第12章磨削及砂轮
砂轮特性及磨削原理
砂轮一砂轮的特性参数及其选择砂轮是由磨料和结合剂经压坯、焙烧而制成的多孔体。
砂轮是由磨料、结合剂和气孔所组成。
它的特性是由磨料、粒度、结合剂、硬度和组织五个参数所决定。
1. 磨料常用磨料可分为刚玉系、碳化物系和超硬磨料系三类。
2. 粒度粒度是指磨料颗粒大小.磨料颗粒大小通常分为磨粒和微粉两大类。
3. 结合剂把磨粒粘结在一起组成磨具的材料称为结合剂,它的性能决定了砂轮的强度、耐冲击性、耐腐蚀性和耐热性。
4. 硬度砂轮硬度是指在磨削力作用下,磨粒从砂轮表面脱落的难易程度。
砂轮硬，表示磨粒较难脱落；砂轮软，磨粒容易脱落。
砂轮的硬度主要由结合剂的粘结强度决定，与磨粒本身的硬度无关。
5. 组织砂轮的组织是表示磨粒、结合剂和气孔三者体积的比例关系。
根据磨粒在砂轮总体积中占有的百分数，将砂轮组织分为紧密、中等和疏松三大类。
砂轮特性,代号和适用范围二.砂轮外形及尺寸砂轮的形状根据被磨削表面的几何形状和尺寸选择，砂轮的外形及尺寸选择由磨床的规格决定。
在生产中通常将砂轮的形状尺寸和特性标注在砂轮端面上，其顺序依次为：形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、线速度。
其中尺寸一般是指外径*厚度*内径。
三人造金刚石砂轮与立方氮化硼砂轮砂轮的修整一.砂轮磨损与失去磨削性能的形式1，磨粒的磨耗磨损在磨削过程中，在高温高压的作用下，磨粒发生塑性流动和化学反应。
然后，在强烈的机械摩擦作用下，被磨平变钝。
2，磨粒的破碎磨损磨粒在磨削过程中，瞬间升至高温，又在切削液的作用下骤冷。
这样经受多次反复速热骤冷，使磨粒表面形成很大热应力，从而使磨粒因热疲劳沿某个面破碎。
3，磨粒的脱粒磨损在磨削过程中，随着磨削温度的升高，结合剂强度相应下降。
当磨削力超过结合剂强度时，沿结合剂某断面破碎，使整个磨粒从砂轮上脱落不均匀，使砂轮轮廓失真。
4，砂轮表面的堵塞在磨削过程中，在高温高压的作用下使被磨削的材料粘附在磨粒上。
磨下的磨屑也会嵌入砂轮空隙中，砂轮表面的空隙被堵塞后，砂轮钝化而失去磨削能力。
磨削砂轮及其选用
3．结合剂 把磨粒固结成磨具的材料称为结合剂。结合剂的性 能决定了砂轮的强度、耐冲击性、耐腐蚀性和耐热性。 此外，它对磨削温度和磨削表面质量也有一定的影响。 4．硬度 磨粒在外力作用下从磨具表面脱落的难易程度称为 硬度。砂轮的硬度反映结合剂固结磨粒的牢固程度。砂 轮硬就是磨粒固结得牢，不易脱落；砂轮软，就是磨粒 固结得不太牢，容易脱落。砂轮的硬度对磨削生产率和 磨削表面质量都有很大影响。如果砂轮太硬，不易脱落， 磨削效率很低，工件表面粗糙易烧伤。砂轮太软，太易 脱落，砂轮损耗大，形状不易保持，影响工件质量。
石，单由结合剂组 成，其作用是使磨 料层与基体牢固地 结合在一起，并使 磨料层能全部达到 使用。基体起支承 磨削层的作用，并 通过它将砂轮紧固 在磨床主轴上。基 体常用铝、钢、铜 或胶木等制造。
金刚石砂轮的标记（GB/T6409.1—94）举例如下：
2．立方氮化硼砂轮 立方氮化硼砂轮的结构与人造金刚石砂轮相似，立方氮 化硼只有一薄层。立方氮化硼磨粒非常锋利又非常硬，其寿 命为刚玉磨粒的100倍。立方氮化硼砂轮用来磨削超硬的、 高韧性的、难加工钢材，如高钒高速钢、耐热合金等。立方 氮化硼砂轮特别适合高速磨削和超高速磨削，但需采用经改 制的特殊水剂切削液而不能采用普通的水剂切削液。
1.2 砂轮的形状、尺寸和标志
常用的砂轮形状、代号和用途见表9.2 （GB/T2484—94）。
