磨削加工原理

7.3.2珩磨

珩磨是磨削加工的 1 种特殊形式，属于光整加工。需要在磨削或精镗的基础上进行。珩磨加工范围比较广，特别是大批大量生产中采用专用珩磨机珩磨更为经济合理，对于某些零件，珩磨已成为典型的光整加工方法，如发动机的气缸套，连杆孔和液压缸筒等。

（1）珩磨原理

在一定压力下，珩磨头上的砂条（油石）与工件加工表面之间产生复杂的的相对运动，珩磨头上的磨粒起切削、刮擦和挤压作用，从加工表面上切下极薄的金属层。

（2）珩磨方法

珩磨所用的工具是由若干砂条 ( 油石 ) 组成的珩磨头，四周砂条能作径向张缩，并以一定的压力与孔表面接触，珩磨头上的砂条有 3 种运动 ( 如图 7.3 a ) ；即旋转运动、往复运动和加压力的径向运动。珩磨头与工件之间的旋转和往复运动，使砂条的磨粒在孔表面上的切削轨迹形成交叉而又不相重复的网纹。珩磨时磨条便从工件上切去极薄的一层材料，并在孔表面形成交叉而不重复的网纹切痕 ( 如图 7.3 b ), 这种交叉而不重复的网纹切痕有利于贮存润滑油，使零件表面之间易形成—层油膜，从而减少零件间的表面磨损。

（3）珩磨的特点

1）珩磨时砂条与工件孔壁的接触面积很大，磨粒的垂直负荷仅为磨削的

1/50~1/100 。此外，珩磨的切削速度较低，一般在 100m/min 以下，仅为普通磨削的 1/30~1/100 。在珩磨时，注入的大量切削液，可使脱落的磨粒及时冲走，还可使加工表面得到充分冷却，所以工件发热少，不易烧伤，而且变形层很薄，从而可获得较高的表面质量。

2）珩磨可达较高的尺寸精度、形状精度和较低的粗糙度，珩磨能获得的孔的精度为 IT6~IT7 级，表面粗糙度 Ra 为 0.2~0.025 。由于在珩模时，表面的突出部分总是先与沙条接触而先被磨去，直至砂条与工件表面完全接触，因而珩磨能对前道工序遗留的几何形状误差进行一定程度的修正，孔的形状误差一般小于 0.005mm 。

3）珩磨头与机床主轴采用浮动联接，珩磨头工作时，由工件孔壁作导向，沿预加工孔的中心线作往复运动，故珩磨加工不能修正孔的相对位置误差，因此，珩磨前在孔精加工工序中必须安排预加工以保证其位置精度。一般镗孔后的珩磨余量为 0.05~0.08mm ，铰孔后的珩磨余量为 0.02~0.04mm ，磨孔后珩磨余量为0.01~0.02mm 。余量较大时可分粗、精两次珩磨。

4）珩磨孔的生产率高，机动时间短，珩磨 1 个孔仅需要 2~3min ，加工质量高，加工范围大，可加工铸铁件、淬火和不淬火的钢件以及青铜件等，但不宜

加工韧性大的有色金属，加工的孔径为15~ 500mm ，孔的深径比可达 10 以

上。

珩磨工艺及其在汽车零部件制造中的应用

作者：熊元一郭建忠侯军丽李贵贤

摘要:珩磨工艺(HoningProcess)是磨削加工的一种特殊形式，又是精加工中的一种高效加工方法。这种工艺不仅能去除较大的加工余量，而且是一种提高零件尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度的有效加工方法，在汽车零部件的制造中应用很广泛。珩磨加工原理珩磨是利用安装于珩磨头圆周上的一条或多条油石,由涨开机构（有旋转式和推进）。

珩磨工艺(Honing Process)是磨削加工的一种特殊形式，又是精加工中的一种高效加工方法。这种工艺不仅能去除较大的加工余量，而且是一种提高零件尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度的有效加工方法，在汽车零部件的制造中应用很广泛。

珩磨加工原理

珩磨是利用安装于珩磨头圆周上的一条或多条油石,由涨开机构（有旋转式和推进式两种）将油石沿径向涨开, 使其压向工件孔壁,以便产生一定的面接触。同时使珩磨头旋转和往复运动,零件不动;或珩磨头只作旋转运动,工件往复运动,从而实现珩磨。

在大多数情况下,珩磨头与机床主轴之间或珩磨头与工件夹具之间是浮动的。这样,加工时珩磨头以工件孔壁作导向。因而加工精度受机床本身精度的影响较小,孔表面的形成基本上具有创制过程的特点。所谓创制过程是油石和孔壁相互对研、互相修整而形成孔壁和油石表面。其原理类似两块平面运动的平板相互对研而形成平面的原理。

珩磨时由于珩磨头旋转并往复运动或珩磨头旋转工件往复运动,使加工面形成交叉螺旋线切削轨迹,而且在每一往复行程时间内珩磨头的转数不是整数, 因而两次行程间,珩磨头相对工件在周向错开一定角度,这样的运动使珩磨头上的每一个磨粒在孔壁上的运动轨迹亦不会重复。此外,珩磨头每转一转,油石与前一转的切削轨迹在轴向上有一段重叠度,使前后磨削轨迹的衔接更平滑均匀。这样,在整个珩磨过程中,孔壁和油石面的每一点相互干涉的机会差不多相等。因此,随着珩磨的进行孔表面和油石表面不断产生干涉点,不断将这些干涉点磨去并产生新的更多的干涉点,又不断磨去,使孔和油石表面接触面积不断增加,相互干涉的程度和切削作用不断减弱,孔和油石的圆度和圆柱度也不断提高,最后完成孔表面的创制过程。为了得到更好的圆柱度,在可能的情况下,珩磨中经常使零件掉头,或改变珩磨头与工件轴向的相互位置。

需要说明的一点:由于珩磨油石采用金刚石和立方氮化硼等磨料,加工中油石磨损很小,即油石受工件修整量很小。因此,孔的精度在一定程度上取决于珩磨头上油石的原始精度。所以在用金刚石和立方氮化硼油石时,珩磨前要很好地修整油石,以确保孔的精度。

珩磨的切削过程：

定压进给珩磨

定压进给中进给机构以恒定的压力压向孔壁,共分三个阶段。

第一个阶段是脱落切削阶段,这种定压珩磨,开始时由于孔壁粗糙,油石与孔

壁接触面积很小,接触压力大,孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石表面因接触压力大,加上切屑对油石粘结剂的磨耗,使磨粒与粘结剂的结合强度下降,因而有的磨粒在切削压力的作用下自行脱落,油石面即露出新磨粒,此即油石自锐。

第二阶段是破碎切削阶段,随着珩磨的进行,孔表面越来越光,与油石接触面积越来越大,单位面积的接触压力下降,切削效率降低。同时切下的切屑小而细,这些切屑对粘结剂的磨耗也很小。因此,油石磨粒脱落很少,此时磨削不是靠新磨粒,而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端负荷很大,磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。

第三阶段为堵塞切削阶段,继续珩磨时油石和孔表面的接触面积越来越大,极细的切屑堆积于油石与孔壁之间不易排除,造成油石堵塞, 变得很光滑。因此油石切削能力极低, 相当于抛光。若继续珩磨,油石堵塞严重而产生粘结性堵塞时,油石完全失去切削能力并严重发热,孔的精度和表面粗糙度均会受到影响。此时应尽快结束珩磨。

定量进给珩磨

定量进给珩磨时,进给机构以恒定的速度扩张进给,使磨粒强制性地切入工件。因此珩磨过程只存在脱落切削和破碎切削,不可能产生堵塞切削现象。因为当油石产生堵塞切削力下降时,进给量大于实际磨削量,此时珩磨压力增高,从而使磨粒脱落、破碎,切削作用增强。用此种方法珩磨时,为了提高孔精度和表面粗糙度,最后可用不进给珩磨一定时间。

定压--定量进给珩磨

开始时以定压进给珩磨,当油石进入堵塞切削阶段时,转换为定量进给珩磨,以提高效率。最后可用不进给珩磨,提高孔的精度和表面粗糙度。

珩磨加工特点：

加工精度高

特别是一些中小型的通孔，其圆柱度可达0.001mm 以内。一些壁厚不均匀的零件,如连杆,其圆度能达到0.002mm。对于大孔(孔径在200mm以上),圆度也可达0.005mm,如果没有环槽或径向孔等,直线度达到0.01mm/1m以内也是有可能的。珩磨比磨削加工精度高,因为磨削时支撑砂轮的轴承位于被珩孔之外,会产生偏差,特别是小孔加工,磨削精度更差。珩磨一般只能提高被加工件的形状精度,要想提高零件的位置精度,需要采取一些必要的措施。如用面板改善零件端面与轴线的垂直度(面板安装在冲程托架上,调整使它与旋转主轴垂直,零件靠在面板上加工即可)。

表面质量好

表面为交叉网纹，有利于润滑油的存储及油膜的保持。有较高的表面支承率（孔与轴的实际接触面积与两者之间配合面积之比），因而能承受较大载荷，耐磨损，从而提高了产品的使用寿命。珩磨速度低（是磨削速度的几十分之一），且油石与孔是面接触，因此每一个磨粒的平均磨削压力小，这样珩磨时，工件的发热量很小，工件表面几乎无热损伤和变质层，变形小。珩磨加工面几乎无嵌砂和挤压硬质层。

加工范围广

主要加工各种圆柱形孔：通孔、轴向和径向有间断的孔，如有径向孔或槽的孔、键槽孔、花键孔、盲孔、多台阶孔等。另外,用专用珩磨头,还可加工圆锥孔、椭圆孔等,但由于珩磨头结构复杂,一般不用。用外圆珩磨工具可以珩磨圆柱体,但其去除的余量远远小于内圆珩磨的余量。珩磨几乎可以加工任何材料，特别是

