磨料磨具选择与磨削94845.ppt

磨料磨具与磨削 基本知识概述 —— 适宜磨工知识技能培训 （内部交流资料） 目 录 目 录 目录 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 1 磨削与磨削机理 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 4 一、磨削概述 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 4 二、磨削过程 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 5 三、磨削几何参数 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 5 四、磨削力 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 7 五、磨削热 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 8 六、磨削液 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 10 七、砂轮的磨损 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 11 八、砂轮的修整 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 13 磨具特性选择 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 15 一、磨具概述 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 15 二、磨料的选择 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 16 三、粒度选择 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 19 第 1页 四、硬度选择 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥21 五、结合剂选择 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥23 六、组织选择 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥25 七、浓度选择 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ‥ 27 磨削缺陷分析与解决 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥28 一、磨削加工精度 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥28 二、工件表面粗糙度 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥30 三、磨削烧伤 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥34 四、磨削残余应力 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥35 五、磨削裂纹 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥36 六、磨削振纹 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥38 磨具部分质量标准与使用检验 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥39 一、磨具成品的质量检查项目 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥39 二、磨具基本尺寸的极限偏差及测量方法 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥39 三、磨具形位公差及测量方法 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥44 上页 第 2页 四、磨具的外观缺陷 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥48 五、磨具硬度检查 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥52 六、磨具平衡检查 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥53 七、磨具回转强度检查 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥55 磨具保管与安全使用 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥57 一、磨具验收和保管 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥57 二、磨具的安全使用 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥58 上页 第 3页 磨削及磨削机理 一、磨削概述 1.磨削 ： 指用磨具进行去除材料的加工方法。 2.分类： 按其加工对象可分六种基本类型：平面磨削、外圆磨削、内圆磨削、无 心磨削、自由磨削、环端面磨削。按砂轮与工件相对运动关系又可分往 复式、切入式及综合磨削。按工件与砂轮干涉处运动方向又可分顺磨和 逆磨两种方式。轴承行业采用无心夹具磨削轴承套圈，常用顺磨方式， 即砂轮与工件在切向处旋转方向相同。 3.磨削主要运动参数： 磨削主运动即砂轮高速回转。不同类型的进给形式又有不同的运动参数 。外圆及内圆磨削除主运动外，还有径向进给（砂轮及工件沿其半径方 向的运动）运动、轴向进给（砂轮及工件沿其轴线方向）运动、圆周运 动。其中工件转速的选择原则：在保证工件表面粗糙度要求的前提下， 应使砂轮在单位时间内切下最多的磨屑而砂轮磨耗最少。一般取 υ砂 ： υ 工 =80~160。 4.磨削加工的特点： 返回目录 第 4页 参与磨削的磨粒数极多；起切削作用的磨粒数具有特殊性质；磨粒具有 一定的脆性及热稳定性；磨粒切削刃形状不规则，单颗粒切入深度小； 磨具具有较好的自锐性；比磨削能大；可获得高精度低粗糙度表面。 二、磨削过程 在磨粒切削刃与工件接触的全过程中，存在三个明显不同特征的区域， 即弹性滑擦区、塑性耕犁区和切削区。而磨粒进入切削区域的过程中， 磨粒切刃与工件之间的干涉深度从零开始逐渐加深。正是由于磨削过程 中存在弹塑性变形，才使得磨粒在切削过程中与工件的表面生成曲线、 理论干涉曲线、实际干涉曲线不重合，从而导致磨削残留余量、降低磨 削精度。 三、磨削几何参数 磨削中存在的表征输入条件参数有：磨刃几何参数、有效磨粒数、切削 厚度、接触弧长、砂轮当量直径等。表征输出主要参数有：材料磨除率 、砂轮磨耗率、磨削比、比磨削力、功率消耗、表面粗糙度、磨削比能 、加工精度及表面完整性等。其中磨刃几何参数、有效磨粒数、切削弧 长、磨削比等做为基本磨削参数。 1.连续切刃间隔 ： 通常把实际参加切削的切刃示为有效切削刃，它不仅跟砂轮表面几何参 数有关，它也随 υ砂 、 υ工 或 a厚 的变化而变化。 返回目录 第 5页 2.磨粒最大切入深度 ： 指单颗磨粒最大切入深度对磨削加工的力和热有着 直接影响，进而影响整个加工质量、砂轮耐用度、磨削效率及磨削能的 消耗。单颗磨粒最大切入深度 g为： g ＝ 2α （ 其中 α-----连续切刃间隔； υs-----砂轮转速； υw---- -工件转速； αe-----砂轮切深； ds、 dw------砂轮直径、工件直径） 此公式虽近似而得，但对磨削加工却有重要指导意义。