磨具与磨削过程
磨削加工
磨削加工是精密加工的一种，它广泛的应 用于机械制造的各个工业部门。例如汽车制造、 航空、航海、液压、轴承、仪表等工业部门都 广泛的应用着磨削加工，经过磨削加工的零件 可以达到高的尺寸精度以及极细的表面粗糙度， 所以在工业发达的国家磨床占全国机床总数的 比例也特别的大，它能占到全国机床的30%到 40%。现在一个国家磨削工艺水平的高低直接 也就决定着这个国家机械制造工艺水平的高低。 所以磨削加工在机械制造中的地位也越来越重 要。
（2）、绿色碳化硅 含碳化硅 的纯度极高，刃口锋 利，但脆性更大，适宜磨削硬而脆的工件如硬质 合金。
3 、超硬类 可分为两类：
（1）、人造金刚石 主要加工高硬度材料如硬质合 金和光学玻璃等。 （2）、立方氮化硼 主要用于磨削高硬度、高韧性 的难加工材料。它呈黑色，硬度低于金刚石，具 有极好的磨削性能，特别适宜磨削耐热钢、高钼、 高钒、高钴的合金钢。
内圆磨削
内圆磨削时，工件多数以外圆或端面为定位基 准，装夹在卡盘上进行加工。如果磨内锥时只 需将卡盘主轴偏转一个角度即可。 与外圆磨削不同，内圆磨削时受孔径的限制， 砂轮一般很小，所以砂轮磨损的快需经常修整 或更换。另外由于砂轮轴直径比较细，悬浮长 度较大，刚性很差，故磨削深度不能太大，这 就降低了生产率。 内圆磨削的方法和外圆磨差不多，有横磨和纵 磨两种。
2、外圆磨削加工的过程 （1）、工件的安装 磨外圆时最常用的装夹方法是用两顶尖把工件 支撑起来或用卡盘把工件给夹住。 （2）、 磨削要素 砂轮的转动为 主运动，进给运动有砂轮的横向 进给、工件的纵向进给和圆周进给运动。
3、 外圆磨削方法 （1）、纵磨法 利用工件的纵向进给去除加工余量 的一种方法，这种方法加工质量好但效率低。 （2）、横磨法 利用砂轮的横向进给去除余量的一 种方法，这种方法效率高但精度低。 （3）、综合 磨削法 它是纵磨和横磨的综合利用， 即先用横磨粗加工再用纵磨精加工的一种方法。
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)
砂轮磨削的选择
第四节 磨削表面质量
二、表面烧伤
防止烧伤措施：
1）合理选用砂轮； 2）合理选用磨削量； 3）充分冷却； 4）改善磨床构造，精 确控制砂轮旳切入量。
磨削淬硬钢时表面烧伤层硬度变化
第四节 磨削表面质量
三、表面残余应力
表面残余应力旳原因：
（1）金属组织相变引起旳体积变化
第五节 先进磨削措施
三、砂带磨削
砂带磨削旳几种形式 a)磨外圆 b)磨平面 c)无心磨 d)自由磨削 e)砂带成形磨削
1-工件 2-砂带 3-张紧轮 4、5、6-导轮 7-成形导向板
砂带构造 1—工件 2—底胶 3—复胶 4—磨粒
第五节 先进磨削措施
三、砂带磨削
砂带磨削特点：
1）磨粒颗颗锋利且磨削面积大，固生产率高、合用面广 （磨木材、皮革、石料、陶瓷等）。
断面形状
形状尺寸 标识
1—D×T×H
2 筒形砂轮
2—D×T—W
主要用途
磨外圆、内孔、 平面及刃磨刀
具 端磨平面
4 双斜边砂轮
4—D×T/U×H 磨齿轮及螺纹
6 杯形砂轮
6—D×T×H-W， 端磨平面，刃
E
磨刀具后刀 面
第二节 砂 轮
表14-2 常用砂轮旳形状、代号及主要用途（续）
代号
名称
11
碗形砂轮
第四节 磨削表面质量
三、表面残余应力
因磨削表面塑性变形二产生旳残余应力
比较有效旳措施：采用立方氮化硼砂轮、减小砂轮切入 量，采用切削液，增长清磨次数等。
第五节 先进磨削措施
一、深切缓进给磨削（蠕动磨削）
深切缓进给磨削实例 a）燃气轮机叶片 b）三爪自定心卡盘旳卡爪
《磨削加工》课件
磨削加工的原理
总结词
磨削加工通过磨料和磨具的高速 旋转或往复运动，利用摩擦和切 削作用去除工件材料。
详细描述
在磨削加工过程中，磨料和磨具 的高速旋转或往复运动产生摩擦 和切削作用，将工件表面材料去 除，从而实现工件的加工。
磨削加工的应用领域
总结词
磨削加工广泛应用于机械制造、航空航天、汽车、能源等领域。
方法具有加工效率高、加工质量好的优点，是现代机械加工领域的重要技术之一。
03
磨削加工的主要技术参数
磨削速度
总结词
磨削速度是砂轮线速度，它直接影响磨削效率和磨削质量。
详细描述
磨削速度越高，单位时间内参与磨削的磨粒数越多，磨削效 率越高。但过高的磨削速度会导致工件表面温度升高，产生 烧伤和裂纹。因此，需要根据工件材料和砂轮特性选择合适 的磨削速度。