金刚石和立方氮化硼磨料的应用，进一步拓展了珩磨的运用领域，同时也大大提高了珩磨加工的效率。

切削余量少

为达到图纸所要求的精度，采用珩磨加工是所有加工方法中去除余量最少的一种加工方法。在珩磨加工中，珩磨工具是以工件作为导向来切除工件多余的余量而达到工件所需的精度。珩磨时，珩磨工具先珩工件中需去余量最大的地方，然后逐渐珩至需去除余量最少的地方。

纠孔能力强

由于其余各种加工工艺方面存在不足，致使在加工过程中会出现一些加工缺陷。如：失圆、喇叭口、波纹孔、尺寸小、腰鼓形、锥度、镗刀纹、铰刀纹、彩虹状、孔偏及表面粗糙度等。

采用珩磨工艺加工可以通过去除最少加工余量而极大地改善孔和外圆的尺寸精度、圆度、直线度、圆柱度和表面粗糙度。

珩磨技术在汽车制造中的应用

先进的精密孔加工设备和技术在汽车及零部件加工业的应用十分广泛，比较典型的应用有发动机缸体、缸套、连杆、齿轮、油泵油嘴、刹车泵、刹车鼓、油缸、转向器、增压器等。如：

珩磨在油泵油嘴行业的应用

善能KGM-5000系列珩磨机是针对油泵油嘴行业的柱塞而开发的高精度珩磨机，去除量为0.01mm，加工总周期为30秒；圆度0.0005mm；直线度0.0007mm；表面粗糙度Ra 0.06。实现了完全以珩代磨的目标，从而大大延长了提高了油泵油嘴的性能和寿命，完全达到家排污标准。

珩磨在齿轮内孔中的应用

现在广泛使用珩磨工艺的汽车齿轮有行星轮、太阳轮、双联齿轮等。

珩磨在增压器零件上的应用

根据增压器中间壳的材料和内孔的特殊结构形式，可采用电镀金刚石磨粒套作为珩磨工具，多立轴结构型式，可以实现在一个循环过程中完成粗加工、半精加工、精加工和去毛刺等多个加工部序，多工位转台可以实现加工过程的自动化，提高工作效率。

第十七讲磨孔与孔的精密加工

一、高速精细镗

高速精细镗也称金刚镗，广泛应用于不适宜用于内圆磨削加工的各种结构零件的精密孔，例如发动机的气缸孔、连杆孔，活塞销孔以及变速箱的主轴孔等。由于高速精细镗切削速度高和切屑截面很小，因而切削力非常小，这就保证了加工过程中工艺系统弹性变形小，故可获得较高的加工精度和表面质量，孔径精度

可达IT6～IT7级，表面粗糙度可达Ra0.8～0.1um。孔径在15～100mm范围内，尺寸误差可保持在5～8 um以内，还能获得较高的孔轴心线的位置精度。为保证加工质量，高速精细镗常分预、终两次进给。

高速精细镗要求机床精度高、刚性好、传动平稳、能实现微量进给。一般采用硬质合金刀具，主要特点是主偏角较大(45°～90°)，刀尖圆弧半径较小，故径向切削力小，有利于减小变形和振动。当要求表面粗糙度小于Ra0.08 um时，须使用金刚石刀具。金刚石刀具主要适用于铜、铝等有色金属及其合金的精密加工。

二、内圆磨削

内圆磨削是指用直径较小的砂轮加工圆柱孔、圆锥孔、孔端面和特殊形状内孔表面的方法。

对于淬硬零件中的孔加工，磨孔是主要的加工方法。内孔为断续圆周表面（如有键槽或花键的孔）、阶梯孔及盲孔时，常采用磨孔作为精加工。磨孔时砂轮的尺寸受被加工孔径尺寸的限制，一般砂轮直径为工件孔径的0.5～0.9倍，磨头轴的直径和长度也取决于被加工孔的直径和深度。故磨削速度低，磨头的刚度差，磨削质量和生产率均受到影响。磨孔的方式有中心内圆磨削、无心内圆磨削。中心内圆磨削是在普通内圆磨床或万能磨床上进行。无心内圆磨削是在无心内圆磨

床上进行的，被加工工件多为薄壁件，不宜用夹盘夹紧，工件的内外圆同轴度要求较高。这种磨削方法多用于磨削轴承环类型的零件，其工艺特点是精度高，要求机床具有高精度、高的自动化程度和高的生产率，以适应大批大量生产。由于内圆磨削的工作条件必外圆磨削差，故内圆磨削有如下特点：

1）磨孔用的砂轮直径受到工件孔径的限制。约为孔径的0.5～0.9倍，砂轮直径小则磨耗快，因此经常需要修整和更换，增加了辅助时间。

2）由于选择直径较小的砂轮，磨削时要达到砂轮圆周速度25～30m/s是很困难的。因此，磨削速度比外圆磨削速度低的多，故孔的表面质量较低，生产效率也不高。近些年来已制成有100000r/min的风动磨头，以便磨削1～2mm直径的孔。

3）砂轮轴的直径受到孔径和长度的限制，又是悬臂安装，故刚性差，容易弯曲和变形，产生内圆磨削砂轮轴的偏移，从而影响加工精度和表面质量。

4）砂轮与孔的接触面积大，单位面积压力小，砂粒不易脱落，砂轮显得硬，工件易发生烧伤，故应选用较软的砂轮。

5）切削液不易进入磨削区，排屑较困难，磨屑易积集在磨粒间的空隙中，容易堵塞砂轮，影响砂轮的切削性能。

6）磨削时，砂轮与孔的接触长度经常改变。当砂轮有一部分超出孔外时，其接触长度较短，切削力较小，砂轮主轴所产生的压移量比磨削孔的中部时为小，此时被磨去的金属层较多，从而形成“喇叭口”。为了减小或消除其误差，加工时应控制砂轮超出孔外的长度不大于1/2～1/3砂轮宽度。内圆磨削精度可达

IT7，表面粗糙度可达Ra0.4～0.2um。

由于以上原因，内圆磨削生产率较低，加工精度不高，一般为IT8-IT7，粗糙度值为Ra1.6～0.2um。磨孔一般适用于淬硬工件孔的精加工。磨孔与铰孔、拉孔相比，能校正原孔的轴线偏斜，提高孔的位置精度，但生产率比铰孔、拉孔低，在单件、小批生产中应用较多。

二、珩磨孔

1.珩磨原理及珩磨头

珩磨是利用带有磨条（油石）的珩磨头对孔进行精整、光整加工的方法。珩磨时，工件固定不动，珩磨头由机床主轴带动旋转并作往复直线运动。在相对运动过程中，磨条以一定压力作用于工件表面，从工件表面上切除一层极薄的材料，其切削轨迹是交叉的网纹。为使砂条磨粒的运动轨迹不重复，珩磨头回转运动的每分钟转数与珩磨头每分钟往复行程数应互成质数。

2.珩磨的工艺特点及应用范围

1）珩磨能获得较高的尺寸精度和形状精度，加工精度为IT7～IT6级，孔的圆度和圆柱度误差可控制在3～5μm的范围之内，但珩磨不能提高被加工孔的位置精度。

2）珩磨能获得较高的表面质量，表面粗糙度Ra为0.2～0.025μm，表层金属的变质缺陷层深度极微（2.5～25μm）。

3）与磨削速度相比，珩磨头的圆周速度虽不高，但由于砂条与工件的接触面积大，往复速度相对较高，所以珩磨仍有较高的生产率。

珩磨在大批大量生产中广泛用于发动机缸孔及各种液压装置中精密孔的加工，孔径范围一般为φ15～500㎜或更大，并可加工长径比大于10的深孔。但珩磨不适用于加工塑性较大的有色金属工件上的孔，也不能加工带键槽的孔、花键孔等断续表面。

第十八讲平面加工概述

一、平面加工方法

平面是箱体、盘形件和板形件的主要表面之一。根据平面所起的作用不同，可以将其分为非结合面、结合面、导向平面、测量工具的工作平面等。平面加工的方法通常有刨、铣、拉、车、磨及光整加工等。其中，铣、刨为主要加工方法。

二、平面加工方案及选择

由于平面作用不同，其技术要求也不同，故应采用不同的加工方案，以保证平面质量。

常用的平面加工方案见下表

刨削与插削

一、刨床与插床

刨床类机床按其结构特征可分为牛头刨床、龙门刨床和插床。

1．牛头刨床

牛头刨床主要由床身、滑枕、刀架、工作台、横梁等组成，如下图所示。因其滑枕和刀架形似牛头而得名。

牛头刨床工作时，装有刀架的滑枕3由床身内部的摆杆带动，沿床身顶部的导轨作直线往复运动，使刀具实现切削过程的主运动，通过调整变速手柄5可以改变滑枕的运动速度，行程长度则可通过滑枕行程调节柄6调节。刀具安装在刀

架2前端的抬刀板上，转动刀架上方的手轮，可使刀架沿滑枕前端的垂直导轨上下移动。刀架还可沿水平轴偏转，用以刨削侧面和斜面。滑枕回程时，抬刀板可将刨刀朝前上方抬起，以免刀具擦伤已加工表面。夹具或工件则安装在工作台1上，并可沿横梁8上的导轨作间歇的横向移动，实现切削过程的进给运动。横梁8还可沿床身的竖直导轨上、下移动，以调整工件与刨刀的相对位置。

牛头刨床外形图

1－工作台2－刀架3－滑枕4－床身5－变速手柄

6－滑枕行程调节柄7－横向进给手柄8－横梁

牛头刨床的主参数是最大刨削长度。它适于单件小批生产或机修车间，用来加工中、小型工件。

2．龙门刨床

下为龙门刨床的外形图，因它有一个“龙门”式框架而得名。

龙门刨床外形图

1、8－侧刀架 2－横梁 3、7－立柱 4－顶梁 5－立刀架 9－工作台 10－床

身

龙门刨床工作时，工件装夹在工作台9上，随工作台沿床身导轨作直线往复运动以实现切削过程的主运动。装在横梁2上的立刀架5、6可沿横梁导轨作间歇的横向进给运动，用以刨削工件的水平面，立刀架上的溜板还可使刨刀上下移动，作切人运动或刨竖直平面。此外，刀架溜板还能绕水平轴调整至一定的角度位置，以加工斜面。装在左、右立柱上的侧刀架1和8可沿立柱导轨作垂直方向的间歇进给运动，以刨削工件的竖直平面。横梁还可沿立柱导轨升降，以便根据工件的高度调整刀具的位置。另外，各个刀架都有自动抬刀装置，在工作台回程时，自动将刀板抬起，避免刀具擦伤已加工表面。龙门刨床的主参数是最大刨削宽度。与牛头刨床相比，其形体大、结构复杂、刚性好，传动平稳、工作行程长，主要用来加工大型零件的平面，或同时加工数个中、小型零件，加工精度和生产

