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1.砂轮的特性及选择

1.1磨 料

1.2粒度

1.3结合剂

1.4硬度

1.5组织

1.6砂轮形状、代号 和标志

砂轮的形状、代号和尺寸均已标准化，常用形状有平形(P)、碗形(BW)、碟形(D)等。砂轮的端面上一般都印在标志，表示形状、 尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、线速度。

1.7砂轮要素的选择

2磨削加工特点

2.1磨削运 动

1．主运动

砂轮旋转运动是主运动。

2．进给运动

(1)背向进给运动

(2) 轴向进给运动

(3)圆周(直线)进给运动

2.2磨削过程

1．砂轮的形貌

如图

2． 磨削过程分析磨粒磨削过程可分为滑擦、刻划和切削三个阶段。

如图

3．磨削力

图

进给力 Ff、背向力Fp和切削力Fc。Fp特别大是磨削的一个特征

4．磨削阶段

图

(1)初磨阶段Ⅰ

(2) 稳定阶段Ⅱ

(3)清磨阶段Ⅲ

5．磨削温度

6．砂轮的磨损与修整

3磨削表面质量

3.1 表面粗糙度

3.2表面烧伤

3.3表面残余应力

外圆表面的磨削加工

一、外圆磨床

（一） 加工方法

1．工件有中心支承的外圆磨削

（1）纵向进给磨削砂轮旋转是主运动，工件除了旋转（圆周进给运动nw）外，还和 工作台一起纵向往复运动（纵向进给运动人），工件每往复一次（或每单行程），砂轮向工件作横向进给运动人，磨削余量在多次往复行程中磨去。在磨削的最后阶 段，要作几次无横向进给的光磨行程，以消除由于径向磨削力的作用在机床加工系统中产生的弹性变形，直到磨削火花消失为止。

纵向进给磨削外 圆时，因磨削深度小、磨削力小、散热条件好，磨削精度较高，表面粗糙度较小；但由于工作行程次数多，生产率较低；它适于在单件小批生产中磨削较长的外圆表 面。

（2）横向进给磨削（切入磨削）砂轮旋转是主运动，工件作圆周进给运动nw，砂轮相对工件作连续或断续的横向进给运动，直到磨去全部 余量。横向进给磨削的生产效率高，但加工精度低，表面粗糙度较大；这是因为横向进给磨削时工件与砂轮接触面积大，磨削力大、发热量多、磨削温度高、工件易 发生变形和烧伤；它适于在大批大量生产中加工刚性较好的工件外圆表面。如将砂轮修整成一定形状，还可以磨削成形表面。

同时磨削外圆和端面

2．工件无中心支承的外圆磨削（无心磨削）

磨削时工件放在砂轮与导轮之间的托板上，不用中心孔支承，故称为无心磨削。导 轮是用摩擦系数较大的橡胶结合剂制作的磨粒较粗的砂轮，其转速很低（20～80mm／min），靠摩擦力带动工件旋转。无心磨削时砂轮和工件的轴线总是水 平放置的，而导轮的轴线通常要在垂直平面内倾斜一个角度，其目的是使工件获得一定的轴向进给速度

无心磨削的生产效率高，容易实现工艺过程 的自动化；但所能加工的零件具有一定的局限性，不能磨削带长键槽和平面的圆柱表面，也不能用于磨削同轴度要求较高的阶梯轴外圆表面。

无心 外圆磨削

（二）外圆磨削的尺寸控制

磨削的主要特点之一是砂轮具有自锐作用，当磨粒的锋刃磨钝后，作用在磨粒上的力增大， 使磨粒被压碎，形成新的锋刃，或者整颗磨粒脱落露出新的磨粒锋刃来工作。砂轮的自锐作用可以使磨粒始终保持锋利状态，但它会使砂轮的径向磨损速度加剧，使 磨削外圆一般不能用预先确定砂轮径向进给量的方法来保证工件的直径尺寸。为保证外圆磨削的尺寸精度，需要根据工件在磨削过程中的实际尺寸变化来控制砂轮的 径向进给量。在实际生产中通常采用在磨削过程中对工件进行主动测量的方法法来控制工件的尺寸。

