成形磨削的原理
磨削理论.pdf
磨削过程
磨削时，如图所示，其切削厚度由零开始逐渐增大。由于磨粒具有
很大负前角和较大尖端圆角半径。因而磨粒开始切入工件时，只能在工
件表面上进行滑擦，这时切削表面产生弹性变形。当磨粒继续切入工
件，磨粒作用在工件上的法向力Fn增大到一定值时，工件表面产生塑性
变形，使磨粒前方受挤压的金属向力后从砂轮上脱落的难易程度。也就是说，磨粒 容易脱落的，称砂轮硬度为软;反之，为硬。因而磨具的硬度是粘 结剂对磨粒的粘结强度，与磨粒材料的硬度无关。
组织结构
砂轮的组织结构是指砂轮中磨料、粘结剂、气孔三者所占的比例。 如图4-1所示。当磨粒所占比例较高而气孔较少时，称砂轮组织结 构紧密，见图4-2（a); 当磨粒所占比例较低而气孔较多时，则称 砂轮组织结构疏松，见图4-2(c); 图4-2(b) 所示，为砂轮组织结构 属中等的情况。砂轮中的气孔可以容纳切屑，且容易携带冷却液 和空气进入磨削区，对降低磨削温度有利。
沟槽，而沟槽的两侧微微隆起，见图。当磨料继续切入工件，其切削厚
度增大到一定数值后，磨粒前方的金属在磨粒的挤压作用下，发生滑移
而成为切屑。
磨削过程
磨削中，砂轮表层的每个磨粒就像铣刀盘上的一个刀刃，各个磨粒形状、 分布和高低各不相同，使其切削过程也有差异。砂轮表层中的一些突出 和比较锋利的磨粒，切入工件较深，将经过滑擦、耕犁和切削三个阶 段，形成非常微细切屑。由于磨削温度很高，磨屑飞出时氧化形成火花。 比较钝的、突出高度较小的磨粒，切不下切屑，只是起刻划作用，在工 件表面挤压出微细的沟槽。更钝的、隐藏在其它磨粒下面的磨粒只稍微 滑接着工件表面起抛光作用。可见磨削过程是包含切削、刻划和抛光作 用的综合复杂过程。
运动外，在加工中砂轮还得沿径向做切入运动，其大小用工作台(或工件)
模具制造工艺复习题
5、复合模的特点是结构紧凑、冲压生产率高和 （ B ） A 内、外型相对位置精度要求低 B 内、外型相对位置精度要求高 C 刃口易损坏 D 刃口不易损坏 6、利用光学系统将工件投影到屏幕上来比照加工的磨床称 （D ） A.坐标磨床 B. 普通平面磨床 C.工具曲线磨床 D. 光学曲线磨床 7、加工导柱时，按照轴类零件加工工艺，以双顶尖为基 准，加工所有外圆表面及端面，这是遵循（ D ） A 自为基准原则 B 互为基准原则 C 互换基准原则 D 基准统一原则 8、一般来说，粗规准的蚀除速度较高，电极损耗要小，电 蚀表面不能太粗糙，采用 （ B ） A 正极性加工 B 负极性加工 C 窄的脉冲宽度 D 中极性加工
21.、制订工艺规程的最基本的原始材料是 （ B ） A装配图； B零件图； C工序图 22、在不同的生产下类型下，同一产品的工艺过程是 （ C ）。 A相同的 B 相似的 C 不同的 23、下列不属于平面加工方法的是（ D ）。 A刨削 B磨削 C铣削 D铰削 24、对未经淬火直径较小孔的精加工应采用（ A ）。 A 铰削 B 镗削 C 磨削 D钻削 25、以下适合线切割加工的对象是（ C ） A、阶梯孔、阶梯轴； B、型腔； C、成型刀、样板； D、非导电材料。
13、在光学曲线磨削过程中，判断工件余量是否去除的依据 是（ A ） A 工件图样放大对照结果 B 人工测量结果 C 自动测量结果 D 装配实践判 14.、电火花切割机床在加工模具时零件时，主要是加工 （ C ）较为方便。 A 圆孔 ； B 、平面； C、特殊型孔。 15、加工导套的关键技术是保证定位部分的外圆与导向部分 的内孔的（ Ｃ ） Ａ 平面度 Ｂ.垂直度 Ｃ 同轴度 16、数控线切割加工圆弧时，圆弧终点靠近Y轴，此终点坐标 具有︱X︱＜︱Y︱，计数方向应选( D ) A. GY B. GZ C. GX-Y-Z D. GX