表 （ ）
9.2 GB/T2484—94
砂轮的标志印在砂轮端面上。其顺序是：形状代号、 尺寸、磨料、粒度号、组织号、结合剂和允许的最高线 速度。例如：
1.3 超硬性能的砂轮
1．人造金刚石砂轮 如图9.20所示为金刚石砂轮的构造，它由磨料层、过渡 层和基体三部分组成。磨料层由人造金刚石磨粒与结合剂组 成，厚度约为1.5～5mm，起磨削作用。过渡层不含人在金刚
磨削加工砂轮的选择及使用
尺寸( 外径X 厚度X 内径)
规格 1
规格 2
备注
公制( 毫米)
英制( 英寸)
P
250X25X75
WA46-60K8VBE
PA46-60K8VBE
WA用于磨削普通碳钢工件
PA用于磨削合金钢和淬火钢工件粒度选择:
46 粒可达到Ra1.2-1.6
60 粒可达到Ra0.4-0.8
300X40X127
WA46-100K8VBE
微晶类（以矿石为基础的二次人工合成，强硬度介于传统与超硬之间）
SG
陶瓷烧结刚玉
NQ
新型陶瓷烧结刚玉
TG
特殊陶瓷刚玉
形状
国际标准
中国国标
平形
T1A
P
单面凹
T5A
PDA
双面凹
T7A
PSA
杯形
T6
B
碗形
T11
BW
碟形
T12
D
单面斜
T1C
PDX
双面斜
T4
PSX
3、砂轮的尺寸范围
外径尺寸20-1200mm
厚度3.2-305mm孔径根据不同机床要求配置
12X1-1/4X5
WA46-60K8VBE
PA46-60J8VBE
305X38X127
12X1-1/2X5
WA46-60K8VBE
PA46-60J8VBE
355X38X127
14X1-1/2X5
WA46-60K8VBE
PA46-60H8VBE
WA磨削普通碳钢工件
PA磨削合金钢和淬火钢工件粒度选择:
36-220
PA(25A)
铬刚玉，磨削性能同白刚玉，由于磨料具有一定的韧性且保持性好，对工件表面粗糙度的改善具有一定的作用，是WA的升级版。
【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。
第十二章 磨削
12.3 砂轮表面形貌图
有效磨粒切削刃，无效磨粒切削刃。 测量砂轮表面形貌目前主要用接触法： 1、静态法 2、动态法 3、工件复印法
12.4 磨削过程
一、磨削运动 磨削时，一般有四个运动。 1、主运动 砂轮的旋转运动，主运动的速度 就是砂轮外圆的线速度。 vs=πdsns/1000 2、径向进给运动：砂轮切入工件的运动，其 大小用径向进给量fr表示。又称磨削深度。
• • • •
天然金刚石 人造金刚石 CBN 普通磨料
二、粒度
粒度：磨粒颗粒的尺寸大小。
粗磨粒粒度（颗粒最大尺寸大于40μm ）：用机械筛分法，
每平方英寸筛网上孔的数量，如60#，80#。粒度号数越大，
颗粒尺寸越细。
微粉磨粒粒度（颗粒尺寸小于40μm ）：用显微镜分析法， 粒度号数即该颗粒最大尺寸的μm数。如W5,W3,W0.5
• 普通磨料固结磨具的标志按国标GB2484-84规定，其书写 顺序为：磨具形状、尺寸、磨料、粒度、组织、结合剂、 最高工作线速度。
国标GB2484-84
国际标准ISO
• 超硬磨料磨具的标志书写顺序为：形状、尺寸、 磨料、粒度、结合剂和浓度等。平行砂轮标志 示例如下：
超硬磨料磨具的结构
• 超硬磨料砂轮一般由磨料层、过渡层和基体组成。
四、磨削循环 一、磨削力的特征 磨削力的来源：一是各个磨粒的切削刃挤压切入工件后，工 件材料发生弹性、塑性变形时所产生的阻力；二是磨粒和结 合剂与工件表面之间的摩擦力。 以外圆纵磨为例，磨削力分解为切向力、法向力和轴向力。
