金属切削与应用磨削
(5.8)
式中m为砂轮每mm圆周长度上的磨粒数（mm-1）
② 外圆磨削时每个磨粒的最大切削厚度为 hDg max (2 w fa / c B) fr / d0 fc / dw 式中ω为砂轮角速度
(5.9)
结论
因此
工件速度vw，轴向进给量fa和径向进给量fr增加时， hDgmax将增加；砂轮速度vc、砂轮直径d0和砂轮宽度B增
a)外形
图13-4 砂轮上的磨粒形状 b）典型磨粒断面
图13-5 磨削过程中磨粒的切削、刻划和抛光作用
a)切削作用
b）刻划作用
c）抛光作用
图13-6 磨削力
a)计算图
图13-7 理想平均磨削厚度 b）ABCD局部放大图
a）大颗粒金刚石笔 1—轮体
图13-8 修整砂轮用的工具
b）多粒细碎金刚石笔
5.1.4 砂轮的硬度 磨粒与结合剂的粘固程度
在磨削力的作用下，磨粒从砂轮表面脱落的难易程度。 砂轮硬，磨粒较难脱落；砂轮软，磨粒容易脱落。
砂轮组织较疏松，工件材料较硬，砂轮与工件磨削接触面较大 ，砂轮气孔率较低时，需选用较软的砂轮。 半精磨与粗磨相比，树脂与陶瓷相比，选用的砂轮硬度低些。
表5-1 砂轮特性及用途选择4—硬度
比树脂有更好的弹性和硬度，可制造0.1mm的 薄砂轮，使用于切断、开槽、无心磨的导轮。
4.青铜（Q）
抗张力强度高，型面保持性好，有一定韧性，但 自锐性差，主要用于制造金刚石砂轮，粗、精磨 硬质合金，以及磨削与切断光学玻璃、宝石、陶 瓷、半导体等材料。
表5-1 砂轮特性及用途选择3—结合剂
名称 代号
c）金刚石滚轮
2—金刚石
3—被修整砂轮
图13-9 砂带磨削的几种形式 a）磨外圆 b）磨平面 c）无心磨 d）自由磨削 e）成形磨削 1—工件 2—砂带 3—张紧轮 4—接触轮 5—承载轮 6—导轮 7—成形导向板
５.1 砂 轮
一、砂轮:由磨料加结合剂用烧结的方法 而制成的多孔物体。
1.磨料:起切削作用， 2.结合剂:把磨料结合起来，使之具有一定 的形状、硬度和强度。 3.气孔:结合剂没有填满磨料之间的全部空 间，因而有气孔存在。
平形砂轮
P
双斜边砂轮 OSX
双面凹砂轮 PSA
切断砂轮
(薄片砂轮)
PB
筒形砂轮
N
杯形砂轮
B
碗形砂轮
BW
碟形砂轮
D
断面形状
主要用途 磨外圆、内圆，无心磨，
刃磨刀具等 磨齿轮及螺纹
磨外圆，刃磨刀具，无 心磨
切断及切槽
端磨平面
磨平面、内圆，刃磨刀 具
刃磨刀具，磨导轨
磨齿轮，刃磨铣刀、拉 刀、铰刀
5.2 砂轮表面形貌图
粉 W2.5 W1.5 W1.0 W0.5
达Ra0.05~0.012μm
5.1.3 结合剂
把磨粒固结成磨具的材料
⒈瓷（A） 2.树脂（S） 3.橡胶（X）
耐热、耐蚀、耐潮、气孔率大、保持廓形好，最 常用 。但其性脆，韧性及弹性较差，不能承受 侧面弯扭力，有宜用于切断砂轮。
强度高、弹性好，很适用于切断、开槽等高速磨 削。但其耐热性、耐蚀性差、气孔率小，易糊塞、 磨损快、易失去廓形。
表5-1 砂轮特性及用途选择5—砂轮的组织
组织号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
磨粒率 (%)
62
60
58
56
54
52
50
48
46
44
42
40
38
36
34
分类
紧密类
中等
疏松类
用途
成型磨削, 精密 磨削
磨削淬火钢, 刀具 磨削韧性大而硬度不
刃磨
高材料
磨削热 敏性大 的材料
磨粒在砂轮体积中所占比例越大，砂轮的组织越紧密 ，气孔越小；反之，组织疏松
紧密类 中等
紧密类砂轮，气孔率小，使砂轮变硬，容屑空间小， 容易被磨屑堵塞，磨削效率较低。但可承受较大的磨 削压力，砂轮廓形可保持较久。
一般组织，一般磨削
疏松类
磨粒占的比例越小，气孔越大，砂轮越不易被切屑堵塞 ，切削液和空气也易进入磨削区，使磨削区温度降低， 工件因发热而引起的变形和烧伤减小，但疏松类砂轮易 失去正确廓形，降低成型表面的磨削精度，增大表面粗 糙度。