高效深切磨削
总结词
一种快速去除材料的磨削加工方法
详细描述
高效深切磨削是一种追求高效率的磨削方法，通过加大切深和切宽来快速去除材料。这种方法适用于 大型零件的粗加工和半精加工，具有加工效率高、加工成本低的优势。
超硬材料磨削
总结词
使用超硬材料作为磨料的磨削加工方法
详细描述
超硬材料磨削是指使用超硬材料（如碳化硅、金刚石等）作为磨料进行磨削加工的方法 。由于超硬材料的硬度极高，因此可以实现对硬质合金、陶瓷等高硬度材料的加工。该
磨削深度
总结词
磨削深度是砂轮表面与工件表面的距离 ，它决定了磨削层的厚度。
VS
详细描述
磨削深度对磨削效率和表面粗糙度有较大 影响。增加磨削深度可以提高磨削效率， 但过大的磨削深度会导致工件表面粗糙度 增加。因此，需要根据工件材料、砂轮特 性以及表面质量要求来选择合适的磨削深 度。
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。
磨削原理介绍
（4）硬度
指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：
第八节 磨削原理
➢ 磨削是一种精加工方法。 ➢ 尺寸精度可达IT5～IT6。
➢ 表面粗糙度能达到Ra0.8～0.04μm；
➢ 可磨普通材料，又可磨高硬度难加工材料； ➢ 适应各种工件形状、表面及生产批量。
一、砂轮的特性和选择
1、普通砂轮的特性和选择
砂轮 = 磨料＋结合剂 砂轮特性决定于五要素： 磨料、粒度、结合剂、 硬度和 组织。
（2）工件速度 vw 增大工件速度 ，单位时间内进入磨削区的 工件材料增加，单颗磨粒的切削厚度加大，磨削力及能耗增 加，磨削温度上升；但从热量传递的观点分析，提高工件速 度 ，工件表面被磨削点与砂轮的接触时间缩短，工件上受热 影响区的深度较浅，可以有效防止工件表面层产生磨削烧伤 和磨削裂纹，在生产实践中常采用提高工件速度的方法来减 少工件表面烧伤和裂纹。
双斜边 一号砂轮
4
主要用于磨齿轮齿面和磨单线螺纹
薄片砂轮 41
用于切断和开槽等
杯形砂轮 6 碗形砂轮 11
碟形 12 一号砂轮 a
主要用其端面刃磨刀具，也可用其圆 周面磨平面及内孔
通常用于刃磨刀具，也可用于导轨磨 床上磨机床导轨
适于磨铣刀、铰刀、拉刀等，大尺寸 的砂轮一般用于磨齿轮的齿面
（7） 砂轮的标志
2）耕犁阶段 开始产生塑性变形，磨 粒逐渐切入工件表层材料中， 出现沟痕，沟痕两侧产生隆起。 产生的热量大大增加。
简述磨削加工
磨削加工1. 磨削加工的概述磨削加工是一种通过研磨工具对工件表面进行切削的加工方法。
它通过切削工具与工件之间的相对运动，在切削、研磨和磨痕的共同作用下，将工件表面不平整层次的高点消除，从而得到平整、光滑的表面。
2. 磨削加工的原理磨削加工的原理是力学切削。
在磨削过程中，磨粒对工件表面的切削作用类似于多个微小切削刃对工件表面的切削作用，因此磨削可以看成是由许多微小切削刃共同作用的切削过程。
3. 磨削加工的分类磨削加工根据磨粒的尺寸和磨粒与工件之间的相对运动情况可以分为不同的类型，主要包括：3.1 粗磨粗磨是指在切削速度较低、磨粒尺寸较大的条件下进行的磨削加工，主要目的是迅速去除工件表面的大量金属，使其达到一定的粗糙度，为后续磨削过程提供条件。
3.2 精磨精磨是指在切削速度适中、磨粒尺寸适当的条件下进行的磨削加工，主要目的是进一步消除工件表面的细小凹坑和凸起，提高工件表面的精度和光洁度。
3.3 超精磨超精磨是指在切削速度较高、磨粒尺寸小的条件下进行的磨削加工，主要用于加工高精度、高光洁度的工件，以提高工件表面的质量。
4. 磨削加工的过程磨削加工通常包括以下几个基本工序：4.1 磨削前准备在进行磨削加工之前，需要对磨削工具进行选择和准备，包括选用合适的磨粒、绑定磨料和磨具、选择适当的磨削液等。
4.2 磨削磨削是磨削加工的核心过程，主要包括以下几个步骤：固定工件，调整磨削参数，启动磨削机床，进行磨削操作。
4.3 表面质量检测在磨削加工完成后，需要对工件表面的质量进行检测。
常用的表面质量检测方法有视觉检测、触觉检测和测量仪器检测等。
4.4 后续处理在完成磨削加工后，还需要进行一些后续处理工序，例如清洗工件、除去残留物和保护处理等，以确保工件表面的质量和性能满足要求。
