diameters; low production rate unless automated; labor skill depends on part shape.
Honing
Bores and holes in workpiece; low production rate; low labor skill.
Lapping
Flat surfaces; high production rate; low labor skill.
Ultrasonic Holes and cavities of various shapes, particularly in hard and brittle
磨削机理与磨削几何参数
Grinding mechanism and geometry
栗正新 教授 河南工业大学 2012.5
Outlook
磨削加工方法种类 常用磨削加工运动参数 磨削中的磨粒 磨削机理 磨削几何学参数 磨削性能表征参数
磨削加工方法分类
磨削加工
固定磨粒加工 磨 削 加 工
自由(游离)磨粒加工
固结磨具加工
涂附磨具加工
研磨 抛光 滚磨 喷射加工 磨料流加工 弹性抛射加工
振动磨削 砂轮磨削 珩磨 超精磨削 电解磨削
叶轮磨削 砂带磨削
页布(纸)加工
磨削加工方法分类-参考车削加工
车 削 加 工
磨削加工方法分类-参考车削加工
车 削 加 工
磨削加工方法分类-参考车削加工
切削要素 包括切削用量和切削层参数。 切削用量三要素 1) 切削速度：切削刃的选定点相对于工件主运动的瞬时速度 2) 进给量 ： 在工件或刀具的每一转或每一往复行程的时间内，刀
具与工件之间沿进给运动方向的相对位移。 3) 背吃刀量（切削深度）：背吃刀量是在通过切削刃基点并垂直于
工作平面方向上测量的吃刀量，单位为mm，也就是工件待 加工表面与已加工表面之间的垂直距离，习惯上也将背吃刀 量称为切削深度。
Centerless Round workpiece; high production rate; low to medium labor skill.
Internal
Bores in workpiece; low production rate; low to medium labor skill.
主运动 是切除工件多余金属所需要的最基本的运动，主运 动速度高、消耗功率大。
进给运动 是使金属层连续投入切削，从而加工出完整表面 的运动。
合成运动 是当主运动与进给运动同时进行时，这两个运动 的合成运动。
磨削加工方法分类
磨削加工- 按加工对象分类ຫໍສະໝຸດ 平面磨削 外圆磨削内圆磨削
无心磨削
自由磨削 杯形砂轮端面磨
machining nonconducting materials.
*Larger capacities are available for special applications. L=length; D=diameter.
副偏角。
⑥副后角αO’ 副正交平面中测量的副后刀面与副切削平面之间的夹角称为 副后角。
⑦楔角βO 正交平面中测量的前、后刀面之间的夹角称为楔角βO=90o（γO +αO）
⑧刀尖角εr 基面中测量的主、副切削刃之间的夹角称为刀尖角。
ε r =180o－（κr+κr‘）
切削运动 了形成工件表面所必需的、刀具与工件之间的相对运 动。切削运动分为主运动和进给运动。
磨削加工- 按砂轮与工件的相对运动关系分类
往复式和切入式
磨削加工-按砂轮与工件干涉处的运动线速度方向
VW
逆磨
VS
顺磨
V WV
S
磨削加工方法分类
磨削加工
The types of workpieces and operations typical of grinding: (a) cylindrical surfaces, (b) conical surfaces, (c) fillets on a shaft, (d) helical profiles, (e) concave shape, (f) cutting off or slotting with thin wheels, and (g) internal grinding
刀具几何要素-三面二韧一尖 （1）前刀面A） 切屑流出时经过的刀面称为前刀面。 （2）后刀面Aα 与过渡表面相对的刀面称为后刀面（也称主后刀面）。 （3）副后刀面Aα′ 与已加工表面相对的刀面称为副后刀面。 （4）（主）切削刃S 前刀面与后刀面汇交的边缘称为（主）切削刃。在
切削加工过程中，它承担主要的切削任务。
（5）副切削刃S′ 前刀面与副后刀面汇交的边缘称为副切削刃。它承担少 量的切削工作，配合主切削刃完成切削工作并最终形成工件上的已 加工表面。
（6）刀尖 刀尖是主、副切削刃的连接部位，或者是主、副切削刃的交点。 大多数刀具在刀尖处磨成 一小段直线刃或圆弧刃，也有一些刀具主、 副切削刃直接相交，形成尖刀尖。
刀具几何角度
①主偏角κr 基面中测量的主切削刃与假定进给运动方向之间的夹角称为 主偏角。
②刃倾角λs 切削平面中测量的主切削刃与过刀尖所作基面之间的夹角称 为刃倾角。
③前角γO 正交平面中测量的前刀面与基面之间的夹角称为前角。 ④后角αO 正交平面中测量的后刀面与切削平面之间的夹角称为后角。 ⑤副偏角κr‘ 基面中测量的副切削刃与假定进给运动方向之间的夹角称为