二、砂轮的基本参数
磨料的种类、磨料颗粒大小、结合剂的种类、 砂轮硬度及组成
三、砂轮的特性
磨料、粒度、硬度、结合剂、组织以及形状和 尺寸等
5.1.1 磨料
⒈天然磨料：
一般含杂质多，质地不匀；天 然金刚石虽好，但价格昂贵。
2.人造磨料：
目前主要采用人 造磨料。
氧化物系:主要成分为Al2O3
碳化物系:以碳化硅、碳化硼为基 体，添加的金属元素
粒度号越大，磨粒的实际尺寸越小
2．微细磨粒
粒度号---在显微镜下测得的该颗粒 最大尺寸的微米数。
粒度号越大，微粉颗粒尺寸越大。
表5-1 砂轮特性及用途选择2—粒度
类 别
粒度号
适用范围
8# 10# 12# 14# 16# 20# 22# 荒磨
24#
磨 粒
30# 36# 40# 46# 54# 60# 70# 80# 90#
5.3.1 磨削特点
1．精度高、表面粗糙度小
表5.3 不同机床控制切深机构的刻度值（mm）
机床名称 立式铣床 车床
平面磨床
外圆磨床
精密外圆磨 床
内圆磨 床
刻度值 0.05 0.02 0.01
0.005
0.002 0.002
2．砂轮有自锐作用
使得磨粒能够以较锋利的刃口对工件进行切削。
3．径向分力 较大
式中 dw ——工件直径（mm）; nw——工件转速（r/s）。
(5.2)
二、磨削要素
1) 磨削时金属切削率
①每秒钟金属切除量（亦称为切除率 ）
Q 1000 vw fr fa mm3/s
(5.3)
②每秒钟内砂轮每1mm宽度所切除的金属量。则称为 单位砂轮宽度切除率，以ZQ表示
ZQ
Q B
1000vw B
图5.3砂轮表面形貌图
有效磨粒切削刃
无效磨粒切削刃
有效磨粒切削刃 只为静态切削刃总 数的5%～12%；
一个磨粒可能有 几个有效切削刃与 工件接触，有60% 的有效切削刃分布 在不同磨粒上面。
5.3 磨削过程
图5.4磨粒切削过程
磨削也是一种切削 砂轮可以看作是具有 极多微小刀齿的铣刀 砂轮本身虽有自锐性
图13-1 外圆磨削运动
1—砂轮
图13-2 砂轮的构造 2—结合剂 3—磨粒 4—磨屑 5—气孔 6—工件
图13-3 人造金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮的构造
1 —磨料层
2—基体
图13-3 (a) 烧结类人造金刚石成型磨轮
图13-3 (b) 电镀类人造金刚石成型磨轮
图13-3 (c) 树脂结合剂的人造金刚石抛光盘和砂轮实物照片
3) 轴向进给运动 用轴向进给量ƒa表示。(亦称磨削深度f)
指工件每一转或工作台每一次行程，工件相对砂轮的 轴向移动的距离。
一般情况下ƒa =(0.2～0.8)B，B为砂轮宽度，单位为 mm； ƒa的单位，圆磨为mm/r，平磨为mm/str。
4) 圆周进给运动 即工件外圆的线速度vw
外圆磨削时
vw d w nw /1000 m/s
特性
适用范围
陶瓷
V
耐热,耐油和耐酸,碱的侵蚀, 强度较高,较脆
除薄片砂轮外,能制成各种砂轮
树脂 橡胶
B
强度高,富有弹性,具有一定 抛光作用,耐热性差,不耐酸 碱
荒磨砂轮,磨窄槽,切断用砂轮, 高速砂轮,镜面磨砂轮
R 强好睹度,塞耐高热,弹 性性 差更,不好耐,抛油光和作酸用,易磨 切削割轴薄承片沟砂道轮砂,抛轮光,无砂心轮磨导轮,
大时， hDgmax将减小；砂轮磨粒越细，m就越大， hDgmax减小。
单个磨粒的切削厚度加大时，作用在磨粒上的切削力 也增大，将影响砂轮磨损、磨削温度及被加工零件的表面 质量。
5.3.3 磨削过程
一、磨屑的形成过程
磨削时，工件表面被砂轮滑擦、刻划以及砂轮表面比较 锋利且凸出的磨粒切削形成磨屑，其切削过程大致可分为三 个环节(如图5.4)。
磨削时的切削力同车削一样，也可以分解为三个互 相垂直的分力
工件材料
Fn/Ft Fa/Ft
普通钢 1.6～1.9
淬硬钢 1.9～2.6 0.1～0.2
铸钢 2.7～3.2
4．磨削温度高
原 高的切削速度 因 负前角切削