由于磨粒上的切削刃为负前角，所以法向分力Fn远大于 切向分力Ft。轴向分力Fa最小。
以磨粒率表示的磨具组织及其应用范围
组织号 磨粒率 （%） 0 62 1 60 2 58 3 56 4 54 5 52 6 50 7 48 8 46
第12章 硬脆材料与难加工材料磨削
上两式分别预测了四面体压头时P与C的比例 关系及球面体压头时P与C的比例关系。 • 材料强度的降低通常是由中央 ／径向裂纹 和残余应力的扩展作用引起的。靠近接触 表面的残余压应力在次表面弹 ／塑性边界 突然跃迁为拉应力，达到0.1～0.5H （硬 度）。研究表明由压痕引起的残余应力将 使材料强度降低约30%。
College of Mechanical & Vehicle Engineering
第12章 硬脆材料与难加工材料磨削
• 塑性磨削可以提高表面质量，但效率低，经济性差。一种提高塑性变形以获 得较高去除比的可能方法是提高砂轮速度。提高砂轮速度能降低切屑厚度， 从而降低每磨粒磨削力，增加塑性变形，减少强度损失。砂轮速度越高，每 粒法向磨削力，越降低。当然塑性变形的比例还与磨削温度有关。普遍认为 温度的增高会降低工件质量，然而当磨削热压氮化硅陶瓷的温度达到800。C 时，工件强度却有所提高。这是由于玻璃质状态使裂纹钝化的缘故。因此， 表面破裂比的降低和塑性的明显增加与磨削温度升高时产生的玻璃质状态有 关。使用移动热源理论，最大的磨削区温度增加值可计算如下：
•
c.塑性流动引起的材料去除——压痕断裂力学指出了在其之下不会出现横向断裂的临 界载荷力的存在。因此在临界载荷以下，塑性磨削方式是普遍存在的。塑性状态下的 磨削样件在强度上都有所提高，表面粗糙度值有所降低。使用装有超精密进给控制的 特殊平面磨床来系统地研究塑性状态下的磨削，得到与单颗磨粒上临界断裂载荷 相对应的临界切深bd可表示为：
•
除横向裂纹外，材料去除还与破碎有关。磨粒前端和其下面的材料破碎是表面圆周 应力和剪切应力分布引起的各种形式破坏的结果。关于陶瓷材料破碎的产生原因， 有的研究解释为破碎是由弹性张力超过临界值以前存在着分散的裂纹引起的。还有 的认为破碎是由运动压头下连续的裂纹分支引起的。这种模型成功地预测了玻璃的 单刃磨削的破碎深度，但对Si3N4 陶瓷磨削的破碎深度的预测值却偏大。这与纯弹性 应力场的假设有关。而实际上材料局部塑性变形对Si3N4的影响很大，则导致应力强 度和破碎深度的降低。
磨削原理及砂轮使用(精)
（3）形成切屑
当磨粒的切削厚度增加到某一临界值时，磨粒前面的金属产生明显的剪切滑 移形成切屑。
四、磨削温度 1．磨削温度 由于磨削时单位磨削力比车削时大得多，切除金属体积相同时，磨 削所消耗的能量远远大于车削所消耗的能量。这些能量在磨削中将迅速转变 为热能，磨粒磨削点温度高达1法控制。
9、不要持续使用未经修整且表面已钝化的砂轮。 10、严禁强制磨削致使机床马达明显减速或使工件发烫。 11、严禁将砂轮用于与其设计不符的其他操作，如侧面磨削等。 12、严禁对砂轮施加外力使其被强制停止转动。
13、在砂轮停止转动前，请先将磨削液关闭，以免造成砂轮失去平衡。 14、修整砂轮后，必须保证在金刚笔复位后才能进行加工。 15、主要防止扳手等异物混入工作区域
（1）滑擦阶段
磨粒刚开始与工件接触时，由于切削厚度非常小，磨粒只是在工件上滑擦， 砂轮和工件接触面上只有弹性变形和由摩擦产生的热量。
（2）Байду номын сангаас犁阶段