成型磨齿机工作原理
成型磨齿机工作原理成型磨齿机是一种用于制造高精度齿轮的专用机器。
这种机器的工作原理是将齿轮的齿形彻底成形后再进行磨削，以确保齿轮具有高精度和高质量。
下面就让我们来详细了解成型磨齿机的工作原理。
成型磨齿机的工作原理主要分为两个步骤：第一步是成形，第二步是磨削。
在成形的过程中，齿轮的齿形将在外围之间的成型刀和齿型模板之间进行成形。
在磨削的过程中，齿轮将被安装在磨削架上，通过精密的磨齿头来进行精密地磨削。
成型磨齿机在进行成形时，工作台会向上移动，同时成形刀会向下移动，并与齿轮的直齿或斜齿接触。
成形刀包含了齿轮齿形的正面剖面，以便于在齿轮上形成类似于齿形的形状。
齿轮通过磨削来达到其精度，切削功率取决于机器的结构和材料的硬度。
因此，成型磨齿机采用高质量的磨削头，安装在精度高的机器上，以确保齿轮具有高质量和高精度。
当成形完成后，磨削就开始了。
此时齿轮将被放置在磨削架上，磨削头将自动进行水平和垂直移动，并在齿轮表面的各个位置上进行磨削。
这个过程要求的精度非常高，一些高端的成型磨齿机甚至可以达到0.1微米的精度。
而一些开放型的成型磨齿机则可以在磨削的同时完成成形和磨削，虽然其精度不如高端的磨齿机，但它们的机器成本更低，操作更为简单。
总的来说，成型磨齿机是一个高度精密的机器，其工作原理非常简单易懂。
它被广泛用于各种行业，包括汽车、飞机、火车、军事和航天等领域。
虽然成型磨齿机的精度和成本较高，但它能够提供非常高的齿轮精度，这是其他机器无法达到的。
随着科技的不断进步和创新，成型磨齿机将不断发展和优化，以满足更高的精度和更复杂的加工要求。
成形磨削的加工原理
成形磨削的加工原理
成形磨削是一种通过磨削砂轮的旋转来加工工件的方法。
它的加工原理主要包括以下几个步骤：
1. 砂轮进给：砂轮被安装在磨床的主轴上，并以高速旋转。
工件被安装在工作台上，然后由工作台控制移动。
砂轮和工件之间有一个逐渐减小的间隙。
2. 磨粒切削：砂轮的旋转会使磨粒与工件接触并切削工件表面。
磨粒是在砂轮上固定的砂粒，具有尖锐的边缘。
当磨粒与工件接触时，通过切削和抛光的作用，将工件表面的材料去除。
3. 磨屑去除：在磨削过程中，被去除的工件材料以磨屑的形式产生。
这些磨屑会被冲洗液或喷气等方法及时清除，以防止堵塞磨削过程并影响加工质量。
4. 磨削力的形成：在磨削过程中，磨粒对工件表面施加力，使其发生变形和剥离。
这些力包括切削力、磨削力和垂向力。
切削力是指磨粒对工件的切割力，垂向力是指砂轮对工件施加的垂直力，磨削力是指切削力和垂向力的合力。
总的来说，成形磨削通过砂轮的旋转和磨粒的切削作用，将工件表面的材料去除，从而达到精加工和改善工件表面质量的目的。
加工原理的关键在于砂轮和工件之间的切削作用和力的相互作用。
凸凹模型面成形磨削工艺
成形磨削工艺多用于模具刃口形状以及 成形磨削工艺多用于模具刃口形状以及 模具刃口形状 凹模拼块型面的成型加工 成型加工， 凸、凹模拼块型面的成型加工，它们的 外轮廓为多条直线与圆弧所组成。如图 外轮廓为多条直线与圆弧所组成。
一、成形磨削概述
进行磨削时，需将外形轮廓分为若干直 进行磨削时，需将外形轮廓分为若干直 线或圆弧段，然后，按一定顺序逐段磨 线或圆弧段，然后，按一定顺序逐段磨 削成形，以达到图样的尺寸、 削成形，以达到图样的尺寸、形状及其 精度要求，这样的加工方式称为成形磨 精度要求，这样的加工方式称为成形磨 削。
图3-27
四、成形磨削的顺序