5.3.2 磨削运动和磨削要素
一、磨削运动
1) 主运动
d0
砂轮的旋转运动是主运动，砂轮外圆的线速度即主运动速度
结论
接触弧长以内圆磨削为最大，平面磨削次之，外圆 磨削最小。
因此
内圆磨削的砂轮耐用度最大，平面磨削次之，外圆 磨削最小。
4) 单个磨粒的磨削厚度
意义：磨削厚度大小对磨削力、磨削温度、磨削表面 质量和砂轮的磨损产生很大影响。
① 端面磨削时每个磨粒的最大切削厚度为
hDgmax (2 w fa / c m B) fr / d0
5.1.6 砂轮的形状、尺寸及用途
为便于对砂轮管理和选用，通常将砂轮的形状、尺寸 和特性标注在砂轮端面上
其顺序为： 形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、允许的最高 工作圆周线速度
外径×厚度×内径
如：砂ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱP300×30×75WA60L6V35
表5-2 常用砂轮的形状、代号及用途举例
砂轮种类 形状代号
意义：如果砂轮等效直径相同，则外圆（内圆） 磨削和平面磨削时的接触弧长相等
第三章切削与磨削原理
第三章切削与磨削原理3.1 切屑的形成过程学习目标：本节主要讨论金属材料的切削过程，并对硬脆非金属材料的切削过程进行简单介绍。
学习本节必须研究切屑形成过程的物理本质及其变形规律，熟悉不同切屑类型以及切屑控制方法。
3.1.1 切屑的形成过程切屑的形成工件上切屑层的金属材料,在刀具前刀面的推挤作用下发生了塑性变形，最后沿某一面剪切滑移形成了切屑。
切屑形成的过程切屑形成的过程实质是切削层受到前刀面的挤压后产生的以滑移为主的塑性变形过程。
切屑形成过程动态演示被切金属的受力变形分析由图3-2塑性金属(紧靠刀尖前面的被切金属层及切屑)的切屑根部金相照片可知，刀尖前面的金属晶粒变成为沿某一方向倾斜的纤维状结构，发生了极大的剪切变形，且剪切区内的剪切线与自由表面的交角约为45°(符合塑性力学理论)。
一般这一变形区的宽度仅为0.02～0.2mm。
切削速度愈高，宽度愈小。
因此可以将变形区视为一个剪切平面，称为剪切面，剪切面与切削速度夹角以φ表示，称为剪切角。
如图3-3所示。
金属除在剪切区发生显著变形外，还形成3个变形区，如图3-4所示。
图3-4说明：一般将剪切区称为第一变形区，其位置如图中Ⅰ所示，靠前刀面处称为第二变形区，如图中的Ⅱ。
由图3-2可看出，在已加工表面处也发生了显著的变形，方格已纤维化，这是已加工表面受到切削刃和后刀面的挤压和摩擦造成的。
这一部分一般称为第三变形区，如图中的Ⅲ。
3.1.2 切屑变形程度的表示方法剪应变ε切削过程中金属的塑性变形主要集中于第一变形区，且主要形式是剪切滑移，因而其变形量可用剪应变ε来表示，如图3-5所示。
..........(3-1)根据图中所示的几何关系，可导出剪应变ε和剪切角φ的关系：.......................(3-2)按此式计算，剪切角愈小，剪切变形量愈大，即切屑变形愈大。
变形系数Λh由于切削时金属的塑性变形，使切下的切屑厚度h ch通常要大于切削层厚度h D，而切屑长度l ch却小于切削长度l c，如图3-6所示。
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。
磨削加工原理
磨削加工原理
磨削加工是一种常见的金属加工方法，通过磨削工具对工件进
行切削，以达到精密加工的目的。
磨削加工原理是在磨削过程中，
磨料颗粒不断接触工件表面，将工件表面的金属材料逐渐磨除，从
而形成所需的形状和尺寸。
磨削加工原理的关键在于磨料颗粒与工件表面的接触。
在磨削
过程中，磨料颗粒以一定的速度和压力接触工件表面，通过不断的
摩擦和冲击作用，磨削掉工件表面的金属材料。
这种磨削过程需要
一定的能量输入，通常是通过旋转的磨削工具或者工件本身的旋转
来提供。