其中外圆磨 削取正，内圆磨削取负。 3.切削弧长 ： 一个切刃在一次切削中所产生的切屑，其未经变形的长度，又叫砂轮接 触弧长 ι′=ι± =（ 1± 其中顺磨时取负，逆磨时取正。 4.平均切削面积 ： 磨削中，磨粒切刃所受的力与磨粒的切削面积成比例。一个切屑的断面 积是瞬时变化的，只有讨论平均切屑断面积。这里引入比磨除率，即砂 轮单位宽度上，单位时间内磨除工件体积称比磨除率 Z′=νwae。 若取 返回 目录 第 6页 切屑弧长与接触弧长相等，则平均切断面积 am=w2 （ 其中 w 表示平均切刃间隔） 四、磨削力 1.磨削分力 磨削力是磨削过程中切削力和摩擦力的总和，由于磨削力大小方向不 断变化，所以一般将磨削力分解成三个力 其中 Fn------法向磨削力。三分力最大，与砂轮和磨粒抗压强度及系统刚性 有密切关系。 Ft-------切向磨削力。直接影响磨削时有效功率的消耗 Fa-------轴向磨削力。总磨削力在砂轮轴线方向分力。 一般 Fn ＞ Ft＞ Fa。且 Fn/ Ft可间接说明砂轮工作表面磨粒锋利程度，即 可作为砂轮耐用度判断依据之一。单个切刃的分力公式： Fn=σ′bae ； Ft=λσ′bae ； Fa=σ′bae 。 从上式可以看出：磨削各分力都与磨削 宽度、砂轮切入深度、工件速度成比例增加，与砂轮速度成比例 返回目录 第 7页 减小。在实际磨削中，严格解析磨削力是困难的，在工程上常简化其公 式，如 Ft=k0 （ 其中 k0为磨削系数） 2.比磨削能 指磨除工件上单位体积的金属所消耗的能量叫比磨削能。 U=W/V= 。 它对估算磨削力和功率消耗有重要意义。 五、磨削热 金属切削时绝大部分能量转化为热能，这些热能传散在切屑、刀具、工 件上。其中车削、铣削等普通切削方式，热量都是被切屑带走，而对与 磨削来说由于切削的金属层非常薄所以大约 60%~90%的热量都传入工件 ，这些热量来不及导入工件更深处所以在局部形成高温，并在表层形成 极大的温度梯度。当这些局部温度达到一定临界值时，就会在工件表面 形成热损伤（如表面氧化、烧伤、残余应力、裂纹等），也影响工件尺 寸精度。所以控制磨削热非常关紧。 返回目录 第 8页 1.磨削热产生与传散 磨削热来源于磨削功率的消耗。磨削热量 Q分配如下： Q=QW+QS+QC+QO+QU （ QW、 QS、 QC、 QO、 QU分别表示：传入工件 热量、传入砂轮热量、传入切屑热量、传入切削液热量、、辐射热量） 。热量的分配还跟工件、砂轮的导热性有关，如超硬磨具导热性好，所 以磨削热大部分被砂轮带走。 2.磨削温度的分类和意义： ⑴ .工件的平均温升 θw: 它主要影响工件的尺寸和形状精度，它在磨削经过一 定时间后会稳定在某一范围内，其主要虽砂轮转速、切向力的增加而增 加，虽工件转速增加而降低。 ⑵ .接触面温度 θ、 θm: 即接触弧部分的表面温度，其主要与工件烧伤、裂纹 、内应力有密切关系。它可分平均温度 θ和最高温度 θm， 一般 θm=1.5θ， 其接触面温度虽砂轮切入深度 αe、 砂轮速度、工件速度的增加而增高。 返回目录 第 9页 ⑶ .磨粒切削刃温度 : 可用下式表达： θg∝ 由上式可看工件转速比砂轮转速影响要大。这是因为 vw增加，使单位时间 磨除工件体积增加，磨粒切入深度显然也增加，所以磨削力和比磨削能消 耗增加，热源强度虽之增加，温度进一步升高。而砂轮速度增加，使单位 时间内参与磨削的磨粒数增多，磨粒的切入深度减小，这样磨削力的下降 将抵消由速度增加而增大的比磨削能。在实际加工中常通过增加 vw的方法 来减少磨削表面的烧伤和裂纹， vw增加，虽然磨削热增加，但工件表面同 一地方在磨削区停留的时间减少，因而传入工件的热量相对减少。 磨削 温度的测量常用热电偶测温法和红外辐射测温法。 六、磨削液 一般磨削加工都要采用磨削液。正确采用磨削液，不但可以降低磨削 温度，减少磨削力，降低动力消耗，而且还可延长砂轮寿命和改善工件表 面质量。磨削液的四大作用：润滑、冷却、清洗、防锈作用。 磨削液种类非常多，通常可分为两大类型：水溶性磨削液和油溶性磨削 液，水溶性磨削液又可分为：乳化液、透明性水溶液、电解质水溶液。 