随着切削厚度逐渐加大，被磨工件表面开始产生塑性变形，磨粒逐渐切入 工件表层材料中。表层材料被挤向磨粒的前方和两侧，工件表面出现沟痕，沟 痕两侧产生隆起，如图2-45中N—N截形图所示。此阶段磨粒对工件的挤压摩擦 剧烈，产生的热量大大增加。
工件硬度较高时应选用较软的砂轮；工件硬度较低时，应选用较 硬 的砂轮；砂轮与工件接触面较大时，选用较软砂轮；磨薄壁件及导 热性差的工件时选用较软的砂轮；精磨和成形磨时，应选用较硬的砂 轮；砂轮粒度号大时，应选用较软的砂轮。
三、磨削过程
磨削时砂轮表面上有许多磨粒参与磨削工作，每个磨粒都 可以看做是一把微小的刀具。磨粒的形状很不规则，其尖点的 顶锥角大多为90°~120°。磨粒上刃尖的钝圆半径大约在几微 米至几十微米之间，磨粒磨损后值还将增大。由于磨粒以较大 的负前角和钝圆半径对工件进行切削，磨粒接触工件的初期不 会切下切屑，只有在磨粒的切削厚度增大到某一临界值后才开 始切下切屑。磨削过程中磨粒对工件的作用包括滑擦、耕犁和 形成切屑三个阶段.
13机械制造基础2_齿加工和磨削
动画7 剃齿
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视频5 剃齿
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12.4.2 刀具、夹具、工件的安装
1．剃齿刀的安装 剃齿的安装角ψ按下式计算: ψ=β工+β刀 式中：β刀——刀具分度圆螺旋角; β工——被剃齿轮分度圆螺旋角。 剃齿面的安装精度、刀杆的径向圆跳动量一般小于0.003mm； 刀具安装好后，刀具端面圆跳动量一般小于0.006mm。
7
8~7
1.6~0.4
3.2~1.6
高
一般较滚齿低 较高 高 很高 成形高于展成
拉床
插齿机 滚齿机 剃齿机 珩齿机 磨齿机
大批大量生产7级精度的内齿 轮
单件成批生产中等质量的内外 圆柱齿轮、多联齿轮 单件成批生产中等质量的外圆 柱齿轮、蜗轮 精加工未淬火的圆柱齿轮 成批大量光整加工已淬火的圆 柱齿轮 精加工已淬火的圆柱齿轮
插齿过程如同一对齿轮作无侧隙的啮合运动,其中一个是被加 工齿轮,另一个是插齿刀(在每一个齿上磨出前角和后角以形成刀刃， 切削时插齿刀作上下往复运动，从工件上切除切屑。插齿刀的
模数和压力角必须与被加工齿轮的模
数和压力角相同。如动画6所示，当 插削圆柱直齿轮时，插齿机必须有以 下几个运动： ①切削运动; ②周向进给运动; ③分齿运动; ④径向进给运动; ⑤退 刀运动。
动画10 常用剃齿法
0.03mm)。
动画11 鼓形齿剃削
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12.5 珩齿（见视频6）
12.5.1 珩齿加工原理
珩齿加工是应用珩轮与被珩齿轮作自由啮合传动,利用其齿面间 的相对滑动速度和压力来进行珩削的一种齿面精加工方法。珩齿运 动和剃齿基本相同，一般用于淬硬齿轮的最终加工，与剃齿不同的 是珩齿加工余量很少，只需一次进行到底，故开始时齿面压力较大， 随后逐渐减小，直至压力消失时，珩齿便告结束。
磨削加工砂轮的选择及使用
磨削加工砂轮的选择及使用磨削加工砂轮是一种常见的磨削工具，用于金属加工、石材加工、木材加工等行业中。
它是通过磨削作用将材料表面的不平整部分削平，并达到所需的精度和光洁度。
选择适合的砂轮和正确的使用方法对于磨削加工的质量和效率至关重要。
在选择和使用砂轮时，需要考虑以下几个因素：1.砂轮材质：常见的砂轮材质包括氧化铝、氮化硅、碳化硅等。