模具凸模、 模具凸模、凹模拼块一般由多圆弧面和 多角度平面相互平滑、 多角度平面相互平滑、光顺的连接成封 闭的柱状、型孔等，即构成凸模、 闭的柱状、型孔等，即构成凸模、凹模 的刃口。 后图） 的刃口。（后图） 成型磨削时，根据工件形状与技术要求， 成型磨削时，根据工件形状与技术要求， 采用分段磨削，并在实际加工中， 采用分段磨削，并在实际加工中，有时 会仿形法、范成法混合使用。 会仿形法、范成法混合使用。
工件的装夹方式： 工件的装夹方式：
夹具如图所示 组成部分：正弦分度头、尾座、底座
工件定位、安装在夹具中的方式有： 工件定位、安装在夹具中的方式有： 心轴装夹、 心轴装夹、双顶尖装夹
利用正弦头右侧的分度头， 利用正弦头右侧的分度头，可控制工件 的回转角度， 的回转角度，要求一般精度时可直接在分度盘 上读取，要求精度高时， 上读取，要求精度高时，可在垫板与正弦圆柱 间垫量块调节。 间垫量块调节。 加工时， 加工时，被磨表面的尺寸是采用比较测 量法测定的，测定依据是夹具中性线， 量法测定的，测定依据是夹具中性线，用比较 测量器、量块、百分表找到比较测量面， 测量器、量块、百分表找到比较测量面，当被 加工面与比较测量面等高时（ 加工面与比较测量面等高时（即百分表读数一 致时），加工也就完成了。 ），加工也就完成了 致时），加工也就完成了。
成形磨削在模具制造中的应用
成形磨削在模具制造中的应用董海涛【摘要】介绍了非圆型凸模采用成形磨削的一般工艺流程以及成形磨削的原理和成型磨削方法;用实例详细介绍了成形砂轮磨削法修整砂轮的工具和工艺过程,简要说明了成型夹具磨削法的工艺要点;成形磨削有提高加工精度和减少加工时间的优势,被广泛应用在模具企业的精密模具制造中.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】3页(P55-57)【关键词】成形磨削;砂轮;成形夹具;模具制造;金刚笔【作者】董海涛【作者单位】山西机电职业技术学院,山西长治046011【正文语种】中文【中图分类】TH162模具技术已经成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一，模具工业是我国国民经济的基础产业之一，近年来我国模具制造水平明显提高，而精密化是模具制造发展的一个趋势，模具中凸模、型芯、镶拼凹模和镶拼型腔等具有复杂截面形状的零件精加工时，需要采用成形磨削的加工方法。
用成型磨削加工代替传统的电火花加工，可使加工时间缩短60%左右［1］。
1.1 非圆型凸模采用成形磨削加工的工艺流程图1为非圆型凸模的几种结构形式，它的精加工一般采用成形磨削的方法，具体工艺流程如下：1）毛坯准备，用圆钢锻成六面体；2）退火处理；3）刨削或铣削6个面，留单面余量0.4 mm；4）磨上、下两平面及基准面；5）钳工划线，钻孔、攻螺纹；6）用铣床加工外形(留磨削余量)；7）淬火；8）磨削上、下两平面；9）成形磨削；10）精修。
1.2 成形磨削的原理成形磨削的原理就是把复杂零件的轮廓分解为若干线段和圆弧，然后按照一定工艺顺序逐段磨削，使其在衔接处平整光滑，达到产品的设计要求［2］。
成形磨削具有精度高、效率高等优点，磨削精度可达IT5～IT6，表面粗糙度为Ra0.4，最低可达Ra0.1。
成形磨削常采用成形磨床或者平面磨床。
1.3 成形磨削的方法成形磨削的方法有很多种，常用的有成形砂轮磨削法和成形夹具磨削法。
第8讲成形磨削
削时，应控制砂轮左侧宽度b=1mm~2mm左右，磨到距两圆弧切点
1mm~2mm处停止进给。按上述控制方法，逆时针回转磨出另一半
圆弧面。
第8讲成形磨削
10
⑥磨削R2mm圆弧面。R2mm的圆弧面用成型砂轮磨削。为此，应
将砂轮两侧修整出R2mm的凸圆弧，如图3.27(f)、(g)所示。将
弦圆柱12之间垫入适当尺寸的量块进行控制。精度可达
10″~30″。
第8讲成形磨削
3