率都比牛头刨床高。

常用刨刀及其应用

a)平面刨刀 b)台阶偏刀 c)普通偏刀 d)台阶偏刀

e)角度刀 f)切刀 g)弯切刀 h)割槽刀

3．插床

插床外形图

1－床身 2－横滑板 3－纵滑板 4－圆工作台 5－滑枕 6－立柱插床实质上是立式刨床，如上图所示。加工时，滑枕5带动刀具沿立柱导轨作直线往复运动，实现切削过程的主运动。工件安装在工作台4上，工作台可实现纵向、横向和圆周方向的间歇进给运动。工作台的旋转运动，除了作圆周进给外，还可进行圆周分度。滑枕还可以在垂直平面内相对立柱倾斜0°～8°，以便加工斜槽和斜面。

插床的主参数是最大插削长度，主要用于单件、小批量生产中加工工件的内表面，如方孔、各种多边形孔和键槽等，特别适合加工不通孔或有台阶的内表面。

二、刨刀与插刀

刨削所用的工具是刨刀，常用的刨刀有平面刨刀、偏刀、角度刀及成形刀等，如下图所示。刨刀的几何参数与车刀相似，但是它切人和切出工件时，冲击很大，容易发生“崩刀”或“扎刀”现象。因而刨刀刀杆截面较粗大，以增加刀杆刚性和防止折断，而且往往做成弯头的，这样弯头刨刀刀刃碰到工件上的硬点时，比较容易弯曲变形，而不会象直头刨刀那样使刀尖扎人工件，破坏工件表面和损坏刀具，如下图所示。

直头刨刀和弯头刨刀

a)直头刨刀 b)弯头刨刀

下图是常用插刀的形状。插削与刨削基本相同，只是刨刀在水平方向进行切削而插刀则在垂直方向进行切削。为了避免插刀的刀杆与工件相碰，插刀刀刃应该突出于刀杆。当插削长度较长，刀杆刚性较差时，水平方向的切削分力会使刀杆弯曲，产生“让刀”现象，因此应适当减小插刀的前角与后角，并降低进给量的大小，以减少水平切削分力。

常用插刀的形状

a)尖刀 b)切刀 c)装在插刀柄中的刀头 d)插刀柄 e)套式插刀

（三）、刨削加工的应用范围及工艺特点

刨削主要用于加工平面和直槽。如果对机床进行适当的调整或使用专用夹具，还可用于加工齿条、齿轮、花键以及母线为直线的成形面等。刨削加工精度一般可达IT8～IT7，表面粗糙度Ra值可达6.3～1.6um。

刨削加工的工艺特点如下：

1．刨床结构简单，调整、操作方便；刀具制造、刃磨容易，加工费用低。

2．刨削特别适宜加工尺寸较大的T形槽、燕尾槽及窄长的平面。

3．刨削加工精度较低。粗刨的尺寸公差等级为ITl3～ITll，表面粗糙度Ra 值12.5um；精刨后尺寸公差等级IT9～IT7，表面粗糙度Ra值3.2～1.6um，直线度为0.04～0.08mm/m.

4．刨削生产率较低。因刨削有空行程损失，主运动部件反向惯性力较大，故刨削速度低，生产率低。但在加工窄长面和进行多件或多刀加工时，刨削生产率却很高。

第二十三讲机械加工精度

一、基本概念

机械加工精度：指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的互相位置）与理想几何参数的符

合程度。

加工误差：指加工后零件的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的互相位置）对理想几何参数的偏离程

度。

加工原理误差：指采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。

系统误差：在顺序加工一批工件中，其加工误差的大小和方向都保持不变，或者按一定规律变化，统称

为系统误差。

随机误差：在顺序加工一批工件中，其加工误差的大小和方向的变化是属于随机性的，称为随机误差。

调整误差：在机械加工的每一个工序中，总是要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。由于调整不可