不同材质的砂轮适用于不同的加工材料和工件硬度。
例如，氧化铝砂轮适用于加工钢铁材料，氮化硅砂轮适用于加工陶瓷材料。
2.砂轮粒度：砂轮的粒度越细，磨削表面越光滑，但磨削速度较慢。
粒度粗的砂轮磨削速度快，但表面光洁度较差。
根据加工要求选择合适的砂轮粒度，通常粗砂轮用于粗磨，细砂轮用于精磨。
3.砂轮硬度：砂轮硬度的选择取决于加工材料的硬度。
通常情况下，加工硬材料需要选择硬度较高的砂轮，而加工软材料需要选择硬度较低的砂轮。
硬砂轮磨削效率高，但易造成加工表面热损伤，软砂轮磨削表面质量好，但磨损较快。
4.砂轮尺寸：砂轮的直径和厚度需要根据加工机床的规格和加工要求来选择。
较大尺寸的砂轮用于大型工件的加工，而较小尺寸的砂轮用于小型工件的加工。
使用砂轮时，需要注意以下几点：1.安装正确：砂轮应正确安装在磨床上或电动工具上，确保砂轮转动平稳。
安装时要检查砂轮是否有裂纹或损坏，避免因砂轮损坏而引发事故。
2.控制加工参数：根据加工材料和加工要求，合理选择加工参数，如砂轮转速、进给速度、磨削深度等。
过高的转速和进给速度会导致砂轮过热和表面质量差，过深的磨削深度可能导致砂轮过载。
3.使用保护措施：在砂轮加工过程中，应戴上防护眼镜、戴耳罩和手套等安全防护装备，防止碎片、切屑和噪音对操作人员造成伤害。
4.定期保养：砂轮在使用过程中会磨损，需要定期检查和更换。
砂轮磨损严重会影响加工效果，并增加机床负荷。
同时，砂轮使用后应及时清洁干净并妥善存放，避免锈蚀和损坏。
总之，选择合适的砂轮和正确使用砂轮是磨削加工的重要环节。
砂轮对工件的磨削加工原理
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：砂轮P300×30×75WA60L6V35
14
表5-2 常用砂轮的形状、代号及用途举例
18
二、磨削阶段
1）初磨阶段
由于机床、工件、夹具工艺系统的弹性变形，实际磨 削深度小于径向进给量
2）稳定阶段
当系统弹性变形达到一定程度后，继续进给时，其 实际磨削深度基本上等于径向进给量。
3）清磨阶段
由于工艺系统的弹性变形逐渐恢复，使实际磨削深 度大于零。
19
图5.6 磨削过程的三个阶段
结论
要提高生产率，应缩短初磨阶段和稳定阶段。要提高 表面质量必须保持适当的清磨进给次数和清磨时间。 20
10
表5-1 砂轮特性及用途选择4—硬度
等级
超软
软
中软
中
中硬
硬
超硬
代号 D E
F G
H
J
K
L
M
N
P
Q
R
S
T
Y
选择
磨淬硬钢选用L~N,磨淬火吅金钢选用H~K,高表面质量磨削时选用 K~L,刃磨硬质吅金刀具选用H~J
11
5.1.5 砂轮的组织
砂轮结构的紧密或疏松程度
用颗粒、结合剂和气孔三者体积的比例关系来表示
3．径向分力 较大
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
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不仅用于精加工，也可用于粗加工、毛坯去皮加工。
四.磨削温度对工件表面的影响
1. 工件表面烧伤 磨削时产生高温，使工件加工表面的金属组织发生相变， 使其硬度和塑性等也发生了相应地变化，这种表层变质的现 象叫表面烧伤。 烧伤的表面呈黄褐色或黑色，它是工件表面在高温下形 成的氧化膜，氧化膜的颜色随烧伤的程度不同而发生变化， 轻度的烧伤需经过酸洗才会呈现出来。
差，适于金刚石、立方氮化硼砂轮。
（3）空隙
作用容屑
（4）砂轮的硬度