例如，工件需要回转的角度为α，转动前正弦分度盘的位置如图 3.21(a)所示，转过角度α后正弦分度盘的位置如图3.21(b)、(c)
所示。为控制转角垫入的量块尺寸按下式计算：
h在1=图h-3.D22s1i(naα)所-d示/2的情况或下，如果hα2==h0+，D2则sinα-hd0/=2h-d/2 式中：h1、h2——控制工件回转角需要垫入的量块尺寸；
代入上式得：
h1=27.86mm
检测斜面3的量块尺
寸为h／=50mm。
第8讲成形磨削
9
将工件回转100°，使斜面4处于水平位置。磨削斜面4到要求尺寸，
其操作过程和磨削斜面3相同。
④磨削R35mm的圆弧面。将工件回转130°
使R35mm的圆弧面处于磨削位置,如图(d)所
示。通过分中夹具使工件作圆周进给，磨
此，在夹具两顶尖间装一根直径为d 的标准圆柱，如图3.25所
示。在测量调整器的量块支承面上放置尺寸为(50+d/2)的量块 后，调整量块座的位置，并用百分表进行测量。使量块上平面 与标准圆柱面的最高点等高后，将量块座固定。
第8讲成形磨削
7
当工件上被测量表面的位置高于夹具回转中心线h'(若被测 量表面为凸圆弧面，则h'为圆弧半径)时，只要在量块支承面上 放置尺寸为(50+ h')的量块，用百分表检测量块上平面与被测
磨削加工类型与运动
2、内圆磨削
磨内孔视频
主运动——砂轮旋转 进给运动——工件旋转作圆周进给，工件或砂轮纵向 往复移动和横向进给运动。
磨削加工类型与运动
常用的磨削方法：
外圆磨削 平面磨削 内圆磨削 成型磨削 无心外圆磨削
纵磨法磨外圆
周边磨削平面
磨削的主运动
vc do no m / s 1000
工件的切向进给运动
VW m / s 或m/min
工件轴向进给运动
fa mm/ r 或 mm/st
径向进给量
fr mm
1、外圆磨削
磨外圆视频
主运动——砂轮旋转
进给运动——工件旋转、移动
吃刀运动——砂轮、工件的相对径向移动
工艺范围：圆柱面、圆锥面、轴肩端面、球面、特殊形状回转面
1、外圆磨削
外圆磨削按不同的进给方向分为纵磨海参和横磨法。
纵磨法：磨外圆时，工件同时作圆周进给和沿轴向作纵 向进给，每单行程或往复行程终了，砂轮作周期的横向 进给。（磨削力小，散热条件好，运用广泛）
切入磨削：将工件放在托板和导轮之间，使磨削砂 轮横向切入进给，来磨削工件表面。导轮中心线需 偏转一个很小的角度（约定30′）使工件在微小轴向 摩擦力的作用下紧靠挡块，得到可靠的轴向定位。来自外圆无心磨削方法特点：
1）工件不需打中心孔，支承刚性好，磨削余量小而均 匀，生产率高，易实现自动化，适合成批生产； 2）加工精度高，其中尺寸精度可达IT5-IT6，形状精 度也比较好，表面粗糙度Ra1.25-0.16μm ； 3）不能加工断续表面，如花键、单键槽表面。 4）只能加工尺寸较小形状简单的零件。
磨削加工中的磨削力分析
磨削加工中的磨削力分析磨削加工是一种高精度的加工方式，可以用于加工各种材料的零部件。
其原理是使用磨料与加工物体之间的相对运动来去除材料表面的毛刺和瑕疵，制造出精密的表面和形状。
磨削加工的质量和效率与磨削力大小有着密切关系，因此对磨削力的分析和计算是磨削加工过程中极为重要的一环。
一、磨削加工的基本原理磨削加工是利用磨料与工件之间的相对运动，在压力的作用下，去除工件表面的毛刺和瑕疵，进而达到加工目的的过程。
在磨削加工中，磨料既是一个加工工具，也是一种加工介质。
其磨削力主要由切削力、磨合力和磨料轴向力三部分组成。
其中，切削力是主要作用力，因其大小和方向对于磨削加工的影响最为显著。
二、磨削力分析的原则磨削力是磨削加工过程中产生的一种重要力，其大小和方向对于成形精度、加工效率和工件表面质量等方面都有着显著的影响。