磨削加工原理的另一个重要方面是磨削工具的选择和使用。
不
同的磨削工具适用于不同的工件材料和加工要求。
常见的磨削工具
包括砂轮、砂带、砂纸等，它们的磨料颗粒大小、形状和硬度都会
影响磨削加工的效果。
此外，磨削工具的转速、进给速度、磨削压
力等参数也会对磨削加工产生影响。
在磨削加工原理中，还需要考虑磨削过程中产生的热量和磨屑。
磨削过程中，由于摩擦和冲击作用，会产生大量的热量，如果不能
及时散去，会对工件和磨削工具造成损坏。
同时，磨削过程中产生的磨屑也需要及时清除，以免对加工质量产生影响。
总的来说，磨削加工原理是通过磨料颗粒不断接触工件表面，将工件表面的金属材料逐渐磨除，从而实现精密加工的目的。
在实际应用中，需要根据工件材料和加工要求选择合适的磨削工具和加工参数，同时要注意散热和清屑，以确保磨削加工的效果和质量。
金属切削加工概述
（３）工件表面 切削加工过程中，工件上有三个不断变化着的表面，如外圆车削 时，工件做旋转运动，刀具作纵向直线运动，形成了工件的外圆 表面。 ①已加工表面：工件上经刀具切削后产生的表面。 ②待加工表面：工件上有待切除切削层的表面。 ③过渡表面：主切削刃正在加 工的表面称为过渡表面，它是 待加工表面与已加工表面的连 接表面，如图。
机械 加工
利用刀具 进行加工
车削 钻削 插削
铣削 铰削 拉削
刨削 镗削 锪削
利用磨料 进行加工
磨削 珩磨
研磨 超精加工
机器零件的基本表面包括：外圆、内圆（孔）、平 面和成形面，基本表面主要由各种切削加工方法获 得。要完成零件表面的切削加工，刀具和工件应具 备形成表面的相对运动，即切削运动。
切削运动：是指刀具和工件的相对运动 切削运动分为主运动和进给运动
主、副偏角小时，已 加工表面残留面积的 高度hc亦小，因而可 减小表面粗糙度的值 ，并且刀尖强度和散 热条件较好，有利于 提高刀具寿命。
前角的影响 •正前角大，切削刃锋利 •前角每增加1°，切削功率减 少1% •正前角大，刀刃强度下降；负 前角过大，切削力增加。
Ø 被切削对象塑性越大，前角越大。 Ø 刀具切削部分的材料高速钢前角可大于硬质合金钢。 Ø 粗加工前角应取小些，精加工时前角应取大些。
1.1 金属切削 加工 概述
1.1.1切削运动和切削用量
切削加工的概念：切削加工是利用刀具和工件的相对 运动，刀具从毛坯或型材上切除多余的材料，以便获 得精度和表面粗糙度均符合要求的零件的加工过程。
切削加工分类：分为钳工和机械加工。钳工：通过 工人手持工具进行切削加工。机械加工：采用不同 的机床（如车床、铣床、刨床、磨床、钻床等）对 工件进行切削加工。
六种常见的金属切削工艺
六种常见的金属切削工艺
金属切削工艺是机械加工领域的重要组成部分，包括以下六种常见的工艺：
1. 车削：车削是一种利用工件旋转作为主运动，以刀具直线移动作为进给运动的切削加工方法。
这种工艺特别适用于加工具有回转面的零件，如轴、盘、环等。
2. 铣削：铣削是利用旋转的多刃刀具对工件进行切削，以完成金属切削加工的方法。
铣削广泛应用于加工各种平面、沟槽、成形面等，是一种应用非常广泛的金属切削工艺。
3. 刨削：刨削是利用刨刀对工件作往复直线运动，以完成金属切削加工的方法。
刨削主要用于加工平面、沟槽等，如导轨面、平面轴承座等。
4. 磨削：磨削是利用磨具对工件表面进行磨削加工的方法。
磨削可以获取较高的加工精度和表面光洁度，适用于各种金属材料的加工，如铸铁、钢、铜、铝等。
5. 钻孔：钻孔是一种在工件上加工出孔的方法，常用的钻孔设备有钻床。
钻孔应用广泛，可用于加工各种类型的孔，如通孔、盲孔、沉头孔等。
6. 镗孔：镗孔是一种在工件上加工出孔的方法，常用的镗孔设备有镗床。
镗孔通常用于加工较大的孔或精密孔，如轴承孔、齿轮孔等。
这些金属切削工艺各自有着不同的特点和应用范围，需要根据具体的加工要求和材料选择合适的工艺。
熟练掌握这些工艺，对于提高机械加工效率和质量具有重要意义。
1。
磨削的工艺特点及其应用