返回目录 第 10页 其中油溶性磨削液主要成分多为矿物油。 普通矿物油是在低黏度或中 黏度矿物油中加防锈添加剂。如在机械油、轻质柴油、煤油中加脂肪酸 以增强润滑作用。另外在磨削液中加入硫、氯、磷等元素的极压添加剂 形成极压油，其渗透能力和润滑能力会更佳适宜表面粗糙度要求低的工 序加工使用。油溶性磨削液有较好的附着性，能隔绝空气，防止磨削区 氧化和水解等不良的化学反应。如 CBN砂轮易高温下与水发生反应，所 以使用 CBN高速磨削时应采用油性磨削液。水溶性磨削液主要成分是水 ，再配加其它添加剂而成。其具有很好的冷却效果，且配制方便、成本 低廉、不易污染。 磨削液常用加添加剂来改善磨削液性能，常用的有油性添加剂、极压添 加剂、防锈添加剂、抗泡沫添加剂以及乳化剂等。而常用的一些供液方 法有；浇注法、高压冷却、内冷供液法、超声波供液法和浸渍砂轮等方 法。 七、砂轮的磨损 返回目录 第 11页 在磨削过程中，由于磨削力和磨削热的作用，砂轮工作表面磨粒会逐渐 磨钝，这将影响被加工的表面质量和几何精度，并引起振动、噪音、粗 糙度增大，产生裂纹、烧伤和残余应力等，因此砂轮要进行定期的修整 。磨粒的磨耗磨损形式主要有：磨料机械磨损、化学磨损、粘附磨损。 1.砂轮寿命及其判据 砂轮两次修整之间的实际磨削时间称为砂轮寿命。判断砂轮寿命，一般 根据工作面磨损后所产生的现象目测判定。主要现象有：磨削过程出现 自激振动、工件表面出现再生振纹；磨削噪音增大；工件表面出现磨削 烧伤、磨削力急剧增大或减小；磨削精度下降；磨削表面粗糙度增大。 这些现象的产生主要是由于磨削温度过高使工件表面产生热损伤和由于 自激振动导致的粗糙度和精度下降。 砂轮寿命终结形式：砂轮表面钝化 —— 磨平状态（将增大磨削力及磨 削热）；砂轮堵塞（易出现振动或噪音及至烧伤）；砂轮轮廓破坏（影 响加工精度） 返回目录 第 12页 2.评价砂轮磨削性能指标 磨削效率：实验时常用指标有磨除率（ Z）， 指单位时间内磨除的工件 体积或质量；比磨除率（ Z′）， 指磨具的单位宽度在单位时间所磨去的 工件体积。它表示在磨具耐用度期间内， 磨具平均宽度的磨除率。 砂轮耐用度：表示砂轮两次修整间隔中金属磨除量 磨削比：磨除的工件体积（或质量）与砂轮的损耗体积（或质量）之比 叫磨削比。 G=VWC/ VSC 磨削表面质量：指工件的粗糙度、表面精度及表面层质量等。 八、砂轮修整 砂轮在磨削过程中需要修整，其原因有二：一、由于磨粒磨损，棱角变 钝，气孔被切屑堵塞，从而失去切削能力；二、由于磨粒在砂轮中分布 不规则，切削刃的棱角锐利程度不同，磨削时形成自锐脱落不均匀，影 响工件表面质量。 返回目录 第 13页 修整砂轮的工具按修整器的几何形状和修整过程中运动形式可分两种： 静止型修整器和运动型修整器。普通的修整方法有三种：车削法、滚压 法和磨削法 我公司主要用金刚石笔的车削法修整和修整滚轮的磨削法。而对超硬磨 具的修整可分为整形和修锐：整形是对砂轮进行微量切削，使表面达到 所要求的几何形状；修锐是去除磨粒间的结合剂，使磨粒间有一定的溶 屑空间，并行成切削刃。对于陶瓷结合剂的疏松型的超硬砂轮（如金刚 石、 CBN砂轮），整形和修锐可在同一工序进行。 返回目录 第 14页 磨具特性的选择 一、磨具概述 磨具即指在加工工序中起磨削、研磨、抛光作用的工具。一般由磨料、 结合剂、气孔三大要素沟成，不过后又把浸渍剂列为第四要素，而超硬 磨具则把基体作为第四要素。其分类按磨料种类可分普通与超硬材料磨 具；按结合剂又分无机（陶瓷、菱苦土、硅酸钠结合剂磨具）、有机（ 树脂和橡胶结合剂磨具）、金属结合剂；按磨料结合剂结合形式又可分 固结、涂附磨具及研磨膏。普通磨具的特征标记必须按顺包含下面 8项内 容。例： PDT500*(10/16)*203-A/WA100L5V60m/s。 依次序上例各数字字 母所代表含义为： PDT——— 磨具的形状代号（单面凸砂轮），现用新代号数字表示（ 38） 500——— 砂轮直径， mm（ 正规的还须标上环端直径） 10/16—— 砂轮厚度， mm。 其中 10mm为砂轮厚度， 16mm为中孔加厚区厚度 。 203——— 砂轮孔径， mm 返回目录 第 15页 100—— 磨料粒度号。