因此，了解磨削力的大小和方向，对于进行磨削加工质量的保证和高效率的实现都具有非常重要的作用。
在磨削力分析中，我们需要掌握以下几个基本原则：1.磨削力的大小和方向是磨削加工过程中的重要指标之一，需要进行精确的测量和分析。
2.在磨削加工过程中，应尽量降低磨削力的大小，实现高效率、高精度的加工目标。
3.在磨削力分析中，需要考虑到各个因素的综合影响，不能简单地直接计算或估算。
4.针对不同的磨削加工过程和实际需要，需要采用不同的磨削力分析方法和手段。
三、磨削力的计算方法磨削力的计算方法可以分为两种：经验计算法和基于力学原理的计算方法。
在实际应用中，一般采用经验计算和力学原理相结合的方法进行磨削力的估算。
一般情况下，磨削力的计算方法根据材料的硬度和材料的粘合程度分为两种：理论计算法和实验计算法。
其中，理论计算法以理论分析为基础，通过分析材料硬度和材料粘合程度之间的关系，计算出磨削力的大小和方向。
而实验计算法则以实验结果为依据，通过不同实验条件下的测量结果，计算出磨削力的大小和方向。
在实际应用中，常采用理论计算法和实验计算法相结合的方法，进行磨削力的估算。
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。
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成形磨削的原理
成形磨削是一种通过磨削工具将工件表面进行加工的方法。
其原理是通过在工件表面造成局部的塑性变形和断裂，将工件表面的材料去除，形成所需的形状和尺寸。
成形磨削主要包括两个基本元素：磨粒和磨削工具。
磨粒是磨削过程中的主要切削体，它通过旋转的方式与工件表面进行接触和相互作用。
磨粒是由磨削工具上的磨石或砂轮上的磨粒颗粒组成的，通过磨削工具的转动带动了磨粒与工件表面的相对运动。
成形磨削过程中，磨粒与工件表面的接触处产生了压力。
当压力超过了工件表面材料的塑性变形临界值时，工件表面材料就会发生塑性变形。
塑性变形是成形磨削的基本方式之一，通过控制磨粒与工件表面的接触压力，可以控制工件表面的塑性变形程度。
成形磨削过程中，磨粒与工件表面的接触还会产生断裂。
在磨削过程中，磨粒与工件表面的相对运动会导致工件表面的一些杂质或缺陷出露，这些杂质或缺陷会成为磨粒与工件表面之间的断裂起始点。
当磨削工具转动时，磨粒会通过断裂点进一步断裂和分散，最终将工件表面的材料去除。
同时，在成形磨削过程中，磨粒与工件表面的相对运动还会产生磨擦热。
由于磨削过程中存在相当大的切削力和相对运动速度，所以会产生磨擦热。
磨擦热会导
致磨削区域的温度升高，这会进一步增强版面材料的塑性变形和断裂。
在成形磨削过程中，工件表面的材料不仅被塑性变形和断裂，还会受到磨削工具的磨削力的剪切和压缩。
这些力的作用下，工件表面的材料会发生塑性变形和切削断裂。
这种切削方式主要取决于磨削工具上的磨粒形状和磨粒与工件表面的接触情况。
除了以上基本原理之外，成形磨削还受到其他一些因素的影响，如切削液的使用、磨削速度、磨削力等。
切削液的使用可以降低磨削过程中的摩擦和磨损，从而提高磨削效果。
磨削速度的选择可以影响磨粒与工件表面的相对运动速度，从而影响磨削的效率和质量。
磨削力的大小则直接影响了工件表面的塑性变形和断裂程度。
总之，成形磨削是一种通过磨削工具将工件表面进行加工的方法，它的主要原理是通过控制磨粒与工件表面之间的接触压力，引起工件表面材料的塑性变形和断裂，从而达到加工工件表面的目的。
在成形磨削过程中，还需要考虑其他一些因素的影响，如切削液的使用、磨削速度、磨削力等。
只有全面理解成形磨削的原理和掌握相应的工艺参数，才能够在实践中正确地应用成形磨削技术，获得理想的加工效果。