砂轮工作时在磨削力作用下磨粒脱落的难易程度。 取决于结合剂的结合能力及所占比例，与磨料硬度无关。
硬度高，磨料不易脱落；硬度低，自锐性好。
分7大级(超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬)，16小级 砂轮硬度选择原则： 1. 磨削硬材，选软砂轮；磨削软材，选硬砂轮；
2.砂轮的组成
磨料+结合剂+气孔
（1）磨料 系列
1.氧化物系
（刚玉类，主要成份Al2O3）
名称（代号） 主要适用范围
棕刚玉（A） 白刚玉（WA） 铬刚玉（PA）
碳素钢、合金钢、铸铁 淬火钢、高速钢、高碳钢 高速钢、不锈钢 磨铸铁、黄铜等脆性磨 硬质合金、陶瓷、玻璃等
黑色碳化硅（C） （主要成份碳化硅、碳化硼） 绿色碳化硅(GC)
三. 磨削过程及磨削机理
1.磨削过程及切屑形成机理 磨粒微小切削刃不规则，磨削过程复杂 磨粒形状、大小各异，一般 都有钝圆半径，磨粒以较大
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的负前角进行切削。 切削刃排列不规则，随机
分布状态。
磨削过程大致分为三个阶段：
（1）滑擦阶段 工件表层产生弹
性变形和热应力
（2）刻划阶段 产生塑性变形沟痕 隆起现象和热应力 （3）切削阶段 切削厚度、切应力 和温度达一定值， 材料明显滑移形成切屑。
中等组织 （ 4～7级） 适于一般磨削工作，如淬火钢、刀具刃磨等。
疏松组织 （ 8～14级） 不易堵塞砂轮，适于粗磨、磨软材、磨平面、内圆 等 接触面积较大时，磨热敏性强的材料或薄件
（5）砂轮的形状、尺寸及用途
根据不同的用途，按照磨床类型、磨削方式以及工件的形状和 尺寸等，将砂轮制成不同的形状和尺寸，并已标准化
2.树脂结合剂（B）强度高弹性好，耐冲击，适于高速磨或切槽、切
断等工作，但耐腐蚀耐热性差(300℃)，自锐性好。
3.橡胶结合剂（R）比树脂有更好的弹性和硬度，可制造 0.1mm 的
薄砂轮，用于切断、开槽、无心磨的导轮。 但耐 腐蚀耐热性差 (200℃)，自锐性好。
4.金属结合剂（M）青铜、镍等，强度韧性高，成形性好，但自锐性
（4）砂轮有自锐性
部分地恢复砂轮的切削能力，仍需对砂轮进行修整。
（5）可加工高硬度材料
除加工一般材料外，可加工淬硬钢、耐热钢、硬质合金 等，但不宜精加工韧性较大的有色金属。
（6）加工工艺范围广泛
可加工外圆面、内孔、平面、螺纹、齿形等成形面，
不仅用于精加工，也可用于粗加工、毛坯去皮加工。
（3）磨削速度高、磨削温度高
2. 磨导热性差的材料，不易散热，选软砂轮以免工件烧伤；
3.砂轮与工件接触面积大时，选较软的砂轮； 4.成形磨精磨时，选硬砂轮；粗磨时选较软的砂轮。
（5）组织
反映砂轮中磨料、结合剂和气孔三者体积的比例关系
分三类（细分为0～14级）
紧密组织 （ 0～3级） 成形性好，加工质量高，适于成形磨、精密磨和强力磨削。
结合剂的破碎(图中A—A 部分) （3）磨屑堵塞 磨削下来的磨屑嵌入砂轮的气孔中，会影响容屑空间和 排屑，也能使砂轮失去磨削能力。
砂轮耐用度
指砂轮相邻两次修整间的加工时间，用秒来表示。精磨时， 耐用度也可用磨出的工件数目来表示
2.砂轮的修整
单颗和单排金刚石修整工具的修整深 度ad一般为0.005 mm～0.1mm，轴向进 给量 f a 为0.05 mm～0.4 mm。
2.碳化物系 3.超硬磨料
陶瓷、玻璃、半导体 人造金刚石（D） 立方氮化硼（CBN） 高温合金、不锈钢
粒度