微粉级（ 240粒度以下）用 〝 W〞 标识，现国标规定 固结磨具统用 〝 F〞 粒度号标识 L——— 磨具硬度号（旧称中软 2） 5——— 磨具组织号 V——— 磨具所用结合剂（陶瓷结合剂） 60m/s— 磨具线速度 而各内容所用表示方法，不同时期或国家标识又不一致，比如美国硬度 等级 L、 M、 N、 O都可规划为我国国标的 M、 N等级，且我国不存在 O等级。 二、磨料的选择 1.磨料种类及应用范围 磨料是磨削加工过程中的主体，它不仅要具备很高的硬度、耐热性、热 稳定性和化学稳定性，还应具有一定韧性、以便承受一定磨削力。主要分 氧化物系、碳化物系和超硬磨料系，各磨料以各自不同的性能，可确定以 下的主要加工范围： 返回目录 第 16页 返回目录 第 17页 磨料种 类 代号 主要特点 主要 应 用范 围 棕 刚 玉 A 棕褐色，抗破碎能力 强 ，抗氧 化、抗腐 蚀 ， 韧 性 强 适于磨削抗 张 强 度大的金属 材料，如普通碳素 钢 等 白 刚 玉 WA 洁 白的 刚 玉晶体，有微刃 结 构 ，硬度比棕 刚 玉高，但脆性大 ， 韧 性低，切削能力 强 主要用于淬火 钢 、合金 钢 的 细 磨精磨，及磨螺 纹 及 齿 轮 铬刚 玉 PA 玫瑰 红 色，硬度与白 刚 玉接近 ，但 韧 性高，加工效率高，且 加工表面精度、粗糙度高 适用于精密刃具、量具、 仪 表零件。 微晶 刚 玉 MA 灰色，呈微刃破碎状 态 ，有 较 好自 锐 性， 韧 性 强 度 较 高， 适于重 负 荷磨削，可以磨不 锈钢 、碳素 钢 、 轴 承 钢 等 ，也用于精密磨削 单 晶 刚 玉 SA 单 晶体，浅玫瑰色或白色，硬 度 韧 性都比白 刚 玉高，抗破碎 能力切削能力 强 ，但造价很高 ，有 污 染。 适于加工 韧 性大硬度高的 难 磨材料，如工具 钢 、合金 钢 及高 钒钢 等 锆刚 玉 ZA 灰白色， 韧 性大、 强 度高，耐 磨性好 适于高速重 负 荷磨削，特 别 适宜加工 钛 合金及耐 热 合金 返回目录 第 18页 镨钕刚 玉 NA 磨削性能 优 于白 刚 玉 适于加工不 锈钢 、高速 钢 等耐热 合金 黑 刚 玉 BA 黑色，自 锐 性好，磨削 发热少，加工表面粗糙度好 用于抛光因含 铁 高，不适宜做陶瓷磨具 黑碳化硅 C 兰 黑色，硬度高，脆性大， 韧性低 适宜抗拉 强 度低的金属材料及非金属合金如 铸铁 黄 铜 绿 碳化硅 GC 绿 色透明， 纯 度高、硬度高，脆性大 适宜加工硬而脆的的材料如硬 质合金、玻璃等 立方碳化硅 SC 黄 绿 色，等 轴 晶系，硬度高，颗 粒完整性好，切削能力 强 微型 轴 承精密研磨及精密 轴 承钢 和不 锈钢 。 碳化硼 BC 黑色，高温易氧化分解，不易做磨具， 单 独使用 研磨或抛光硬材料 金 刚 石 D 硬度高，磨削能力 强 ， 导热 性好，磨削力，磨削 热 少，，但 易 发 生化学磨 损 ，耐 热 性差 根据不同牌号（主要有 RVD、 MBD 、 SCD、 SMD、 DMD） 加工不同材 料 立方氮化硼 CBN 硬度， 韧 性略低于金 刚 石，但热稳 定性好，化学惰性高， 导热 性能好，磨削效率高 对 各种材料都有十分 优 良的磨削 效果 2.磨料选择对磨削性能影响 ⑴ .磨料硬度：必须选则比工件硬度高，且热硬度要好； ⑵ .磨料韧性：主 要影响磨具磨削时自锐性； ⑶ .抗压强度：影响使用过程中的切削性能； ⑷ .线膨胀系数：磨料与结合剂线膨胀系数一定要一致，否则将引起砂轮 裂纹； ⑸ .化学成份：直接影响磨料强度、韧性、磨削性能及色泽。如碳 化硅磨料其碳化硅含量越高，其磨削性能越好，而棕刚玉中氧化铝含量 不应超过 97%，这样切削力增加，韧性降低。白刚玉中 βAl 2O3含量高， 切削力差。如碳化硅磨具磨钢材时易与钢发生强烈的化学反应，所以磨 削钢材时不易采用碳化硅磨具； ⑹ .磨粒形状：直接影响有效磨削粒数； ⑺ .导热性：影响整个磨具导热性； ⑻ .亲水性：影响磨具成形能力 。 三、粒度选择 磨料粒度是反应磨粒几何尺寸的大小，也是反映工件表面粗糙度和加工 效率的重要指标。粒度粗细还影响磨削热量的生成及磨具表面堵塞。