能绝对地准确，因而产生调整误差。

机床误差：

A)导轨的导向误差：指机床导轨副的运动件实际运动方向与理想方向的偏差。

B)主轴的回转误差：指主轴实际回转轴线对其理想回转轴线的漂移。

C)传动链的传动误差：指内联系的传动链中首末两

端传动元件之间，相对运动的误差。

工艺系统刚度：指工件加工表面在切削力法向分力Fy的作用下，刀具相对工件在该方向上位移y的比

值。

误差的敏感方向：对加工精度影响最大的那个方向（即通过刀刃的加工表面的法向）。

二、影响机械加工精度的因素

1. 影响机械加工精度的工艺系统几何因素

（1）加工原理误差

（2）调整误差

（3）机床误差

（4）夹具的制造误差与磨损

（5）刀具的制造误差与磨损

2.工艺系统的受力变形

（1）工艺系统的刚度

（2）机床部件刚度

减小工艺系统的受力变形影响的措施：

（1）提高工艺系统的刚度：

a.合理的结构设计

b.提高连接表面的接触刚度

c.采用合理的装夹和加工方式

（2）减小载荷及其变化

3.工艺系统的热变形

（1）工件热变形

（2）刀具热变形

（3）机床热变形

减小工艺系统的热变形影响措施：

（1）减小热源的发热和隔离热源

（2）均衡温度场

（3）采用合理的机床部件结构及装配基准（4）加速达到热平衡状态

（5）控制环境温度

三、保证和提高加工精度的途径

1．误差预防

（1）合理采用先进工艺与设备

（2）直接减少原始误差法

（3）转移原始误差发

（4）均分原始误差

（5）均化原始误差

（6）就地加工法

2．误差补偿法

（1）在线检测

（2）偶件自动配磨

（3）积极控制起决定作用的误差因素

第十一讲外圆面加工

§1轴类零件加工

一.概述

1.轴类零件的功用与结构特点

功用——支承传动件、传递扭矩或运动、承受载荷，一定的回转精度结构——回转体零件，长度大于直径

光轴、阶梯轴、空心轴、异形轴（曲轴、凸轮轴、偏心轴和花键轴等）刚性轴（L/d≤12）挠性轴（L/d＞12）

圆柱面、圆锥面、端面、沟槽、圆弧、螺纹、键槽、花键、其他表面2.轴类零件的技术要求——按功用和工作条件

直径精度——IT6～9级，可达IT5级。

几何形状精度（圆度、圆柱度等）——公差的1/2，1/4

相互位置精度（同轴度）——0.01～0.03mm，0.001～0.005mm

表面粗糙度——Ra0.2～0.8μm，Ra0.8～3.2μm

热处理（表面淬火、渗碳淬火等），动平衡，探伤，过渡圆角

3.轴类零件的材料及毛坯

一般轴类——45钢，正火、调质、淬火

中等精度和转速较高——40Cr等合金结构钢，调质和表面淬火

高精度轴——轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn，调质和表面淬火

高转速和重载荷——20CrMnTi、20Cr，38CrMoAl，渗碳淬火或氮化结构复杂（曲轴）——HT400、QT600、QT450、QT400

一般轴——棒料

重要轴——锻件

大型、结构复杂轴——铸件

单件小批生产——自由锻；成批大量生产——模锻

二.轴类零件的外圆表面加工

1.外圆表面的车削加工

（1）车削外圆各个加工阶段——粗车、半精车、精车、精细车（2）细长轴外圆表面的车削——长径比（L/D＞20）

1）车削特点①刚性差，易弯曲变形和振动

②热膨胀，弯曲变形

③刀具磨损大

2）先进方法①一夹一顶，用φ4钢丝，避免弯曲力矩

②弹性顶尖，避免受热弯曲变形

③跟刀架，提高刚度，仔细调整则

④大主偏角车刀，κr=75°～93°

⑤反向进给切削，减少弯曲变形

2.外圆表面的磨削加工

粗磨——IT8～9级，Ra0.8～1.6μm

精磨——IT6～7级，Ra0.2～0.8μm

细磨（精密磨削）——IT5～6级，Ra0.1～0.2μm

镜面磨——Ra0.01μm

（1）中心磨削外圆磨床——两顶尖定位

（2）无心磨削无心磨床——自定位

新型材料的机械加工

新型材料的机械加工
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1．陶瓷材料的加工原理及方法
l. 陶瓷材料切屑形成机理及表面缺陷的形成 陶瓷材料在刀具或磨粒的切削刃挤压作用下，会在刀刃附近 产生裂纹，它先向下前方扩展，并沿着与最大主应力垂直的方向 的包络线成长，如图 1 中裂纹扩展的路径从Ⅰ经Ⅱ、Ⅲ至Ⅳ，最 终穿过自由表面形成粒状或片状的切屑。由此在切削表面 Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ的区内留下凹痕，并在刀刃的后面已加工表面内因位应 力而引起与表面大体垂直的裂纹等缺陷。 如果切削条件合理，裂纹将能被控制不作延伸扩展，而只在 刀刃前方的部分材料中形成破碎的切属， 如图 1 中 A、 所示的破 B 碎状态，它不深入到加工表面上，由此可获得良好质量的加工表 面。 2．陶瓷材料加工的基本方法 陶瓷材料通常需经过坯料切割、磨削、研磨和抛光等工序制成所需的零件。 （l）切割 常用的机械切割方法有以下三类： 1）固定磨料切割。用金刚石锯片或带锯进行切割。 2）游离摩料切割。用盘锯、带锯加金刚石磨料或用高速磨料喷射冲击进行切割。 3）单刃切割。采用单粒金刚石切割。 为了提高切割的效率和质量，尤其对一些形状较复杂的坯件，则宜用水力切割来替代机械切割。 （2）磨削 磨削几乎均应用金刚石砂轮，与磨削金属材料相比，其最大的特征是法向磨削力远大 于切向磨削力，一般要大 5～10 倍，在用砂轮端面磨削时，甚至可大 20～30 倍。因此，磨床要有足够的 刚性，并需保持磨粒的锐利性，同时砂轮与工件之间的压力要超过临界压力值（2～5MPa）才能保证正常 的磨削。 ＃ ＃ ，半精磨 0.125～0.9mm 磨削陶瓷时所用的金刚石磨粉的粒度为：粗磨 0.25～0.125mm（60 ～120 ） ＃ ＃ ＃ 。 （240 ～W40） 通常砂轮速度选用 15～25m／s 。 （金属结合剂） 20～ 或 （120 ～180 ） 精磨 0.075～0.04mm 30m／s( 树脂结合剂） 。工件送给速度 1.15m/min，吃刀量为 1～2μm。磨削时应使用水溶性乳化液或低 粘度的油类切削液，以防止粉状切屑或脱落的磨粒残留在工件表面上而导致表面很伤和加速砂轮磨损。 （3）研磨和抛光 它是陶瓷材料精密和超精密加工的主要方法。通过研具和工件之间的机械摩擦或 机械化学作用去除余量，它使工件表面产生微小龟裂，逐渐扩展并从母体材料上剥除，达到所要求的尺 寸精度和表面粗糙度。当采用细的粒度、软的研具、低的研磨压力和小的相对速度时，可获得高的表面 质量和精度，但将使加工效率降低。 超精密研磨和抛光时，所用的磨粒径一般在数微米以下。为价止波加工件的氧化或因研磨液中的杂 质引起表面划伤，一般要使用蒸馏水或去离子水。研磨盘的主轴应有高的回转精度和刚度，且转速不宜 太高，以免振动对加工表面产生不利的影响。 采用化学机械研磨和抛光由于伴随化学反应和水合反应， 因而比纯机械研磨和抛光有高的加工效率。 2．陶瓷材料高效、高精加工方法 1．ELID 超精磨削 ELID 是电解在线修整磨削法的简称。它应用由金属结合剂和超硬微细金刚石（或 CBN）磨料组成的 砂轮，并在磨削过程中同时用电解法修锐砂轮，使砂轮始终保持锋利，从而保证在高效条件下进行超精

磨削加工的发展趋势论文

磨削加工的发展趋势 王哲 （北京石油化工学院机械工程学院，机G111班） 摘要多年以来随着我国制造业技术水平的不断发展进步，机械制造业有了长足的发展，磨削加工作为机械制造业金属切削加工方法中的一种，有着不可替代的位置及十分重要的作用，相对于早期的磨削加工技术，今天的金属磨削加工技术有了很大的变化，无论是从材料性质，刀具材料以及磨削加工技术等都有了很大的发展变化，本文主要就磨床磨削加工及发展趋势做简单的介绍。 关键词超高速磨削相关技术；数控磨床；精密磨削；刀具材料 1引言 对于目前机械加工领域磨削加工技术发生的变化，磨削加工技术的发展变化，本文作了简要的论述，磨削加工技术的主要发展方向是自动化、集成化、高速化、精密化等方向发展，分别对应的数控磨床、超高速磨削技术、精密磨削技术，此外刀具材料也发生了很大的变化，向能够耐高温、可用于高速加工等。本文主要引用近几年发表的文献，对于研究磨削加工技术发展有一定的帮助，本文就几个磨削加工的主要发展方向作简要的论述。 在机械制造中，有许多金属加工方法，例如切削加工、电加工、冷冲压、铸造、锻造、焊接、粉末冶金、化学加工和特种加工等。金属切削加工时利用切削刀具在工件上切除多余的金属层，从而获得具有一定的尺寸、形状、位置和表面质量的机器零件的一种加工方法。他已被广泛应用于生产实践中。金属切削机床是用切削方法将金属毛坯加工成机器零件的机床。在各类机械制造部门所拥有的装备中，机床占百分之五十以上，所负担的工作量占总加工量的一半以上，机床的技术水平高低直接影响机械产品的质量和零件制造的经济性。 我们对于磨削技术发展应该有一个简单的了解，一般来讲，按砂轮线速度的高低将磨削分为普通磨削和高速磨削以及超高速磨削。按磨削精度将磨削分为普通磨削、精密磨削、超精密磨削。按磨削效率将磨削分为普通磨削、高效磨削。高效磨削包括高速磨削、超高速磨削、缓进给磨削、高效深切磨削、砂带磨削、快速短行程磨削、高速重负荷磨削。[2]高速高效磨、超高速磨削在欧洲、美国和日本等一些工业发达国家发展很快，如德国的Aachen大学、美国Connecticut大学等，有的在实验室完成了V为250m/s、350m/s、400m/s 的实验。据报道，德国Aachen大学正在进行目标为500m/s的磨削实验研究。在实用磨削方面，日本已有200m/s的磨床在工业中应用。在我国对高速磨削及磨具的研究已有多年的历史，如湖南大学在70年代末期便进行了80m/s、120m/s的磨削工艺实验，前几年某大学也计划开展250m/s的磨削研究。在实际应用中，砂轮线速度，一般还是45m/s-60m/s。[2]对于磨削加工是一种常用的半精加工和精加工方法，砂轮是磨削的切削工具，磨削是由砂轮表面大量随机分布的磨粒在工件表面进行滑擦、刻划和切削三种作用的综合结果。磨削的基本特点如下：

磨工技术等级标准

磨工技术等级标准 一、职业定义： 操作磨床，按技术要求对工件进行磨削加工。 二、适用范围： 各种磨床操作、调整、保养。 三、技术等级线： 初、中、高三级。 初级磨工 一、知识要求： 1．自用设备的名称、型号、规格、性能、结构和传动系统。 2．自用设备的润滑系统、使用规则和维护保养方法。 3．常用工、夹、量具的名称、规格、用途、使用规则和维护保养方法。 4．常用润滑油的种类和用途。 5．常用切削液的种类、用途及其对表面粗糙度的影响。 6．常用刀具的种类、牌号、规格和性能；刀具几何参数对切削性能的影响；合理选择切削用量，提高刀具寿命的方法。 7．常用金属材料的种类、牌号、力学性能、切削性能和切削过程中的热膨胀知识。 8．金属热处理常识。 9．机械识图、公差配合、形位公差和表面粗糙度的基础知识。 10．机械传动基础知识，液压传动一般知识。 11．钳工基本知识。 12．相关工种一般工艺知识。 13．常用数学计算知识。 14．螺纹的种类、用途和加工中测量及计算。 15．内（外）圆柱、内（外）圆锥、平面、端面的磨削方法。 16．磨削简单刀具、样板的基本方法。 17．磨削螺纹的基本方法。 18．分析废品产生的原因和预防措施。 19．自用设备电器的一般常识，安全用电知识。 20．安全技术规程。 二、技术要求： 1．自用设备的操作、保养，并能及时发现一般故障。 2．使用通用夹具和组合夹具。 3．砂轮的合理选择、质量鉴定、平衡及修整。 4．修整简单的成形砂轮。

5．金刚石笔的使用和质量鉴定。 6．根据磨削火花鉴定常用金属材料的种类。 7．看懂零件图，正确执行工艺规程。 8．磨削内（外）圆柱、内（外）圆锥、平面、端面，符合图样要求。 9．磨削普通螺纹，符合图样要求。 10．刃磨较复杂的成形刀具，符合图样要求。 11．磨削圆弧、角度样板，符合图样要求。 12．钳工基本操作技能。 13．正确执行安全技术操作规程。 14．做到岗位责任制和文明生产的各项要求。 三、工作实例： 1．磨削全长为300mm，两端最小直径为φ20 mm，中间有一段长为50mm、大端直径为φ50mm ，，锥度为1:5的台阶轴的各级外圆，公差等级均为IT6，表面粗糙度为Ra0.4um。 2．磨削孔径为φ30mm 、长为100 mm的套类零件的内孔，尺寸公差等级为IT7，圆柱度公差为0.006mm表面粗糙度为Ra0.8um。 3．磨削边长为150mm的正方体，要求六面相互垂直，垂直度公差为0.02mm，尺寸公差等级为IT7 ，表面粗糙度为0.8um。 4．刃磨常用刀具的各种角度。 5．磨削M24丝锥，符合图样要求。 6．磨削带有台阶、角度、槽的样板，精度符合图样要求，表面粗糙度为Ra0.8um。 7．磨削圆弧样板，其半径为R8mm，凹凸配合，允差0.01cm，表面粗糙度为Ra0.8um。 中级磨工 一、知识要求： 1．常用设备的性能、结构、传动系统和调整方法。 2．常用测量仪器名称、用途、使用、调整和维护保养方法。 3．常用工、夹具（包括组合夹具）的构造、使用、调整和维护保养方法。 4．金属切削原理和刀具基本知识。 5．高精度工件的测量方法及测量中的计算。 6．多头蜗杆传动副、齿轮传动副各部分的计算方法。 7．提高磨削质量的知识。 8．机械传动知识，液压传动基本知识。 9．形状复杂工件的定位、装夹方法。偏心工件的平衡、校正知识。 10．加工薄壁工件防止变形的知识。 11．精密磨消、超精密磨削、镜面磨削、高速磨削、强力磨削和光整加工的基本知识。 12．细长轴、深孔套、0精密丝杠、精密刀具和薄板磨削方法。 13．绘制光学曲线磨床光屏放大图的知识。 14．光学系统的基本原理。 15．数控磨床基础知识。