磨粒破碎或整块从砂轮表面脱 落，露出里面新的磨粒，继续 进行磨削
砂轮的这种自行推陈出新，保持“自身锋锐”的性能称为 砂轮的自锐性。
由于砂轮这种自锐性，一方面破碎磨粒会堵塞孔隙，另一 方面随机脱落的磨粒引起砂轮尺寸精度下降，所以，经一段磨 削的砂轮需要重新修整，以保证其加工精度。
三、磨削的加工工艺特点：
①外圆磨削 分为有心磨削和无心磨削 在普通外圆磨床和万能外圆磨床上进行的
外圆柱面的加工是有心磨削。根据磨削运动的 不同，有心磨削分为纵磨法、横磨法、综合磨 法和深磨法。
纵磨法 横磨法 综合磨法 深磨法
进给运动
工件旋转实现周向进给；工作台 往复直线运动实现纵向进给；工 件一次往复行程终了时，砂轮做 周期性的径向进给。
1. 砂轮的特性包括：
1）磨料 目前应用的主要是人造磨料，分为固结磨 具磨料（F系列，表3-1列出了常用磨料A、C、MBD、 CBN）和涂附磨具磨料（P系列）。
2）粒度 反映磨料颗粒大小的程度。粒度号用F+数 字 表示，数字越大颗粒越小。一般情况下，粗磨时选 用颗粒大的磨粒，精磨时选用颗粒较小的磨料。
结合剂：有陶瓷结合剂、树脂结合剂、橡胶结合 剂等。
陶瓷结合剂适用于外圆、内圆、平面和各种成形表 面磨削；树脂结合剂和橡胶结合剂适用于制成各种切 割用的薄片砂轮。
由于磨料、结合剂和制造工艺不同，砂轮性能差别 很大，对磨削效果、生产率和经济性有很大影响。
砂轮的特性是指磨料种类、粒度大小、硬度、结合 剂、结构组织、形状和砂轮尺寸等指标。
滑擦、 摩擦严重，切削热多。 ③砂轮本身传热性能很差，短时间内切削热传不出去 。
由于磨削过程切削温度很高。因此，磨削中应大 量采用切削液。切削液除冷却、润滑作用外，还可以 冲洗砂轮，保证磨削的正常运行，提高砂轮的耐用度 和工件的加工质量。
【金属切削原理】第12章：磨削详解
《金属切削原理》第十二章：磨削加工详解磨削用于加工坚硬材料及精加工、半精加工内圆磨削外圆磨削平面磨削普通平面磨削圆台平面磨削超精磨削加工第一节砂轮的特性及选择砂轮由磨料、结合剂、气孔组成特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织决定一、磨料分为天然磨料和人造磨料人造磨料氧化物系刚玉系（Al2O3）碳化物系碳化硅系碳化硼系超硬材料系人造金刚石系立方氮化硼系二、粒度表示磨粒颗粒尺寸的大小＞63µm号数为通过筛网的孔数／英寸（25.4mm）机械筛分一般磨粒＜63µm号数为最大尺寸微米数（W）显微镜分析法微细磨粒精磨细粒降低粗糙度粗磨粗粒提高生产率高速时、接触面积大时粗粒防烧伤软韧金属粗粒防糊塞硬脆金属细粒提高生产率国标用磨粒最大尺寸方向上的尺寸来表示三、结合剂作用：将磨料结合在一起，使砂轮具有必要的强度和形状1、陶瓷结合剂（A）常用由黏土等陶瓷材料配成特点：粘结强度高、耐热、耐酸、耐水、气孔率大、成本低、生产率高、脆、不能承受侧向弯扭力2、树脂结合剂（S）切断、开槽酚醛树脂、环氧树脂特点：强度高、弹性好、耐热性差、易自砺、气孔率小、易糊塞、磨损快、易失廓形、与碱性物质易反应、不易长期存放3、橡胶结合剂（X）薄砂轮、切断、开槽、无心磨导轮人造橡胶特点：弹性好、强度好、气孔小、耐热性差、生产率低4、金属结合剂（Q）磨硬质合金、玻璃、宝石、半导体材料青铜结合剂（制作金刚石砂轮）特点：强度高、自砺性差、形面成型性好、有一定韧性四、硬度在磨削力作用下，磨粒从砂轮表面脱落的难易程度分为超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬工件材料硬砂轮软些防烧伤工件材料软砂轮硬些充分发挥磨粒作用接触面积大软砂轮精度、成形磨削硬砂轮保持廓形粒度号大软砂轮防糊塞有色金属、橡胶、树脂软砂轮防糊塞五、组织磨粒、气孔、结合剂体积的比例关系分为：紧密（0～3）、中等（4～7）、疏松（8～14）（磨粒占砂轮体积％↘）气孔、孔穴开式（与大气连通）占大部分，影响较大闭式（与大气不连通）尺寸小、影响小开式空洞型蜂窝型前两种构成砂轮内部主要的冷却通道管道型5～50µm六、砂轮的型号标注形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、允许最高圆周线速度P300x30x75WA60L6V35外径300，厚30，内径75第二节磨削运动一、磨削运动1、主运动砂轮外圆线速度 