粒 度的划分国标新规定普通磨料是按 “ F“ 等级来划分，即磨料所能通过筛 网在每英寸长度（ 25.4mm） 上所含网眼数，依据颗粒尺寸依次为 F4、 F5 、 返回目录 第 19页 F6……F220 、 F240等，过去标准中将粒度小于 F240按颗粒尺寸划分，依次 W63、 W50……W1.0 、 W0.5（ 分别代表颗粒尺寸为 63~50μm 、 50~40μm ）。 而不同国家又有不同标准，比如日本对粒度规定标准则是以浮水磨粒划分 ，如我们用的油石粒度规格是 3000#，其对应我国标准跟 W3.5接近。磨料 具体选择与磨削关系如下表。 磨具粒度选择与工件性质及磨削条件的关系表 返回目录 第 20页 硬度 选择趋 向 细 ← 磨具粒度 → 粗 工作性 质 低 ← 工件硬度 → 高 小 ← 工件材料延伸率 → 大 大 ← 工件 导热 性 → 小 磨削条件 小 ← 接触面 积 → 大 精加工 ← 加工方式 → 粗加工 小 ← 加工效率 → 大 小 ← 磨削用量 → 大 不同粒度磨具的应用范围 四、硬度选择 磨具硬度是直接反应磨粒在磨削过程中受力后从磨具表面脱落的难易程 度，它决定磨具自锐性的好坏，是磨具磨削时的重要控制参数。磨具硬 度的划分现国标规定是按 A、 B、 C……Y 英文字母依次变硬。 返回目录 第 21页 磨具粒度 应 用范 围 F14以粗 荒磨或重 负 荷磨 钢 坯、地板等 F14~F30 磨 钢铁 、打毛刺、切断加工，石材加工及粗磨平面等 F30~F46 平面磨、外 圆 磨、无心磨、内 圆 磨、工具磨等粗磨工序 F60~F100 平面磨、外 圆 磨、无心磨、内 圆 磨、工具磨等半精磨、精磨工序上及工具刃磨和 齿轮 磨削 F100~F220 各种刀具的刃磨、粗研磨、精磨、珩磨、螺 纹 磨等 F150~F400 精磨、珩磨、螺 纹 磨、 仪 器 仪 表零件及 齿轮 精磨 F360以 细 超精磨、 镜 面磨、精研磨与抛光等 磨具硬度选择的基本原则是：保证磨具适当自锐性的同时，避免磨具过 大磨损，保证磨削时不产生过高磨削温度。其选择方式如下： 磨具硬度选择与工件性质及磨削条件的关系表 返回目录 第 22页 硬度 选择趋 向 软 ← 磨具硬度 → 硬 工作性 质 硬 ← 工件硬度 → 软 大 ← 工件抗 张 强 度 → 小 小 ← 工件塑性 → 大 小 ← 工件 导热 性 → 大 磨削条件 大 ← 接触面 积 → 小 粗 ← 加工表面精度 → 精 大 ← 砂 轮 工作速度 → 小 不同磨具硬度使用范围 五 .结合剂选择 结合剂作用是将磨具粘结成一定几何形状。它是影响到砂轮强度、硬度 、 返回目录 第 23页 磨具硬度 应 用范 围 Y（ 超硬） 修整 轮 或修整 块 S~Y（ 硬 ~超硬） 打毛刺及重 负 荷磨 钢 坯 M~R（ 中 ~中硬） 切断加工 K~N（ 中 软 ~中） 通用砂 轮 及高速砂 轮 J~K（ 软 3~中 软 1） 高精度、低粗糙度磨削， 宽 砂 轮 切入磨及 钛 合金磨 H~K（ 软 2~中 软 1） 刃磨硬 质 合金及高速 钢 刀具 H~J（ 2软 ~软 3） 磨削 铜铝 合金 D~J（ 超 软 ~软 3） 缓进给 磨削大气孔砂 轮 D~F（ 超 软 ） 树 脂石墨砂 轮 组织成型密度的主要因素。它的选择主要取决于磨削目的、砂轮速度及加 工表面要求。常用结合剂及其应用范围如下： 返回目录 第 24页 常用 结 合 剂 代号 特点 适宜加工范 围 陶瓷 结 合 剂 V 粘 结 能力 强 ， 热稳 定性和化 学 稳 定性好，适宜多种磨削 液，且其形状保持性好，寿 命 长 ，不易堵塞，磨削效率 高，但 质 脆易碎。 广泛用于外 圆 、内 圆 、平面、无心等多种 磨削方式，是磨具最 常用 结 合 剂 树 脂 结 合 剂 B 具有一定 弹 性和 较 高 强 度， 耐冲 击 性好。但 热稳 定性差 ，抗碱性差，不能在碱性磨 削液下使用 主要用于粗磨工序打 毛刺、磨 钢 坯、切割 片及一些 细 粒度静磨 砂 轮 。 橡胶 结 合 剂 R 强 度大、 弹 性好， 组织紧 密，气孔小，但耐 热 、耐酸碱 性差，有臭味 一般用于精密切断、 柔性抛光 轮 及无心磨 导轮 。 六 .