第一节 磨削的应用及工艺特点

教师姓名 授课形式讲授授课时数1授课日期年月日授课班级 授课项目及任务名称 第九章磨削 第一节磨削的应用及工艺特点 教学目标知识目 标 掌握磨削的应用及其工艺特点等基础知识。 技能目 标 学会应用磨削的基础知识加工工件。 教学重点磨削的工艺特点及应用教学难点磨削的工艺特点 教学方法教学手段 借助于多媒体课件和相关动画及视频，详细教授磨削的工艺特点及应用等基础知识。教师先通过PPT课件进行理论知识讲解，再利用相关动画和视频进行演示，让学生能够将理论知识转化成实践经验。同时学生根据所学内容，完成知识的积累，为以后的实践实训打下基础。 学时安排1.磨削的应用约10分钟； 2.磨削的工艺特点约35分钟； 教学条件多媒体设备、多媒体课件。 课外作业查阅、收集磨削的相关资料。检查方法随堂提问，按效果计平时成绩。 教学后记

授课主要内容 第一节磨削的应用及工艺特点 近年来，磨削正朝着两个方向发展：一是高精度、低粗糙度磨削；另一个是高效磨削。 高精度、低粗糙度磨削包括精密磨削、超精密磨削和镜面磨削，可以代替研麿加工，以便节省工时和减轻劳动强度。 高效磨削包括高速磨削、强力磨削和砂带磨削，主要目标是提高生产效率。 一、磨削的应用 磨削可以加工的零件材料范围很广，既可以加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料，也能够加工高硬度的淬硬钢、硬质合金、陶瓷和玻璃等难切的材料，但是，磨削不宜精加工塑性较大的有色金属零件。 磨削可以加工外圆、内圆、平面、螺纹和齿轮等各种的表面，还常用于各种刀具的刃麿。 二、磨削的工艺特点 磨削是机器零件精密加工的主要方法之一，去除的加工余量很小。磨削的工艺特点有： 1.精度高 比一般切削加工机床精度高，刚度及稳定性较好，并有微量进给机构。 2.表面粗糙度小 一般磨削表面粗糙度值为0.8μm～0.2μm，当采用小粗糙度磨削时，表面粗糙度值可达0.1μm～0.08μm。 3.背向磨削力较大 麿外圆时总麿削力F也可以分解为三个互相垂直的力，其中：FX称为进给磨削力，很小，一般可忽略不计。 F称为背向磨削力，不消耗功率，一般作用在工艺系统刚度较差的方向上，因此容易使工艺系统变形，影响零件加工精度。 F称为磨削力，决定磨削时消耗功率的大小。 .残余应力和表面变形强化严重 与普通刀具切削相比，磨削的残余应力层比表面变形强化层要浅得多，但对零件的加工精度、加工工艺和使用性能均有一定的影响。 5.砂轮有自锐作用 在磨削过程中，砂轮存在着自锐作用，正由于砂轮本身的自锐性，使得磨粒能够以较锋利的刃口对零件进行切削。 6.磨削温度高 磨削时切削速度为一般切削加工的10～20倍，在高的切削速度下，磨削时所消耗的能量绝大部分转化为热量。

磨削加工原理

7.3.2珩磨 珩磨是磨削加工的 1 种特殊形式，属于光整加工。需要在磨削或精镗的基础上进行。珩磨加工范围比较广，特别是大批大量生产中采用专用珩磨机珩磨更为经济合理，对于某些零件，珩磨已成为典型的光整加工方法，如发动机的气缸套，连杆孔和液压缸筒等。 （1）珩磨原理 在一定压力下，珩磨头上的砂条（油石）与工件加工表面之间产生复杂的的相对运动，珩磨头上的磨粒起切削、刮擦和挤压作用，从加工表面上切下极薄的金属层。 （2）珩磨方法 珩磨所用的工具是由若干砂条 ( 油石 ) 组成的珩磨头，四周砂条能作径向张缩，并以一定的压力与孔表面接触，珩磨头上的砂条有 3 种运动 ( 如图 7.3 a ) ；即旋转运动、往复运动和加压力的径向运动。珩磨头与工件之间的旋转和往复运动，使砂条的磨粒在孔表面上的切削轨迹形成交叉而又不相重复的网纹。珩磨时磨条便从工件上切去极薄的一层材料，并在孔表面形成交叉而不重复的网纹切痕 ( 如图 7.3 b ), 这种交叉而不重复的网纹切痕有利于贮存润滑油，使零件表面之间易形成—层油膜，从而减少零件间的表面磨损。 （3）珩磨的特点 1）珩磨时砂条与工件孔壁的接触面积很大，磨粒的垂直负荷仅为磨削的 1/50~1/100 。此外，珩磨的切削速度较低，一般在 100m/min 以下，仅为普通磨削的 1/30~1/100 。在珩磨时，注入的大量切削液，可使脱落的磨粒及时冲走，还可使加工表面得到充分冷却，所以工件发热少，不易烧伤，而且变形层很薄，从而可获得较高的表面质量。 2）珩磨可达较高的尺寸精度、形状精度和较低的粗糙度，珩磨能获得的孔的精度为 IT6~IT7 级，表面粗糙度 Ra 为 0.2~0.025 。由于在珩模时，表面的突出部分总是先与沙条接触而先被磨去，直至砂条与工件表面完全接触，因而珩磨能对前道工序遗留的几何形状误差进行一定程度的修正，孔的形状误差一般小于 0.005mm 。 3）珩磨头与机床主轴采用浮动联接，珩磨头工作时，由工件孔壁作导向，沿预加工孔的中心线作往复运动，故珩磨加工不能修正孔的相对位置误差，因此，珩磨前在孔精加工工序中必须安排预加工以保证其位置精度。一般镗孔后的珩磨余量为 0.05~0.08mm ，铰孔后的珩磨余量为 0.02~0.04mm ，磨孔后珩磨余量为0.01~0.02mm 。余量较大时可分粗、精两次珩磨。 4）珩磨孔的生产率高，机动时间短，珩磨 1 个孔仅需要 2~3min ，加工质量高，加工范围大，可加工铸铁件、淬火和不淬火的钢件以及青铜件等，但不宜

第五节 磨削的工艺特点及其应用

第五节磨削的工艺特点及其应用 用砂轮或其他磨具加工工件，称为磨削。本节主要讨论用砂轮在磨床上加工工件的特点及其应用，磨床的种类很多，较常见的有外圆磨床、内圆磨床和平面磨床等。 作为切削工具的砂轮，是由磨料加结合剂用烧结的方法而制成的多孔物体。由于磨料、结合剂及制造工艺等的不同，砂轮特性可能差别很大，对磨削的加工质量、生产效率和经济性有着重要影响。砂轮的特性包括磨料、粒度、硬度、结合剂、组织以及形状和尺寸等。 一.磨削过程 磨削可以加工外圆面、内孔、平面、成形面、螺纹、齿轮等 1.外圆磨削 1、在外圆磨床上进行 磨法：纵磨法横磨法综合磨深磨法 2、无心外圆磨 圆面必须连续，不能有较长键槽等孔的磨削 2.平面磨削 周磨质量较高，但较慢 端磨较快，但质量不高 特点:主运动是砂轮的旋转运动； 磨削过程:实际上是磨粒对工件表面的切削、刻削和滑擦三种作用的综合效应； 砂轮的“自锐性” ：磨削中，磨粒本身也会由尖锐逐渐磨钝，使切削能力变差，切削力变大，当切削力超过粘结剂强度时，磨钝的磨粒会脱落，露出一层新的磨粒，这就是砂轮的“自锐性”。

磨削往往作为最终加工工序。 砂轮的修整 由于砂轮的“自锐性”以及切屑和碎磨粒会阻塞砂轮，在磨削一定时间后，需用金刚石车刀等对砂轮进行修整。 二.磨削的工艺特点 磨床的特点： a.使用磨料、磨具（如砂轮、砂带、油石、研磨料等）为工具，进行切削加工。 b.用来加工硬度较高的材料。 c.加工精度高、光洁度高。 d.一般加工余量较小。 工业发达国家，磨床比例高（约30％左右），磨床用于粗、精加工，发展了新型强力磨和高速磨。

三.磨削的应用和发展 (一)外圆磨床 磨床中所占比例较大的一种，包括万能外圆磨床、外圆磨床、无心外圆磨床。 1.万能外圆磨床 万能性好，常用于加工以下几种典型表面。 <1>磨外圆 加工所需的运动 砂轮主运动 n 工件的圆周进给运动 f1 工件的纵向进给运动 f2 砂轮的横向切入运动 c <2>磨长圆锥面 外圆磨床工作台分两层，上工作台相对下工作台调整至一定的角度位置（不超过±7°)机床运动与（1）相同，但工件回转中心线与工作台纵向进给方向不平行，故磨削出来的是圆锥面。 <3>磨短圆锥面 圆锥面的宽度小于砂轮宽度。砂轮架在水平面内转角度，工件不作往复运动。 <4>磨内锥孔（包括圆柱孔） 工件卡盘装在头架主轴上，头架可在水平面内转角度，此时大砂轮不转，内圆磨具支架翻下，小砂轮磨削。 由上可知：万能外圆磨床万能性高，但是机床的层次多，刚性差，加工精度低。 2.普通外圆磨床 与万能外圆磨床的区别～头架、砂轮架、头架主轴都固定不可转动，并且没有内圆磨具。主要加工外圆柱表面和锥度不大的圆锥表面。 特点：结构简单，刚性好，加工精度高，但万能性较差。 3.无心外圆磨 工件很短（如销钉）无法用顶针顶起，是以工件的外圆面作定位面的外圆磨床。 无心磨的两种方法： 1.贯穿磨法～工件中心高出e=(15~25%)D工件，导轮用橡胶和树脂作磨粒粘结剂，摩擦系数大，工件随导轮转，速度相同，且磨粒粒度细不产生磨削。 砂轮转速快，与工件有相对运动，产生磨削。导轮中心线倾斜α角，导轮与工件接触处的线速