m/s2、径向进给运动进给量fr 工件相对砂轮径向移动的距离间歇进给 mm/st 单行程mm/dst 双行程连续进给 mm/s3、轴向进给运动进给量fa 工件相对砂轮轴向的进给运动圆磨 mm/r平磨 mm/行程4、工件速度vw线速度 m/s二、磨削金属切除率ZQ＝Q/B＝1000·vw·fr·fa/B mm^3/(s·mm)ZQ：单位砂轮宽度切除率Q：每秒金属切除量用以表示生产率B：砂轮宽度三、砂轮与工件加工表面接触弧长lc＝sqrt(fr·d0)影响参加磨削磨粒数目及磨粒负荷，容屑，冷却条件四、砂轮等效直径将外圆（内圆）砂轮直径换算成接触弧长相等的假想平面磨削的砂轮直径结论：对砂轮耐用度影响内圆＞平面＞外圆第三节磨削的过程一、单个磨粒的磨削过程磨粒的模型锐利120°圆锥钝化半球实际磨粒：大的负前角，大的切削刃钝圆半径滑擦、耕犁、切削滑擦：（不切削，不刻划）产生高温，引起烧伤裂纹耕犁：（划出痕迹）磨粒钝或切削厚度小于临界厚度，工件材料挤向两侧隆起切削：切削厚度大于临界厚度，形成切屑v↑→隆起↓（线性）塑性变形速度＜磨削速度二、磨削的特点1、精度高、表面粗糙度小高速、小切深、机床刚性2、径向分力Fn较大多磨粒切削3、磨削温度高磨粒角度差、挤压和摩擦、砂轮导热差4、砂轮的自砺作用三、磨削的阶段1、初磨阶段实际磨深小于径向进给量2、稳定阶段实际磨深等于径向进给量3、清磨阶段实际磨深趋向于0提高生产率缩短1、2提高质量保证3第四节磨削力及磨削功率一、磨削力的特征分解成三个分力Ft切向力 Fn法向力 Fa轴向力特征：1、单位切削力k很大磨粒几何形状的随机性和参数的不合理性7000～20000kgf/mm^2 其他切削方式k＜700kgf/mm^22、Fn值最大Fn/Ft 通常2.0～2.5工件塑性↓、硬度↑→Fn/Ft↑切深小，砂轮严重磨损 Fn/Ft 可达5～103、磨削力随磨削阶段变化初磨、稳定、光磨二、磨削力及磨削功率摩擦耗能占相当大的比例（70～80％）切向力（N）：Ft＝9.81·(CF·(vw·fr·B/v)+µ·Fn)径向力（N）：Fn＝9.81·CF·(vw·fr·B/v)·tan(α)·(π/2) vw：工件速度v：砂轮速度fr：径向进给量B：磨削宽度CF：切除单位体积切屑所需的能 kgf/mm^2µ：工件－砂轮摩擦系数α：假设粒度为圆锥时的锥顶半角磨削功率P＝Ft·v/1000 Kw理论公式精度不高，常用实验测定（顶尖上安装应变片）第五节磨削温度耕犁、滑擦和形成切屑的能量全部转化成热，大部分传入工件一、磨削温度砂轮磨削区温度θA：砂轮与工件接触区的平均温度影响：烧伤、裂纹的产生磨粒磨削点温度θdot：磨粒切削刃与切屑接触部分的温度温度最高处，是磨削热的主要来源影响：表面质量、磨粒磨损、切屑熔着工件温升：影响：工件尺寸、形状精度受影响二、影响磨削温度的因素切削液为降温的主要途径1、工件速度对磨粒磨削点温度的影响大于砂轮速度vw↑→acgmax↑→F↑→θdot↑大v↑→acgmax↓→θdot↑小→摩擦热↑↗acgmax：单个磨粒最大切削厚度 mm假设：磨粒前后对齐，均匀分不在砂轮表面平面磨：acgmax=(2·vw·fa/(v·m·B))sqrt(fr/dt)外圆磨：acgmax=(2·vw·fa/(v·m·B))sqrt((fr/dt)+(fr/dw))dt：砂轮直径m：每毫米周长磨粒数用于定性分析2、径向进给量Frfr↑→acgmax↑→θdot↑fr↑→接触区↑→同时参加切削磨粒数↑→θA↑3、其他因素fa↑→θdot↑、θA↑工件材料硬度↑、强度、↑韧性↑→θdot↑、θA↑θA↑→工件温升↑vw↑→被磨削点与砂轮接触时间↓→工件温升↗三、磨削温度的测量（热电偶）第六节砂轮的磨损及表面形貌一、砂轮的磨损类型磨耗磨损磨粒磨损破碎磨损磨粒或结合剂破碎（取决于磨削力与磨粒、结合剂强度）破碎磨损消耗砂轮多磨耗磨损通过磨削力影响破碎磨损阶段初期磨损磨粒破碎磨损（个别磨粒受力大，磨粒内部应力与裂纹）二期磨损磨耗磨损三期磨损结合剂破碎磨损二、砂轮的耐用度T砂轮相邻两次修整期间的加工时间 