2.2高效磨削技术

是磨削宽度大。 ②可磨成形面，能保证零件成形精度，采用切入 磨削形式，比纵向往复磨削效率高。 ③砂轮宽度大，主轴悬臂伸长度长。
④为保证工件的形位精度，砂轮硬度在圆周和轴
向均匀性要好。否则因砂轮磨损不均匀，影响零件
的精度和表面质量。
现代制造技术
• 应用：
• 大批量工件的加工。在生产线和自动线上
采用宽砂轮磨削可减少磨床的数量和占地面积。
现代制造技术
• 4）加工精度高 • 由于摩擦生热少，磨粒散热时间间隔长，可以有效减少工 件变形、烧伤，故加工精度一般可达到普通砂轮磨削的加工 精度。 • 又由于砂带与工件是柔性接触，具有较好的跑合和抛光作 用，磨削得到的工件表面粗糙度Ra可达0.63~0.16μm，加工 精度较高。
现代制造技术
• 5）设备简单、操作方便 • 砂带磨削设备结构简单，制造成本低、接触轮极少磨 损，可使砂带保持恒速； • 传动链短,机床功率利用率可达85%以上；操作方便、 安全可靠。
现代制造技术
主要特点是：
①采用定负荷自由磨削方式磨除一定厚度的缺
陷层金属，背吃刀量和进给量均不确定；
②在磨削过程中不修整砂轮，为确保砂轮既有 自锐能力，消耗又不致过大，应选择合适砂轮； ③多采用干磨方式，工件表面易烧伤。 磨削效率高，表面质量、加工精度低。
现代制造技术
用途：
主要用于钢坯的修磨，磨除钢坯的表面缺
现代制造技术 • 应用： • （1）工作表面 • 砂带磨削可以加工外圆、内圆、平面、曲面等工件表面； 如导弹头外形、喷气发动机叶片的复杂型面的精密加工等。 • （2）加工材料： • 可以磨削普通金属材料和不锈钢、钛合金等难加工材料， 也可磨削木材、塑料、石料、混凝土、橡胶以及各种较高硬 度的非金属材料，如单晶硅体和宝石等；
现代制造技术 • 5）磨床功率大、成本高，工件易产生磨削烧伤
由于接触面积大，参加切削的磨粒数多，总磨削力
大，因此需要增大磨床的功率，使磨床的成本增加； 砂轮与工件接触面积大，磨削液难以进入磨削区， 工件表面容易烧伤。
• 应用： • 主要用于沟槽、成形和外圆的磨削。
现代制造技术
3. 高速与超高速磨削
当前在高效磨削技术领域内，高速重负荷荒磨、 缓进给大切深磨削、高速与超高速磨削和砂带磨削 取得了引人注目的发展。
现代制造技术
1. 高速重负荷荒磨
高速重负荷荒磨或称修磨，是以快速切除工件 加工余量为目的的磨削加工方式。 性能指标： 其砂轮线速度普遍达到了80m/s（普通磨削时， 砂轮的线速度通常为30～35m/s ），有的高达120m/s ； 磨削法向力通常达到了10000～12000N ，有的高 达30000N ； 磨削功率一般为100～150kW，有的高达 300kW ； 材料去除率可达150kg/h 。
现代制造技术 2）多砂轮磨削 多砂轮磨削是在一台磨床上安装了多片砂轮，可同时加 工零件的几个表面。 多砂轮磨削的砂轮片数可多达8片以上，砂轮组合宽度 达900～1000mm。 优点：在生产线上，采用多砂轮磨床可减少磨床数量和 占地面积，成本低，生产效率高。 用途：多砂轮磨削主要用在外圆和平面磨床上，内圆磨 床也可采用同轴多片砂轮磨同心孔。
现代制造技术
2.2 高效磨削技术
20世纪80年代以来，磨削加工的生产效率有了 很大提高。 “磨削材料磨除率＝磨屑平均断面积×磨屑平均 长度×单位时间内作用磨粒数”
现代制造技术
• • • • • • •
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
高速重负荷荒磨 缓进给大切深磨削 高速与超高速磨削 高效深切磨削 宽砂轮与多砂轮磨削 恒压力磨削 砂带磨削
件磨削精度的提高。 每颗磨粒切削厚度薄，工件表面上的磨痕浅，磨 削速度高，由塑性变形引起的表面隆起的高度也小， 故可降低表面粗糙度。
③减轻磨削表面烧伤和裂纹 。
高速磨削时，工件速度也需相应提高，这样就缩短了砂 轮与工件的接触时间，减少了传入工件的磨削热，从而减少
或避免磨削烧伤和裂纹的产生。
现代制造技术
现代制造技术
5. 宽砂轮和多砂轮磨削
1）宽砂轮磨削 一般外圆磨削仅50mm左右 砂轮宽度：外圆磨削：300mm， 平面磨削：400mm， 无心磨削：800～1000mm； 加工质量：加工精度达IT6， 表面粗糙度Ra0.63μm。