磨削加工

磨削加工 一、磨削特点 磨削是在磨床上用砂轮作为切削刀具对工件进行切削加工的方法。该方法的特点是： 1.由于砂轮磨粒本身具有很高的硬度和耐热性，因此磨削能加工硬度很高的材料，如淬硬的钢、硬质合金等。 2.砂轮和磨床特性决定了磨削工艺系统能作均匀的微量切削，一般 ap=0.001～0.005mm；磨削速度很高，一般可达v=30～50m/s；磨床刚度好；采用液压传动，因此磨削能经济地获得高的加工精度（IT6～IT5）和小的表面粗糙度（Ra=0.8～0.2μm）。磨削是零件精加工的主要方法之一。 3.由于剧烈的磨擦，而使磨削区温度很高。这会造成工件产生应力和变形，甚至造成工件表面烧伤。因此磨削时必须注入大量冷却液，以降低磨削温度。冷却液还可起排屑和润滑作用。 4.磨削时的径向力很大。这会造成机床—砂轮—工件系统的弹性退让，使实际切深小于名义切深。因此磨削将要完成时，应不进刀进行光磨，以消除误差。 5.磨粒磨钝后，磨削力也随之增大、致使磨粒破碎或脱落，重新露出锋利的刃口，此特性称为“自锐性”。自锐性使磨削在一定时间内能正常进行，但超过一定工作时间后，应进行人工修整，以免磨削力增大引起振动、噪声及损伤工件表面质量。二、砂轮 砂轮是磨削的切削工具，它由许多细小而坚硬的磨粒和结合剂粘而成的多孔物体。磨粒直接担负着切削工作，必须锋利并具有高的硬度，耐热性和一定的韧性。常用的磨料有氧化铝（又称刚玉）和碳化硅两种。氧化铝类磨料硬度高、韧性好，适合磨削钢料。碳化硅类磨料硬度更高、更锋利、导热性好，但较脆，适合磨削铸铁和硬质合金。

同样磨料的砂轮，由于其粗细不同，工件加工后的表面粗糙度和加工效率就不相同，磨粒粗大的用于粗磨，磨粒细小的适合精磨、磨料愈粗，粒度号愈小。 结合剂起粘结磨料的作用。常用的是陶瓷结合剂，其次是树脂结合剂。结合剂选料不同，影响砂轮的耐蚀性、强度、耐热性和韧性等。 磨粒粘结愈牢，就愈不容易从砂轮上掉下来，就称砂轮的硬度，即砂轮的硬度是指砂轮表面的磨粒在外力作用下脱落的难易程度。容易脱落称为软，反之称为硬。砂轮的硬度与磨料的硬度是两个不同的概念。被磨削工件的表面较软，磨粒的刃口（棱角）就不易磨损，这样磨粒使用的时间可以长些，也就是说可选粘接牢固些的砂轮（硬度较高的砂轮）。反之，硬度低的砂轮适合磨削硬度高的工件。 砂轮在高速条件下工作，为了保证安全，在安装前应进行检查，不应有裂纹等缺陷；为了使砂轮工作平稳，使用前应进行动平衡试验。 砂轮工作一定时间后，其表面空隙会被磨屑堵塞，磨料的锐角会磨钝，原有的几何形状会失真。因此必须修整以恢复切削能力和正确的几何形状。砂轮需用金刚石笔进行修整。 三、平面磨床的结构与磨削运动 磨床的种类很多，主要有平面磨床、外圆磨床、内圆磨床、万能外圆磨床（也可磨内孔）、齿轮磨床、螺纹磨床，导轨磨床、无心磨床（磨外圆）和工具磨床（磨刀具）等。这里介绍平面磨床及其运动。 1.平面磨床的结构（以M7120A为例，其中：M——磨床类机床；71——卧轴矩台式平面磨床；20——工作台面宽度为200mm;A——第一次重大改进。） 1）砂轮架——安装砂轮并带动砂轮作高速旋转，砂轮架可沿滑座的燕尾导轨作手动或液动的横向间隙运动。 2）滑座——安装砂轮架并带动砂轮架沿立柱导轨作上下运动。 3）立柱——支承滑座及砂轮架。

浅谈工程陶瓷材料加工

浅谈工程陶瓷材料加工 摘要：工程陶瓷材料以其优良的物理和化学性能，在航空、航天、电力、冶金、通信、石油化工、机械以及现代生物医学等领域得到了广泛的应用，已成为新材料的发展中 心而受到广泛的关注。本文主要论述了工程陶瓷材料的加工技术现状和一些先进的加 工方法，希望能为研究工程陶瓷提供一些帮助。 关键词：工程陶瓷材料加工电加工超声波加工激光加工国外先进加工技术 0 引言 随着材料科学技术的进步,金属间化合物、工程陶瓷、石英、光学玻璃等硬脆材料以及各种增韧、增强的新型复合材料已成为航空航天、国防科技、生物工程、计算机 工程等尖端领域中应用日益广泛的材料.由于这些材料的超精密表面成形十分困难,且传统加工方法已不能满足现代科技的需求,因此有关其精密、超精密磨削加工技术和材料表面成形技术便成为当今世界各国研究的热点。 工程陶瓷材料是由粉状原材料在高温高压下烧结而成。由于烧结时收缩率较大,无法保证烧结后尺寸精度,而作为工件使用的工程陶瓷件都有一定的形位尺寸精度和表面质量要求,因此需要进行再加工。由于工程陶瓷材料硬度高、脆性大,属难加工材料,一 般加工方法有机械加工、电加工、光加工、超声波加工等。 1 陶瓷材料的结构与特性 陶瓷是典型的硬脆材料,一般定义为由氧、碳、硅、硼等元素烧结而成的无机非金属材料。 1.1陶瓷的结构 陶瓷的特性主要是由它的原子存在状态、原子的构造机理以及它们的晶体结构所决定的.相对于具有晶体高对称度结构的金属来说,陶瓷的晶体结构属于低对称结构,晶体是由共价键和离子键或两者结合的方式形成的。 1.2 陶瓷的力学特 陶瓷材料在室温下不具有塑性.其主要原因是由于陶瓷材料的晶体结构具有很强的方向性,高的晶格能使陶瓷晶体中的空穴和位错迁移十分困难,从而形成了陶瓷

先进陶瓷材料精密件加工工艺方法介绍

先进陶瓷材料精密件加工方法 -机械加工、电加工、超声波加工、激光加工及复合加工介绍 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 陶瓷材料根据性能要求不同有不同加工方法。目前主要加更方法包括机械加工、电加工、超声波加工、激光加工及复合加工几大类。下面简要介绍下几种陶瓷材料加工方法。 1、陶瓷材料的机械加工 陶瓷材料机械加工主要包括车削加工、磨削加工、钻削加工、研磨和抛光等。

（1）陶瓷材料的车削加工 车削加工主要是用金刚石刀具切削高硬度、高耐磨性的陶瓷材料。多晶金刚石刀具难以产生光滑的切削刃,一般只用于粗加工;对陶瓷材料精车削时,使用天然单晶金刚石刀具,切削时采用微切削方式。由于陶瓷材料硬度和脆性非常大,车削加工难以保证其精度要求,故车削加工应用不多,基本上还处于研究阶段。 （2）陶瓷材料的磨削加工 陶瓷材料的磨削加工是目前已有加工方法中应用最多的一种。磨削加工所用砂轮一般选用金刚石砂轮。对金刚石砂轮磨削机理不同学者有不同的解释，但总的来看有一点是共同的,即脆性断裂是形成材料去除的主要原因。磨削加工中,切屑的清除是一大问题,一般采用冷却工作液清洗。冷却液不仅起到冲洗切屑粉末的作用,而且可以降低磨削区温度,提高磨削质量,减少磨粒周围粘结剂的热分解等。磨削液一般选用清洗性能好、粘度低的磨削液。金刚石砂轮因其选用结合剂种类、磨粒浓度的不同有不同的磨削特性。金刚石颗粒大小是影响陶瓷工件表面质量的又一主要原因。颗粒愈大,所加工表面粗糙度愈大,但加工效率愈高。 （3）陶瓷材料的钻削加工

磨削加工通用工艺

磨削加工通用工艺 范围 本守则规定了磨削加工的工艺规则，适用于公司的磨削加工。 2工件的装夹 2.1轴类工件装夹前应检查中心孔，不得有椭圆、碰伤、毛刺等缺陷，并擦干净，经热处理的工件，须修好中心孔，并加好润滑油。 2.2在两顶尖间装夹轴类工件时，装夹前要调整尾部，使两顶尖轴线重合在外圆磨床上用尾座顶紧顶紧工件磨削时，其顶紧力应适当，在磨削中还应根据工件的涨缩情况调整顶紧力。 2.4在平面磨床上用磁盘吸住磨削支承面较小或较高的工件时，应在适当位置增加挡铁，以防磨削时工件飞出。 3砂轮的选用和安装 3.1根据工件的材料、硬度、精度和表面粗糙的要求，合理选用砂轮牌号和精度。根据目前的生产情况，一般选用的砂轮牌号是GZ、GB，粒度为36#-46#。 3.2安装砂轮时，不得使用两个尺寸不同或不平的法兰盘，并在法兰盘和砂轮之间垫入橡皮等弹性垫。 3.3装夹砂轮时，必须在修砂轮前后进行静平衡，并进行空运转。 3.4修砂轮时，应不间断的充分使用冷却液。 4磨削加工 4.1在磨削工件前，机床应空运转5min以上。 4.2在磨削过程中，不得中途停车，要停车时，必须先停止进给退出砂轮。 4.3砂轮使用一段时间后，如发现工件产生棱形振痕，应拆下砂轮重新校平衡后使用。 4.4在磨削细长轴时，严禁使用切入法磨削。

4.5在平面磨床上磨削的工件，加工完应去磁。 4.6磨深孔时，尽可能先用较粗的磨杆，以增加刚性，砂轮转整要适当降低。 4.7在精磨结束前，应无进给量的多次走刀至无火花止。 5一般精磨外圆的切削用量 5.1纵进给量根据所要求的表面粗糙度而定。 表面粗糙度Ra1.6SB=(0.5-0.8)Bm 表面粗糙度Ra0.8-0.4SB=(0.25-0.5)Bm SB—纵进给量（mm/r）Bm—磨轮宽度mm 5.2横进给量