s各因素通过平均切削厚度来影响T经验公式：T=6.67·(dw^0.6)·km·kt/(10000·(vw·fa·fr)^2)dw：工件直径kt：砂轮直径修正系数km：工件材料修正系数粗磨时间常用单位时间内磨除金属体积与砂轮磨耗体积之比来选择砂轮三、砂轮的修整作用去除钝化磨粒或糊塞住的磨粒，使新磨粒露出来增加有效切削刃，提高加工表面质量工具单颗金刚石、单排金刚石、碳化硅修整轮、电镀人造金刚石滚轮、硬质合金挤压轮等使用单颗金刚石：导程小于等于磨粒平均直径，每颗磨粒都能修整深度小于等于磨粒平均直径，提高砂轮寿命四、表面形貌单位面积上磨粒数目越多→acgmax↓→磨粒受力↓→磨粒寿命↑→T↑磨粒高度分布越均匀→粗糙度↓磨粒间距均匀性越好→粗糙度↓第七节磨削表面质量与磨削精度一、表面粗糙度比普通切削小小于 Ra2～4µmvw↓、v↑、R工↑、R砂↑、细粒度→粗糙度↓细粒度→m↑→粗糙度↓B↑→acgmax↓→粗糙度↓磨粒等高性好→粗糙度↓二、机械性能1、金相组织变化烧伤：C↑、合金元素↑→导热性↓→易烧伤高温合金↑→磨削功率↑→θA↑→易烧伤影响：破坏工件表层组织，产生裂纹，影响耐磨性和寿命2、残余应力原因：相变引起金相组织体积变化温度引起热胀冷缩和塑性变形的综合结果光磨10次残余应力减少2～3倍光磨15次残余应力减少4～5倍fa↓、fr↓→拉应力↓3、磨削裂纹磨削速度垂直方向上的裂纹（局部高温急冷造成热应力）三、磨削精度1、磨床与工件的弹性变形2、磨床与工件的热变形3、砂轮磨损导致形状尺寸变化3、磨床与工件振动研磨加工是应用较广的一种光整加工。
车削、钻削、铣削、镗削、磨削、的特点及应用范围
车削、钻削、铣削、镗削、磨削、的特点及应用范围车削特点（1）易于保证工件各加工面的位置精度（2）切削过程较平稳避免了惯性力与冲击力，允许采用较大的切削用量，高速切削，利于生产率提高。
（3）适于有色金属零件的精加工（4）刀具简单车刀制造、刃磨和安装均较方便。
应用范围（1）车削适合于加工各种内、外回转表面。
车削的加工精度范围为IT13～IT6，表面粗糙度Ra值为12.5～1.6 。
（2）车刀结构简单，制造容易，便于根据加工要求对刀具材料、几何角度进行合理选择。
车刀刃磨及装拆也较方便。
（3）车削对工件的结构、材料、生产批量等有较强的适应性，应用广泛。
除可车削各种钢材、铸铁、有色金属外，还可以车削玻璃钢、夹布胶木、尼龙等非金属。
对于一些不适合磨削的有色金属可以采用金刚石车刀进行精细车削，能获得很高的加工精度和很小的表面粗糙度值。
（4）除毛坯表面余量不均匀外，绝大多数车削为等切削横截面的连续切削，因此，切削力变化小，切削过程平稳，有利于高速切削和强力切削，生产效率高。
磨削：特点（1）磨削加工可以获得较高的加工精度和很小的表面粗糙度值。
（2）磨削不但可以加工软材料，如未淬火钢、铸铁和有色金属等，而且还可以加工淬钢及其他刀具不能加工的硬质材料，如瓷件、硬质合金等。
（3）磨削时的切削深度很小，在一次行程中所能切除的金属层很薄。
（4）当磨削加工时，从砂轮上飞出大量细的磨屑，而从工件上飞溅出大量的金属屑。
磨屑和金属屑都会使操作者的眼部遭受危害，尘未吸入肺部也会对身体有害。
（5）由于砂轮质量不良、保管不善、规格型号选择不当、安装出现偏心，或给进速度过大等原因，磨削时可能造成砂轮的碎裂，从而导致工人遭受严重的伤害。
（6）在靠近转动的砂轮进行手工操作时，如磨工具、清洁工件或砂轮修正方法不正确时，工人的手可能碰到砂轮或磨床的其他运动部件而受到伤害。