5. 磨削加工的优点和局限性磨削加工具有以下优点：•可加工具有复杂形状的工件•可加工高硬度材料•可获得高精度的加工结果•可提高工件表面的质量和光洁度然而，磨削加工也存在一些局限性：•生产效率低，加工速度较慢•工艺过程较为复杂，需要一定的技术和经验•磨具和磨料的消耗较大，成本较高6. 磨削加工的应用领域磨削加工在各个制造行业中都得到广泛应用，特别是对高精度、高光洁度的工件加工需求较高的领域，例如：•汽车制造业：发动机缸体、曲轴等零部件的加工•刀具制造业：高精度刀具的生产加工•航空航天业：航空发动机叶片、轴承等零部件的加工•电子制造业：半导体芯片、磁头等精密元件的加工7. 磨削加工的未来发展趋势随着制造技术和加工要求的不断提高，磨削加工也在不断发展和改进。
磨削加工
磨削加工工艺简介磨削是指利用高速旋转的砂轮等磨具加工工件表面的切削加工方法。
磨削的主运动是砂轮的循转运动，进给运动是工件随工作台的移动（或砂轮的移动）。
磨削加工方法的形式很多，生产中主要是指用砂轮进行磨削，为了便于使用和管理，通常根据磨床产品的磨削加工形式及其加工对象，将磨削加工方法划为四种方式：1、按磨削精度分粗磨、半精磨、精磨、镜面磨削、超精加工。
2、按进给形式分切入磨削、纵向磨削、缓进给磨削、无进给磨削、定压研磨、定量研磨。
3、按磨削形式分砂带磨削、无心磨削、端面磨削、周边磨削、宽砂轮磨削、成型磨削、仿形磨削、振荡磨削、高速磨削、强力磨削、恒压力磨削、手动磨削、干磨削、湿磨削、研磨、珩磨等。
4、按加工表面分外圆磨削、内圆磨削、平面磨削和刃磨(齿轮磨削和螺纹磨削)。
工艺特点磨削与其他切削加工方式，如车削、铣削、刨削等比较，具有以下特点：1、磨削速度很高，每秒可达30m～50m；磨削温度较高，可达1000℃～1500℃；磨削过程历时很短，只有万分之一秒左右。
2、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。
3、磨削不但可以加工软材料，如未淬火钢、铸铁等，而且还可以加工淬火钢及其他刀具不能加工的硬质材料，如瓷件、硬质合金等。
4、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。
5、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。
6、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。
7、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。
8、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。
应用范围磨削用于加工各种工件的内外圆柱面、圆锥面和平面，以及螺纹、齿轮和花键等特殊、复杂的成形表面。
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第四节磨具与磨削过程
一、磨料与磨具
磨削(grinding)：用带有磨粒的工具(砂轮、砂带、油石等)对工件进行加工的方法。
磨具(abrasive grinding tools)：分砂轮、油石、磨头、砂瓦、砂布、砂纸、砂带、研磨膏等6类。
砂轮：一种用结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、干燥、焙烧及修整而成的，具有很多气孔、用磨粒进行切削的固结磨具。
磨粒以其露在表面部分的尖角作为切削刃。
砂轮的特性主要由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织及形状尺寸等因素所决定。
1.磨料
磨料是制造磨具的主要原料，直接担负着切削工作。
目前常用的磨料有棕刚玉(A)、白刚玉(WA)、黑碳化硅(C)和绿碳化硅(GC)等。
棕刚玉：用于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：用于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：用于加工硬度较低的脆性材料，如铸铁、铸铜等；
绿碳化硅：用于加工高硬度的脆性材料，如硬质合金、宝石、陶瓷和玻璃等。
2.粒度
粒度是指磨料颗粒的尺寸，其大小用粒度号表示。
国标规定了磨料和微粉两种粒度号。