现代制造技术
其主要特点是：
①磨削力、磨削功率大，磨削时的热量多，原因
陷层（夹渣、结疤、气泡、裂纹和脱碳层），
以保证钢材成品的最终质量和成材率。
清理大型铸、锻件的飞边、毛刺、浇冒口、 残蒂等， 金属材料的切断等。
现代制造技术
2. 缓进给大切深磨削——强力磨削的一种
以较大的切削深度（ap >10mm）和
很小的纵向进给速度（vW =3～300mm/min，
普通磨削的vW = 200～2500mm/min）来磨削工 件，故也称深磨削或蠕动磨削。
2）可磨削复杂型面； 由于砂带具有柔曲性，改变成形导向板的外 形，使之与工件表面相适应，就可磨削出所需的 工件成形表面。
现代制造技术
• 3）生产效率高 • 如切除相同的金属材料，砂带磨削时间仅为砂轮磨 削的1/5~1/11。 • 砂带磨削生产效率是普通砂轮磨削的5倍，通常比铣 削高10倍；故又有“快削法”之称。
现代制造技术
主要特点是：
• 1) 生产效率高 切削深度大，往往可通过一次或数次直接磨出所要求 的工件形状和尺寸，使得粗、精加工两工序合二为一，既 充分发挥了机床和砂轮的潜力，缩短了加ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ时间；又保证 了工件的质量，因而大大提高了生产效率。 • 2）工件的形状精度稳定 由于单颗磨粒的切削厚度小，每颗磨粒受力也小，故 能在较长时间内保持砂轮轮廓形状，因而工件形状精度较
• （3）其他用途： • 打磨铸件的浇冒口残蒂、结渣、飞边、大件及桥梁的焊 缝以及对大型容器壳体、箱体的大面积除锈、除残漆等。
①生产率高、砂轮寿命长 ；
生产率高比普通磨削提高了30%～100%。这是因为高速 和超高速磨削时，单位时间内作用的磨粒数大大增加，使 材料的磨除率增加，即生产率提高。 每颗磨粒承受的负荷相对减轻，每颗磨粒的磨削时间 相应延长，即可提高砂轮的使用寿命。
现代制造技术
②磨削精度高、表面粗糙度低 ；
切削厚度薄，磨削力也小，有利于刚度较差工
稳定。
现代制造技术 • 3）减小了砂轮的冲击损伤
由于工件是大切深、缓进给，减少了切削的次数，大
大减轻了砂轮与工件边缘的冲撞次数和冲撞程度，从而延 长砂轮的使用寿命，也减小了机床振动和加工表面的波纹。 • 4）扩大了磨削工艺范围 由于切削深度大，可对毛坯一次加工成形，故可有效 解决一些难加工材料的成形表面（如燃气轮机叶片）加工 的问题，适合高温合金、不锈钢、高速钢等难加工材料型 面或沟槽的磨削等，可以部分取代车削和铣削加工。
现代制造技术
6. 恒压力磨削
定义：恒压力磨削是切入磨削的一种类型，在磨削过程
中无论其他因素（如磨削余量、硬度、砂轮磨钝程度等）如
何变化，砂轮与工件之间始终保待预选的压力不变，因此称 恒压力磨削，也称作控制力磨削。 优点：避免了超负荷切削，工艺系统弹性变形小，有利 干获得正确的几何形状与低的表面粗糙度值。
普通磨削：砂轮的线速度通常为30～35m/s。
高速磨削：砂轮的线速度>45～50m/s。 超高速磨削：砂轮线速度>150～ 80 m/s。
现代制造技术 高速与超高速磨削时的砂轮线速度提高后，单位时间内
作用的磨粒数大大增加，如果进给量与普通磨削时相同，
则此时每颗磨粒的切削厚度变薄、负荷减轻。 故高速磨削主要特点是：
4. 高效深切磨削
工作条件：切深： 0.1～30 mm， 工件速度：0.5～10m/min， 砂轮速度：80～200m/s 工艺特征：砂轮速度高， 工件进给快速， 磨削深度大， 既能达到高的金属切除率，又能获得高质量的 加工表面。
现代制造技术
其实现条件是：
①砂轮应具有良好的耐磨性，高的动平衡性 能和抗裂性能； ②磨床应具有高动态精度、抗振性和热稳定 性； ③磨床主轴应具有较高的回转精度和刚度。 ④磨削液供给方法采用高压喷射法，砂轮内 冷却法、空气挡板辅助截断气流法等 。
现代制造技术
7. 砂带磨削
20世纪60年代以来，发展迅猛；发达国家已占磨削工作的 1/2。
图2-5
砂带磨削示意图
现代制造技术
其主要特点是： 1）设备简单； 砂带安装在压轮和张紧轮上，并实现回转主运动； 工件由传送带送至支承板上方的接触区域完成进给运 动。工件通过砂带磨削区后就完成了磨削加工。
现代制造技术