（三）外圆磨削加工的工艺特点及应用范围

（1） 磨粒硬度高，它能加工一般金属切削刀具所不能加工的工件表面。

（2）磨削加工能切除极薄极细的切屑，修正误差的能力强，加工精度高 （IT6～IT5），加工表面粗糙度小，原因如下：

l）磨粒的刃口钝圆半径产小

2）由于磨粒切除金属材料系大负前角切 削，再加上磨削速度高（30～90m／s），故磨削区的瞬时温度极高，有时甚至高达能使表面金属熔化的程度；

3）磨粒在砂轮上随机分布， 同时参加磨削的磨粒数相当多，磨痕轨迹纵横交错，容易磨出表面粗糙度小的光洁表面。

（3）由于大负前角磨粒在切除金属过程中消耗的摩擦功 大，再加上磨屑细薄，切除单位体积金属所消耗的能量，磨削要比车削大得多。

综上分析可知，磨削加工更适用于做精加工工作，也可用砂轮磨削 带有不均匀铸、锻硬皮的工件；但它不适宜加工塑性较大的有色金属材料（例如铜、铝及其合金），因为这类材料在磨削过程中容易堵塞砂轮，使其失去切削作用。 磨削加工既广泛用于单件小批生产，也广泛用于大批大量生产。

二、外圆表面的精整、光整加工

2外圆面的精密加工

精 整、光整加工是精加工后，从工件表面上不切除或切除极薄金属层，用以提高加工表面的尺寸和形状精度、减小表面粗糙度或用以强化表面的加工方法。

1． 研磨

研磨是在研具与工件之间加人研磨剂，对工件表面进行精整、光整加工的方法。研磨时，工件和研具之间的相对运动较复杂，研磨剂中的每一 颗磨粒一般都不会在工件表面上重复自己的运动轨迹，具有较强的对误差与缺陷的修正能力，能提高加工表面的尺寸精度、形状精度和减小表面粗糙度。

研 磨分手工研磨和机械研磨两种。手工研磨是手持研具进行研磨，研磨外圆时，可将工件装夹在车床卡盘上或顶尖上作低速旋转运动，研具套在工件上用手推动研具作 往复运动。机械研磨在研磨机上进行。

研磨属精整、光整加工，研磨前加工面要进行良好的精加工，研磨余量在直径上一般为 0．1～0．03mm。

研磨的工艺特点是设备和研具简单、成本低、容易保证质量。如果加工条件控制得好，研磨外圆可获得很高的尺寸精度 （IT6～IT4）和极小的表面粗糙度以及较高的形状精度（圆度误差为0．003～0．001mm）；但研磨不能提高位置精度，生产效率较低。研磨可加工 钢、铸铁、硬质合金、光学玻璃、陶瓷等多种材料。

2．超精加工

超精加工是用细粒度的磨条或砂带进行微量磨削的一种精整、 光整加工方法。加工时工件作低速旋转（0．03～0．33m／s），磨条以恒定压力压向工件表面，在磨头沿工件轴向进给的同时，磨条作轴向低频振动，对工 件表面进行加工。超精加工是在加注大量冷却润滑液条件下进行的，磨条与工件表面接触时，最初仅仅碰到前工序留下的凸峰，这时单位压力大，切削能力强、凸峰 很快被磨掉，冷却润滑液的作用主要是冲洗切屑和脱落的磨粒，使切削能正常进行。当被加工表面逐渐呈光滑状态时，磨条与工件表面之间的接触面不断增大、压强 不断下降，切削作用减弱；最后，冷却润滑液在工件表面与磨条间形成连续的油膜，切削作用自动停止。

超精加工的工艺特点是设备简单、自动化 程度较高、操作简便、生产效率高。超精加工能减小工件的表面粗糙度（Ra可达0.1～0.012mm），但不能提高尺寸精度和形状位置精度，工件精度由前 工序保证。

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