组织的选择 组织是反映组成磨具中磨粒间松紧程度，即磨具体积中磨粒所占比例， 组织的划分与磨粒率关系如下： VG=62-2N（ VG—— 磨粒率， %； N—— 组织 号），即当 VG=62时， N=0， 即该磨具为 0号组织，且磨粒率每递减 2%，组 织号放松一级。磨具组织实际上关系到磨粒、气孔、结合剂三者比例。 返回目录 第 25页 菱苦土 结 合 剂 Mg 各方面都 较 差，只适宜低速干磨 石材及接触面 积 大的加工 金属 结 合 剂 M 分青 铜 和 电镀结 合 剂 两种，青 铜 结 合 剂 其 刚 性好， 强 度高，耐磨性 好，使用寿命 长 ，形状保持性好， 但自 锐 性差，易堵塞，修整困 难 ， 电镀结 合 剂 强 度高切削 锋 利，磨 削效率高，不需修整，但寿命短 主要用于金 刚 石、 CBN超硬 磨具的制造。 它的选择主要关系到磨削过程中的磨削热，砂轮堵塞，磨具外形保持性， 表面粗糙度，精度的好坏。 磨具组织选择与工件性质及磨削条件的关系表 磨具组织的使用范围表 返回目录 第 26页 组织选择趋 向 松 ← 磨具 组织 → 紧 工作性 质 软 而 韧 ← 工件材料 → 硬而脆 大 ← 热变 形 → 小 差 ← 工件 导热 性 → 好 磨削条件 细 ← 磨具粒度 → 粗 粗加工 ← 加工方式 → 精加工 大 ← 接触面 积 → 小 七 .浓度选择 浓度是超硬磨料磨具所特有的指标。指磨具工作层内每立方厘米体积内 所含超硬磨料的质量，国标规定每单位体积含 0.88g超硬磨料，其浓度为 100%。它对磨具磨削效率和工序加工成本有着重要影响。浓度过高，磨 料易过早脱落，导致磨料浪费，浓度过低导致，磨削效率下降。它的选 择主要跟结合剂种类、磨具粒度、加工工序、磨具形状有关，一般立方 氮化硼磨具比金刚石磨具硬度高点，陶瓷结合剂的 CBN砂轮浓度一般 75~125%。粒度细，其浓度应低些，以获得较低粗糙度。对于加工效率要 求高的，宜采用粗粒度、高浓度磨削。另外对于磨具形状保持性要求较 高的，如沟槽加工，其浓度应选用高些。 返回目录 第 27页 砂 轮组织 使用范 围 紧 （ 0~3） 1.高速重 负 荷磨削和磨 钢 球砂 轮 ； 2.成型磨削和高精密 磨削； 3.用于切沟槽 中（ 4~7） 用于一般磨削 场 合 松（ 8~10） 1.韧 性大而硬度不高的工件； 2.热 敏性 强 的工件； 3.易 烧伤 工件； 4.磨削区域大的 场 合 磨削缺陷分析与解决 一、磨削加工精度 1.产生原因及影响因素 零件的磨削精度指零件在磨削加工后，其形状、尺寸及表面相互位置三 方面与理想零件的符合程度。一般说来，形状精度高于尺寸精度，而位 置精度也应高于尺寸精度。磨削过程中出现的输入和输出误差见下图： 输入误差 磨床磨削过程 输出误差 测量误差 机械误差 磨削加工中的误差主要来源与两方面。一是磨床 -夹具 -砂轮组成的工 艺系统本身误差；二是磨削过程中出现的载荷和各种干扰，包括力变形 、热变形、振动、磨损等引起的误差。 而在磨削过程中，使砂轮与工件位置改变以降低磨削精度的主要原因有 ： ⑴ .由磨削力引起的磨床和工件弹性变形； ⑵ .磨床和工件的热变形； ⑶ .磨床和工件的振动； ⑷ .砂轮磨损后其形状、尺寸变化； 返回目录 第 28页 ⑸ .工装、夹具的损坏或变形； ⑹ .导轨、轴承和轴等部件的非弹性变形。其 中磨削过程中的弹性变形是主要的影响因素，它会使砂轮的实际切入深度 与输入切入深度 不一致，这一变化是由 “ 砂轮架 — 砂轮轴承 -砂轮轴 -工 件 -工件支承 ” 的弹性系统刚性决定。一般为消除这种原因带来的误差常 在行程进给磨削后，停止相互间的进给，仅依靠弹性回复力维持磨削，即 光磨阶段（又叫清火花磨削），从而消除残留余量。当然造成磨削误差的 其它因素液很多如：工件磨削形状误差，工件热变形，磨粒切刃引起的塑 性变形，砂轮的磨损等。 2.对工件的影响： 降低工件使用寿命；降低工件抗疲劳强度；特殊特性的尺寸精度误差易 影响工件使用，如轴承孔尺寸的控制，尺寸过小，安装不到轴上；过大， 易引起振动，影响轴承使用寿命等。 3.解决方法： 增加系统刚性；减少上工序加工留量，以减小磨削厚度，从而减小磨削力 返回目录 第 29页