粒度表示磨料颗粒的大小。 分为一般磨粒和微细磨粒两大类。 一般磨粒用筛分法来确定粒度号，粒度号就是磨粒刚好可通过的筛网每英寸 (25.4mm)长度的孔眼数。单位为“目”。如40#的磨粒，表示粒度为40 目的磨粒。 所用的粒度号越大，磨粒的实际尺寸越小。有时还用45/50 表示，意思是所筛选的 磨粒能通过45 目的筛网，通不过50 目的筛网。 微细磨粒(又称微粉，供研磨用)的磨粒尺寸小于63 m，其粒度号的表示是在显 微镜下测得的该颗粒最大尺寸的微米数前加W，如W10，W7 等。数值越大，微粉 颗粒尺寸越大。磨料的粒度号、尺寸和应用见表5-1。
残留的塑性变形和热影响(温度引起的不均匀的热胀冷缩)和 相变作用(金属组织相变引起的体积变化)。
磨削裂纹的形式
平行裂纹、网状裂纹
磨削裂纹的形式
平行裂纹、网状裂纹
五.砂轮的磨损与砂轮的修整
1.砂轮的磨损 （1）磨耗磨损(图中C—C部分) 特征：磨粒一层一层被磨掉。 （2）破碎磨损
磨粒的破碎(图中B—B 部分)
粒度对磨削生产率和加工表面粗糙度影响很大。 一般来说，粗磨用粗粒度，精磨用细粒度。 当工件材料软、塑性和磨削面积大时，为避免堵塞砂轮，采 用粗粒度。
（2）结合剂
1.陶瓷结合剂（V）化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉，用于大多
数砂 轮（ 占90%）。但性脆，不宜制成薄片，不宜 高速， 线速度一般为35m/s。
2.磨削加工的特点
（1）磨削过程复杂，单位磨削力很大 磨粒形状及分布不合理，切削厚度小，挤压摩擦严重， 单位能耗大。 （2）切深抗力大 磨粒负前角， 系统弹性变形， Fp/Fc＝2～3, 最后进行几次，光磨。
（3）磨削速度高、磨削温度高
35～50 m/s, 挤压摩擦严重，单位能耗大，砂轮导热性 差,瞬时高温可达800～1000℃，要用切削液。
金属切削刀具
第12章 一、磨削加工类型
磨削及砂轮
外圆磨削：纵磨、横磨、大切深缓进给磨削 内圆磨削： 平面磨削：周磨、端磨
成形磨削：螺纹磨削、齿轮磨削
砂带磨削： 无心磨削： 超精磨削加工：珩磨、抛光、研磨、液体抛光
第12章
外圆磨削：
磨削及砂轮
M1432
第12章
内圆磨削：
磨削及砂轮
M2120
第五章
回火烧伤 二次淬火烧伤 退火烧伤
减小和防止烧伤的主要措施： 减小热量产生和加速热量散发。 正确地选择砂轮，以及保持砂轮良好的切削性能； 选择合适的磨削方法； 选择合理的切削用量；
采用好的切削液及正确的润滑方法等。
2. 加工表面的残余应力 磨削后的表面往往有残余拉应力和压应力。 残余压应力可提高零件的疲劳强度和耐磨性，而残余拉应力却 使零件表面翘曲，强度降低。当它超过材料的强度极限时，就 会使零件产生裂纹。 产生残余应力的原因：
平面磨削：
磨削及砂轮
M7132
第12章
无心磨削：
磨削及砂轮
二、砂轮
1.砂轮的型号 GB2484—84
砂轮标志方法示例如下：
PB 400×40×60 A 60 L 5 B 35
形状代号薄片 外经D＝400mm 厚度H＝40mm 内径d＝60mm 磨料（棕刚玉） 60号粒度 硬度中软2 5号组织 树脂结合剂 最高工作线速度（m / s）
35～50 m/s, 挤压摩擦严重，单位能耗大，砂轮导热性 差,瞬时高温可达800～1000℃，要用切削液。
（4）砂轮有自锐性
部分地恢复砂轮的切削能力，仍需对砂轮进行修整。
（5）可加工高硬度材料
除加工一般材料外，可加工淬硬钢、耐热钢、硬质合金 等，但不宜精加工韧性较大的有色金属。
（6）加工工艺范围广泛