应用压痕断裂力学分析陶瓷材料的磨削加工_于爱兵

应用压痕断裂力学分析陶瓷材料的磨削加工 于爱兵　田欣利3　韩建华　林彬　刘家臣 (天津大学高温结构陶瓷与工程陶瓷加工技术教育部重点实验室,天津　300072; 3 装甲兵工程学院材料科学与工程系,北京　100072) 摘　要　应用压痕断裂力学分析陶瓷材料的磨削加工过程,根据陶瓷材料的脆性指数确定临界 磨削力,分别建立了磨削主应力极值与泊松比和磨削分力比之间的回归方程,此简单函数便于计算最大磨削主应力和分析磨削裂纹。脆性指数和泊松比反映陶瓷材料的磨削加工性,磨削方式影响陶瓷材料的去除,通过陶瓷磨削实验证明分析结果。研究结果为陶瓷材料磨削参数的选择和磨削方式的确定提供了理论依据。 关键词　 陶瓷　压痕　磨削　应力1　引言 脆性固体的压痕断裂现象一直是材料学者的研究内容之一[1～6]。经历了从早期的准静态压痕断裂[2,3]到移动压头作用下的裂纹扩展[4],从疲劳压痕断裂[5]到动态压痕[6]等研究过程。磨削加 工作为烧结后陶瓷制品的常用机械加工手段之一,是砂轮上锋利的金刚石磨粒与陶瓷表面相互作用,与脆性固体的压痕断裂过程有着共同之处。因此,脆性固体的压痕断裂力学为陶瓷材料的磨削加工提供了丰富的理论基础[7]。本文在研究磨削裂纹形成[8]基础上,进一步分析材料参数和磨削方式对陶瓷磨削加工的影响。 2　磨削应力 陶瓷材料受到金刚石磨粒的法向磨削分力P 和切向磨削分力F 的共同作用,如图1。陶瓷材料内任一点处的应力状态可表示为[4,8]: σrr =P πR 2[(1-2μ2(1+cos φ)-32sin 2φcos φ)+λcos θ(1-2μ2?sin φ(1+cos φ)2 -3sin 3φ2)]σθθ=P πR 2 1-2μ2 [(cos φ-11+cos φ)+λcos θsin φ(1-1 (1+cos φ)2)]σzz =-P πR 232cos 2φ(cos φ+λcos θsin φ) (1) σr θ=P πR 2 λsin θ1-2μ2sin φ(1+cos φ)2σrz =-P πR 23 2cos φsin φ(cos φ+λcos θsin φ)σz θ=0教育部科学技术研究重点项目,高温结构陶瓷与工程陶瓷加工技术教育部重点实验项目1作者简介:于爱兵(1968～),男,博士,副教授1主要从事陶瓷冷加工技术及表面处理方面的研究1 其中,R 为磨削应力场中任一点与磨粒间的距离;θ为R 在oxy 平面的投影r 与x 轴之间的夹角;φ为R 与z 轴之间的夹角;λ为切向磨削分力与法 向磨削分力之比,即λ=F/P;μ为陶瓷材料的泊松比(P oiss on ′s ratio )。磨粒在陶瓷材料表面接触点附近产生局部塑性变形区域,以特征尺寸a 表 8 5

外径磨削加工工艺

一技术条件及检查方法 磨削轴承外圈外径（包括内圈挡边外径）的技术条件有：外径尺寸单一径向平面内的外径变动量（VDp）；单个套圈最大与最小单一外径之差（VDs）,圆形偏差外经表面母线对基准端面倾斜度变动量（SD）,母线直线性，外观（包括烧伤），表面粗糙度等。其容许偏差均规定于工序间技术条件和其他技术条件之中。 检查外径尺寸，单一径向平面内的外径变动量，单个套圈最大与最小单一外径之差，外径表面母线对基准端面倾斜度的变动量，均可在D913 D914等仪器上测量，其测量方法见图8-38所示。 测量前必须调整好仪器，表尖和相对应的支点的连线要通过工件圆心（通称找最大点），同时调整仪器各支点至端面的距离相等（通称同一个水平面），并大于倒角公称尺寸的两倍。测量时，在仪器上将套圈旋转一周以上，所测的是直径尺寸，同时在旋转时，所测的最大直径尺寸与最小直径尺寸之差为单一径向平面内的外径变动量。 对于单个套圈最大与最小单一外径之差的测量，习惯上是采用通过套圈中心的同一纵截面上两端直径之差的方法确定。 测量外径表面母线对基准端面倾斜度的变动量仍可在上述仪器上测量，其测量方法是图8-39所示，即以基准端面和外径母线一个支撑点定位，另一个为测量点，将套圈旋转一周以上，所测得的指针摆动量即是。 套圈圆形偏差的测量仍可在D913 D914等仪器上进行，但必须更换支撑点为V形块进行测量（若测量微型轴承套圈的圆形偏差时，则采用圆度仪测量），测量时将被测的套圈放在V形块上回转一周，其仪表读数的最大差之半作为单个截面圆度误差（图8-40） 为了扩大V形块的使用范围，可将测量表尖偏斜一个角度（图8-40a b），测量数值情况见表8-4

磨削加工教案-3

磨削加工教案-3(总5页)

磨削加工教案 一、教学目的及要求 1．了解磨床的类型、运动和磨削方法。 2．能独立操作平面磨床磨削平面。 3．在指导人员的指导下操作外圆磨床磨削外圆、外圆锥面。 4．遵守磨削加工安全操作规程。 二、教学进程（总时间0.5天） 三、教具 1．磨床液压传动示教系统。 2．零件图纸。 3．轴类工件，长方体、正方体、六方体等工件，千分尺，表面粗糙度比较块。 4．磨削加工工艺方法挂图。 磨削加工讲授内容 一、磨削的工艺特点及应用 磨削加工是零件精加工的主要方法。磨削时可采用砂轮、油石、磨头、砂带等作磨具，而最常用的磨具是用磨料和粘结剂做成的砂轮。通常磨削能达到的精度为IT7~IT5，表面粗糙度Ra值一般为0.8~0.2μm。 磨削的加工范围很广，不仅可以加工内外圆柱面、内外圆锥面和平面，还可加工螺纹、花键轴、曲轴、齿轮、叶片等特殊的成形表面。

从本质上来说，磨削加工是一种切削加工，但和通常的车削、铣削、刨削等相比却有以下的特点： 1．磨削属多刃、微刃切削 砂轮上每一磨粒相当于一个切削刃，而且切削刃的形状及分布处于随机状态，每个磨粒的切削角度、切削条件均不相同。 2．加工精度高 磨削属于微刃切削，切削厚度极薄，每一磨粒切削厚度可小到数微米，故可获得很高的加工精度和低的表面粗糙度值。 3．磨削速度大 一般砂轮的圆周速度达2000~3000m/min，目前的高速磨削砂轮线速度已达到60~250m/s。故磨削时温度很高，磨削区的瞬时高温可达800~1000℃，因此磨削时必须使用切削液。 4．加工范围广 磨粒硬度很高，因此磨削不但可以加工碳钢、铸铁等常用金属材料，还能加工一般刀具难以加工的高硬度、高脆性材料，如淬火钢、硬质合金等。但磨削不适宜加工硬度低而塑性大的有色金属材料。 磨削加工是机械制造中重要的加工工艺，已广泛用于各种表面的精密加工。许多精密铸造成形的铸件、精密锻造成形的锻件和重要配合面也要经过磨削才能达到精度要求。因此，磨削在机械制造业中的应用日益广泛。 二、砂轮 1．砂轮的组成 砂轮是由磨料和结合剂经压坯、干燥、烧结而成的疏松体，由磨粒、结合剂和气孔三部分组成。砂轮磨粒暴露在表面部分的尖角即为切削刃。结合剂的作用是将众多磨粒粘结在一起，并使砂轮具有一定的形状和强度，气孔在磨削中主要起容纳切屑和磨削液以及散发磨削液的作用。 2．砂轮特性 1）磨料 磨料是砂轮的主要成分，它直接担负切削工作，应具有很高的硬度和锋利的棱角，并要有良好的耐热性。常用的磨料有氧化物系、碳化物系和高硬磨料系三种，其代号、性能及应用详见下表。 2）粒度 粒度用来表示磨料颗粒的大小。一般直径较大的砂粒称为磨粒，其粒度用磨粒所能通过的筛网号表示；直径极小的砂粒称为微粉，其粒度用磨粒自身的实际尺寸表示。一般粗磨和磨软材料时选用粗磨粒；精磨或磨硬而脆的材料时选用细磨粒。常用磨料的粒度号为30#~100#。粒度号越大，磨料越细。

各种加工方法的特点及比较

各种加工方法的特点分析及比较 学号：XXX 姓名：XXX 【摘要】随着机械加工工艺不断发展，企业间竞争的扩大，要求产品既节省成本又有可靠的性能。如何选择加工方法关系到竞争的胜败。本文从经济方面、质量方面、生产周期方面各种加工方法的特点总结，力求对“如何选择加工方法”有所用处。 【关键字】性能；生产周期；精度；加工；铸造；锻造；焊接；切削；钳工；数控加工 1.前言 希望本文通过对各种加工方法的分析能对制定工艺流程、降低机械加工的产品成本、提高产品质量等方面有帮助。灵活运用各种加工方法，才能在竞争中立于不败之地。 2.正文 2.1铸造、锻造、焊接、切削、钳工和数控加工的主要特点分别分析： 2.1.1铸造工艺 由于铸造采用液态下一次成形，所以对材料种类及零件形状、尺寸大小和生产批量的适应性非常广，特别适合复杂形状铸件的生产，且生产成本较低，在机械制造中具有重要的地位。铸造可直接利用成本低廉的废机件和切屑，设备费用较低。同时铸件加工余量小，节省金属，减少机械加工余量，从而降低制造成本。但液态成形的特点也使铸造工序多、铸件质量控制难度大、铸件力学性能差。 铸造车间一般工作环境差，容易对工人的健康有危害，而且对环境污染较严重。 铸造的应用范围：生产毛坯。如机床床身、内燃机等 2.1.2锻造工艺 由于金属材料经过锻造后，其内部组织更加致密、均匀，使同一种金属的锻件比铸件有更好的力学性能。