一般说，粗磨选用较粗的磨料(粒度号较小)，精磨选用较细的磨料(粒度号较大)；微粉多用于研磨等精密加工和超精密加工。
3.结合剂
结合剂的作用是将磨料粘合成具有一定强度和形状的砂轮。
砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力，主要取决于结合剂的性能。
常用的结合剂有陶瓷结合剂(V)、树脂结合剂(B) 、橡胶结合剂(R)和金属结合剂(M)等。
陶瓷结合剂：应用最广，适用于外圆、内圆、平面、无心磨削和成形磨削的砂轮等；
树脂结合剂：适用于切断和开槽的薄片砂轮及高速磨削砂轮；
橡胶结合剂：适用于无心磨削导轮、抛光砂轮；
金属结合剂：适用于金刚石砂轮等。
4.硬度
磨具的硬度是指磨具在外力作用下磨粒脱落的难易程度(又称结合度)。
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。
5.组织
磨具的组织指磨具中磨粒、结合剂、气孔三者体积的比例关系，以磨粒率(磨粒占磨具体积的百分率)表示磨具的组织号。
磨料所占的体积比例越大，砂轮的组织越紧密；反之，组织越疏松。
国标中规定了15个组织号：0，1，2，…，13，14。
0号组织最紧密，磨粒率最高；14号组织最疏松，磨粒率最低。
普通磨削常用4～7号组织的砂轮。
6.形状与尺寸
根据机床类型和加工需要，将磨具制成各种标准的形状和尺寸。
常用的几种砂轮形状、代号和用途如表1-2所列。
表1-2 常用砂轮形状、代号和用途
注：表图中有“▼”者为主要使用面，有“▽”者为辅助使用面。
7.磨具标记
磨具标记的书写顺序是：形状代号、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂和允许的最高线速度。
例如：砂轮的标记为
P 400×40×127 WA 60 L 5 V 35
↓↓↓↓↓↓↓↓
平行砂轮外径×厚度×孔径磨料粒度硬度组织号结合剂最高工作线速度(m/s)
砂轮选择的主要依据是被磨材料的性质、要求达到的工件表面粗糙度和金属磨除率。
选择的原则是：
①磨削钢时，选用刚玉类砂轮，磨削硬铸铁、硬质合金和非铁金属时，
选用碳化硅砂轮。
②磨削软材料时，选用硬砂轮，磨削硬材料时，选用软砂轮。
③磨削软而韧的材料时，选用粗磨料(如12～36#)；磨削硬而脆的材料
时，选用细磨料(如46～100#)。
④磨削表面的粗糙度值要求较低时，选用细磨粒，金属磨除率要求高
时，选用粗磨粒。
⑤要求加工表面质量好时，选用树脂或橡胶结合剂的砂轮，要求最大
金属磨除率时，选用陶瓷结合剂砂轮。
珩磨、超精加工及钳工使用的磨具为油石，常见的油石形状如图1-31所示。
图1-31 油石的形状
油石的标记为
SC 200×40×25 GC W63 H 6 V
↓↓↓↓↓↓↓
长方油石长度×宽度×高度磨料微粉粒度硬度组织号结合剂
二、磨削过程
磨料切削加工方法有磨削、珩磨、研磨和抛光等，其中以磨削加工应用最为广泛。
磨削时各个磨粒表现出来的磨削作用有很大的
不同，如图所示。
（1）砂轮上比较凸出的和比较锋利的磨粒起切
削作用这些磨粒在开始接触工件时，由于切入深
度极小，磨粒棱尖圆弧的负前角很大，在工件表面上
仅产生弹性变形；随着切入深度增大，磨粒与工件表
层之间的压力加大，工件表层产生塑性变形并被刻划
出沟纹；当切深进一步加大，被切的金属层才产生明
显的滑移而形成切屑。
这是磨粒的典型切削过程，其
本质与刀具切削金属的过程相同(如图1-32a)。
(2)砂轮上凸出高度较小或较钝的磨粒起刻划作用这些磨粒的切削作用很弱，与工件接触时由于切削层的厚度很薄，磨粒不是切削，而是在工件表面上刻划出细小的沟纹，工件材料被挤向磨粒的两旁而隆起(如图1-32b)。
（3）砂轮上磨钝的或比较凹下的磨粒这些磨粒既不切削也不刻划工件，而只是与工件表面产生滑擦，起摩擦抛光作用(如图1-32c)。
即使比较锋利且凸出的单个磨粒，其切削过程大致也可分为三个阶段(如图1-33所示)。
在第一阶段，磨粒从工件表面滑擦而过，只有弹性变形而无切屑。
第二阶段，磨粒切入工件表层，刻划出沟痕并形成隆起。
第三阶段，切削层厚度增大到某一临界值，切下切屑。
磨削过程实际上是无数磨粒对工件表面进行错综复杂的切削、刻划、滑擦三种作用的综合过程。
一般地说，粗磨时以切削作用为主；精磨时既有切削作用，也有摩擦抛光作用；超精磨和镜面磨削时摩擦抛光作用更为明显。