（7）磨削加工时产生的噪音最高可达110dB以上，如不采取降低噪声措施，也会影响健康。
常用金属切削加工方法
常用金属切削加工方法金属切削加工是一种广泛应用的制造工艺，主要用于加工金属工件的外形及孔加工。
以下是常见的金属切削加工方法：1.车削车削是最基本、最常用的金属切削方法之一、它通过将金属工件安装在车床上，并将刀具放置在工件上进行旋转，同时刀具和工件进行相对运动来形成切削。
车削可以用于加工直径、长度和各种复杂形状的外表面。
2.铣削铣削是一种通过刀刃在金属工件上旋转来去除材料的加工方法。
铣削可以用于加工平面、凹凸面、槽、齿轮等各种形状的切削工件。
铣削是金属切削中最常用的方法之一3.钻削钻削是一种用于加工孔的金属切削方法。
它利用旋转刀具来去除金属工件上的材料，形成孔。
钻削通常用于加工孔的精度要求较高的情况，如孔的直径、深度和位置。
4.切割切割是一种将金属工件根据需要切割成不同形状和尺寸的加工方法。
切割可以通过手动切割工具，如切割机、手锯等进行，也可以使用机械、电动工具进行。
5.螺纹加工螺纹加工是一种用于制造螺纹的金属切削方法。
它通过旋转工件并将刀具沿着螺纹轴向移动来形成螺纹。
螺纹加工主要用于加工螺纹螺栓、螺母等紧固件。
6.刨削刨削是一种将金属工件上的材料去除形成平坦表面的加工方法。
它使用刨床或刨床类似的设备，在金属工件上移动刀具，同时刀具和工件进行相对运动来去除材料。
7.磨削磨削是一种通过磨料颗粒进行切削的金属加工方法。
它利用磨料颗粒对金属工件进行切削和抛光，以获得更高的加工精度和表面质量。
磨削通常用于加工高硬度材料、特殊形状的工件和表面要求较高的工件。
8.拉削拉削是一种通过用切削刀具在金属工件上施加压力来形成加工面的金属切削方法。
拉削通常用于加工薄壁筒体、轴类工件和螺旋面。
9.剪切剪切是一种通过在金属工件上施加剪力来将其切成两部分的金属加工方法。
剪切通常用于切割金属板材、金属板和金属带。
10.冲压冲压是一种通过在金属工件上施加压力来将其切割成所需形状的金属加工方法。
冲压通常用于大规模、高效率的批量生产，可以加工出复杂的形状和细节。
模块二 金属切削加工 课题六 磨削加工
图2-71 传动轴
二、任务分析
该传动轴为一阶台轴，表面多为回转表面，外圆尺寸精度为
IT6～IT7，对基准轴线的圆跳动公差为 0 02mm ，主要表面的表面
粗糙度 Ra 为 0 8m，材料为45钢，经淬火处理。为此，车削加工已 不能达到零件的加工要求，在精加工时应采用磨削加工，使主要表
面的质量达到图样规定的技术要求。
适用于磨削锥度较大而长度较短的工件‘将工件装夹在 头架的卡盘中，头架逆时针转动/2角度，磨削方法同转动工 作台法。
图2-80 转动头架磨外圆锥面
（3）转动砂轮架法 当工件较长且工件的锥度较大时，只能用转动砂轮架法 来磨削外圆锥面。将砂轮架偏转/2角度，用砂轮的横向进给 进行圆锥面磨削（工作台不允许纵向进给），如果锥面素线 长度大于砂轮厚度，则需用分段接刀的方法进行磨削。
直接担负切削工作。
普通砂轮所用的磨料主要有刚玉类和碳化硅类 棕刚玉：加工硬度较低的塑性材料，如中、低碳钢和低合 金钢等； 白刚玉：加工硬度较高的塑性材料，如高碳钢、高速钢和 淬硬钢等； 黑碳化硅：加工硬度较低的脆性材料，如铸铁、铸铜等； 绿碳化硅：加工高硬度的脆性材料，如硬质合金、宝石、 陶瓷和玻璃等。
橡
青胶铜源自RJ强度较B高，更富有弹性，气孔率 小，耐热性差
强度最高，导电性好，磨耗少， 自锐性差
适用于切断，开槽，及作无心磨 的导轮
适用于金刚石砂轮
(3) 硬 度
指磨具在外力的作用下磨料脱落的 难易程度。
磨具的硬度反映结合剂固结磨粒的牢固程度，磨粒难脱落 叫硬度高，反之叫硬度低。
国标中对磨具硬度规定了16个级别：D，E，F(超软)；G， H，J(软) ；K，L(中软)；M，N(中)；P，Q，R(中硬)；S， T(硬)；Y(超硬)。普通磨削常用G～N级硬度的砂轮。