因此，各种承受重载荷及冲击载荷的重要零件，多以锻件作为毛坯，但由于锻造固态塑性成形的特点，无法获得形状（特别是内腔）复杂的锻件。 2.1.3焊接工艺 焊接是通过加热加压或加压或两者并用的方法，使金属达到原子结合的一种加工方法。与其它方法相比，焊接具有节省材料、接头密封性好、经济性好、生产周期短等优。但对工人的技术要求比较高。 焊接的应用范围在造船、电力设备生产、航天工业中广泛应用。 2.1.4车削工艺 车削加工是指在车床上应用刀具与工件作相对切削运动，用以改变毛坯的尺寸和形状等，使之成为零件的加工过程。车工在切削加工中是最常用的一种加工方法。车床占机床总数的一半左右，故在机械加工中具有重要的地位和作用。 车床应用范围：用来加工各种回转表面，如：内、外圆柱面；内、外圆锥面；端面；内、外沟槽；内、外螺纹；内、外成形表面；丝杆、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、套丝、滚花等。 2.1.5铣削工艺 由于铣削的主运动是铣刀的旋转，铣刀又是多齿刀具，故铣削的生产效率高，刀具的耐用度高 铣床及其附件的通用性广，铣刀的种类很多，铣削的工艺灵活。 铣削的加工范围较广，铣削两样适用小批与大批量的生产。 2.1.6刨削工艺 在刨车上用刨刀加工工件的方法叫刨削。 常见的刨床有牛头刨、龙门刨。 刨削的适用范围主要有：加工平面、加工沟槽（如直槽、T形槽、燕尾槽）、母线为直线的成形面。 2.1.7磨削工艺 加工精度高，常用的磨削经济精度为IT6到IT5，表面粗糙度为0.8到0.2μm。同时适合于粗加工与精加工。磨削温度高，必须使用切削液。 适应范围广，不仅适用于一般的金属材料，而且适用于碳钢、铸铁、合金钢、淬火钢、合金。 2.1.8钳工工艺 钳工工作劳动强度大，生产效率低、对工人技术要求高，但所用工具简单，操作灵活简便。 因此，适应范围较为广泛。主要的操作包括：划线、锯削、锉削、錾削、钻孔、铰孔、攻丝、套扣、刮削、研磨、装配及修理。 2.1.9数控

先进磨削技术的新发展

先进磨削技术的新发展
摘要：磨削是指用磨料或磨具去除材料的加工工艺方法，磨削加工的发展趋势正朝 着采用超硬磨料、磨具，高速、高效、高精度磨削工艺及柔性复合磨削、绿色生态 磨削方向发展。为适应现代工业技术和高性能科技产品对机械零件加工精度、表面 粗糙度与完整性、加工效率和批量化质量稳定性的要求，近年出现了一些先进的磨 削加工技术，其中以超高砂轮线速度和超硬磨料砂轮为主要技术特征的超高速外圆 磨削、高效深切磨削、快速点磨削技术的发展最为引人注目。我们也需要了解超高 速磨削加工的机理及超高速磨削的优越性，把握高速超高速磨削加工技术的发展前 景。为适应现代工业技术和高性能科技产品对机械零件加工精度、表面粗糙度与完 整性、 加工效率和批量化质量稳定性的要求， 近年出现了一些先进的磨削加工技术， 其中以超高砂轮线速度为主要技术特征的超高速外圆磨削、高效深切磨削、快速点 磨削技术的发展最为引人注目。 关键词：先进磨削 超高速磨削 发展方向 关键技术 正文： 超高速磨削是近年迅猛发展的一项先进制造技术， 被誉为现代磨削技术的最高 峰。日本先端技术研究学会把超高速加工列为五大现代制造技术之一。国际生产工 程学会将超高速磨削技术确定为面向 21 世纪的中心研究方向之一。东北大学自上 世纪 80 年始一直跟踪高速/超高速磨削技术发展，并对超高速磨削机理、机床设备 及其关键技术等开展了连续性的研究，建造了我国第一台额定功率 55kw 、最高砂 轮线速度达 250m/s 的超高速试验磨床，进行了超高速大功率磨床动静压主轴系统 研究、电镀 CBN 超高速砂轮设计与制造、超高速磨削成屑机理及分子动力学仿真研 究、超高速磨削热传递机制和温度场研究、高速钢等材料的高效深磨研究、超高速 单颗磨粒 CBN 磨削试验研究、超高速磨削砂轮表面气流场和磨削摩擦系数的研究 等，部分研究成果达到国际先进水平。 超高速磨削技术特点： 超高速磨削之所以应用这么广泛，与它特有的特点是分不开的，主要体现在以 下几个方面 磨削效率高。超高速磨削时，单位时间内通过磨削区的磨粒数增多，如保持每 颗磨粒的切深与普通磨削一样，其切入进给量可以大大增加，金属去除率 得到提 高， 磨削效率大幅度提高。 加工精度高。在进给量不变的条件下，超高速磨削的磨屑厚度更薄，在磨削效 率不变时，法向磨削力随磨削速度的增大而大幅度减小，继而减小磨削过程中的变 形，提高工件的加工精度。可以得到高质量、小粗糙度值的工件表面。砂轮耐用度 大幅提高，有利于实现磨削加工自动化。超高速磨削时，单颗磨粒的切削力较小， 使每颗磨粒的可切削时间相对延长。 可磨削难加工材料。超高速磨削可实现硬脆 材料的延性域磨削，使陶瓷材料的 磨削加工成为了现实，并且能够获得极好的磨削表面质量和极高的磨削效率。 大幅度提高磨削效率，设备使用台数少。磨削力小、磨削温度低、加工表面完整 性好。砂轮使用寿命长，有助于实现磨削加工的自动化。实现对难加工材料的磨削 加工。 超高速磨削不仅可对硬脆材料实行延性域磨削， 而且对钦合金、 镍基耐热合金、 高温合金、铝及铝合金等高塑性的材料也可获得良好的磨削效果。超高速磨削纯铝 的实验表明，当磨削速度超过 200m /s 时，工件表面硬化程度和表面粗糙度值开始

第七章 磨削加工

第七章磨削加工 基本要求及重点： 1、了解磨削特点和各种磨削方法与磨削运动。 2、明确砂轮的特性及其选择原则。 3、理解砂轮磨损及耐用度、磨削力及功率、磨削温度及烧伤等概念。 4、了解磨削过程，知道磨削表面缺陷产生的原因及解决办法。 5、了解高效率和高精度及小粗糙度磨削的方法。 §7-1 磨削概述及其原理 一、概述 磨削加工是用硬质磨粒作为切削工具对工件进行微细切削加工过程的统称。它是一种精密加工方法。 1、磨削加工的优点及其应用 与其他切削加工方法相比，磨削加工是一种多刀多刃的高速切削方法。它是为适应传统金属材料的精加工及其淬硬表面加工的需要而发展起来的。随着磨料磨具和高效磨削工艺（如高速磨削、强力磨削、重负荷磨削、砂带磨削等）的发展，以及磨床结构性能的不断改进，磨削加工效率和经济性在显著提高，磨削的应用已从精加工逐步扩大到粗加工领域。同时，在当今的钛合金、高温合金、超高强度钢、不锈钢及高温结构陶瓷等难加工材料以及硬脆材料的加工中，磨削是一种非常有效的加工方法。 3、磨削加工机床分类 磨床是用磨料或磨具（砂轮、砂带、油石或研磨料）作为工具对工件表面进行加工的机床。 为了适应磨削加工表面、结构形状和尺寸大小不同的各种工件的需要，满足不同生产批量的要求，需要的磨床种类很多。 按加工工件表面不同，分为如下几类： (1) 外圆磨床包括万能外圆磨床、外圆磨床及无心外圆磨床等。 (2) 内圆磨床包括内圆磨床，无心内圆磨床及行星式内圆磨床等。 (3) 平面磨床包括卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床

及立轴圆台平面磨床等。 (4) 工具磨床 包括万能工具磨床（能刃磨各种常用刀具）、拉刀刃磨床、滚刀刃磨床等。 (5) 曲线磨床 (6) 专用磨床 包括曲轴磨床、凸轮轴磨床，花键轴磨床、轧辊磨床、轴承套圈滚道磨床等。 (7) 坐标磨床 (8) 锯磨机 (9) 精磨机床 包括研磨机、珩磨机、抛光机、超精加工机床及砂轮机等。 二、磨削原理 1、砂轮构造 磨削时所用的砂轮是由磨粒、结合剂 和气孔组成的，见图7-1。 2、磨削过程 磨削是由磨床、砂轮、工件，夹具 等形成的一种切削加工工艺系统。而磨 削过程是由处于砂轮和工件接触区域的 许多磨粒在挤压作用下不断同时地切入 工件，使金属层产生变形的过程。因此，磨削过程的本质是磨粒的切削过程。 磨粒的切削过程如图 7-2所示。磨粒 切削材料的过程经历了弹性变形、塑性变 形及切屑形成三个阶段。在EP 段中，由 于切削深度极小，磨粒刃尖圆弧形成的实 际负前角很大，磨粒仅在工件表面上滑擦 而过，所引起的变形完全弹性恢复，在工 件表面不残留任何沟痕，称为弹性滑擦阶 段。在PC 段中，随着磨粒挤入工件深度的增大，磨粒与工件表面间的压力逐步增加，工件表面由弹性变形逐步过渡到塑性变形。这时挤压摩擦剧烈，热应力急剧增加，磨粒在工件表面上挤压刻划出沟痕，沟痕 图7-2 磨粒的切削过程