文档介绍：磨削与砂轮
任务引入
见图8-1所示为某公司生产的40Cr输出轴零件图,请仔细分析零件的表面粗糙度要求,零件的哪些表面需要磨削?砂轮的结构类型和参数应该如何选择?
相关知识
磨削加工是用磨料磨具(如砂轮、砂带、油石、研磨剂等)为工具在磨床上进行切削的一种加工方法,常用于精加工和超精加工,也可用于荒加工和粗加工等。磨削加工生产效率高,应用范围很广,可加工外圆面、内孔、平面、螺纹、齿轮、花键、导轨和成形面,还可刃磨***和切断等。不仅能加工一般材料,如钢、铸铁等,还可加工一般***难以加工的材料,如淬火钢、硬质合金钢、陶瓷、玻璃及石材等。其加工精度可达IT6~IT4,~。
磨削方法
磨削过程就是砂轮表面上的磨粒对工件表面的切削、划沟和滑擦的综合作用过程。砂轮表面上的磨粒在高速、高温与高压下,逐渐磨损而钝化。钝化磨粒的切削能力急剧下降,如果继续磨削,作用在磨粒上的切削力将不断增大。当此力超过磨粒的极限强度时,磨粒就会破碎,形成新的锋利棱角进行磨削。当此力超过砂轮结合剂的黏结强度时,钝化磨粒就会自行脱落,使砂轮表面露出一层新鲜锋利的磨粒,从而使磨削加工能够继续进行。
一、外圆磨削
外圆磨削可以在普通外圆磨床或万能外圆磨床上进行,也可在无心磨床上进行,通常作为半精车后的精加工。外圆磨削的方法一般有四种:纵磨法、横磨法、深磨法和无心外圆磨法。
磨削时,工件作圆周进给运动,同时随工作台作纵向进给运动,使砂轮能磨出全部表面。每一纵向行程或往复行程结束后,砂轮作一次横向进给,把磨削余量逐渐磨去(图8-1)。
采用纵磨法,砂轮全宽上各处磨粒的工作情况是不同的。处于纵向进给方向前部的磨粒,担负主要的切削工作;而后部的磨粒,主要起磨光作用。由于没有充分发挥后面部分磨粒的切削能力,所以磨削效率较低。但由于后面部分磨粒的磨光作用,工件上残留面积大大减少,表面粗糙度较小。为了保证工件两端的加工精度,砂轮应越出工件磨削面1/3~1/2的砂轮宽度。另外,纵磨时磨削深度小,磨削力小,散热条件好,磨削温度低,而且精磨到最后可作几次无横向进绘的光磨,能逐步消除由于机床、工件、夹具弹性变形而产生的误差,所以磨削精度较高。
纵磨法是常见用的一种磨削方法,可以磨削很长的表面,磨削质量好。特别在单件、小批生产以及精磨时,一般都采用这种方法。
(切入磨法)
采用横磨法,工件无纵向进给运动。采用一个比需要磨削的表面还要宽一些(或与磨削表面一样宽)的砂轮以很慢的送给速度向工件横向进给,直到磨掉全部加工余量(图8-2)。
采用横磨法,砂轮全宽上各处磨粒的切削能力都能充分发挥,磨削效率较高。但因工件相对砂轮无纵向运动,相当于成形磨削,当砂轮因修整不好,磨损不均,外形不正确时,砂轮的形状误差直接影响到工件的形状精度。另外,因砂轮与工件的接触宽度大,因而磨削力大、磨削温度高。所以,工件刚性一定要好,而且要勤修整砂轮和供给充分的切削液。
横磨法主要用于磨削长度较短的外圆表面以及两边都有台阶的轴径。
图8-1 纵磨法图8-2 横磨法
这种磨削法的特点是全都磨削余量(~)在一次纵走刀中磨去。磨削时工件圆周进给速度和纵向送给速度都很慢,砂轮前端修整成阶梯形(图8-3a)或锥形(图8-3b)。修整砂轮时,最大直径的外圆要修整得很精细,因为它起精磨作用;其他阶梯修整得粗糙些,第一台阶深度应大于第二台阶。这样,相当于把整个余量分配给粗磨、半精磨与精磨。深磨法的生产率约比纵磨法高一倍,能达到IT6级公差等级,~。但修整砂轮较复杂,只适于大批、大量生产,磨削允许砂轮越出被加工面两端较大距离的工件。
a) b)
图8-3 深磨法
a)阶梯砂轮 b)锥形砂轮
无心外圆磨的加工原理如图8-4所示。工件放在磨削砂轮和导轮之间,下方有一托板。磨削砂轮(也称为工作砂轮)旋转起切削作用,导轮是磨粒极细的橡胶结合剂砂轮。工件与导轮之间的摩擦力较大,从而使工件以接近于导轮的线速度回转。为了使工件定位稳定,并与导轮有足够的摩擦力矩,必须把导轮与工件接触部位修整成直线。因此,导轮圆周表面为双曲线回转面。无心外圆磨削在无心外圆磨床上进行。无心外圆磨床生产率很高,但调整复杂;不能校正套类零件孔与外圆的同轴度误差;不能磨削具有较长轴向沟槽的零件,以防外圆产生较大的圆度误差。因此,无心外圆磨削多用于细长光轴、轴销和小套等零件的成批、大量生产。
磨削轴类零件时,常常不是只磨削一个表面,而是要磨削好好几个表面。这就有必要选择磨削步骤,也就是要考虑哪一个表面先磨削,哪一个表面后磨削。生产实践经验告诉我们,这