机械制造工艺学-4章课件.ppt

1、4.1 磨削加工概述磨削加工概述4.2 M1432A型万能外圆磨床型万能外圆磨床4.3 其他磨床简介其他磨床简介4.4 砂轮砂轮4.5 砂带磨削砂带磨削4.1 4.1 磨削加工概述磨削加工概述4.1.1 4.1.1 磨削加工的应用磨削加工的应用 磨削加工是在磨磨削加工是在磨床上用高速旋转的砂轮床上用高速旋转的砂轮作为刀具对工件进行加作为刀具对工件进行加工的一种切削加工方法。工的一种切削加工方法。磨削加工应用非常广泛，磨削加工应用非常广泛，可以加工各种表面，如可以加工各种表面，如内外圆柱面、内外圆锥内外圆柱面、内外圆锥面、平面、花键、渐开面、平面、花键、渐开线齿面、螺旋面等，还线齿面、螺旋面等，

2、还可以刃磨刀具和进行切可以刃磨刀具和进行切断。如图所示为几种常断。如图所示为几种常见的磨削加工。见的磨削加工。图图4-1 几种常见的磨削加工几种常见的磨削加工4.1.2 4.1.2 磨削加工的特点磨削加工的特点模具加工方法磨削加工的特点1.加工精度高，表面加工精度高，表面粗糙度小。粗糙度小。2.可对高硬度难加工可对高硬度难加工材料进行加工。材料进行加工。3.磨削的温度高。磨削的温度高。4.砂轮具有自锐性。砂轮具有自锐性。磨削速度磨削速度磨削速度磨削速度vc是指是指砂轮的圆周速砂轮的圆周速度，单位为度，单位为m/s。工件圆周工件圆周进给速度进给速度 工件圆周进给工件圆周进给速度速度vw是指工件是

3、指工件磨削处外圆的磨削处外圆的线速度，单位线速度，单位为为m/s。轴向进轴向进给量给量 轴向进给量轴向进给量fa是指是指工件每转一转，工件每转一转，沿其自身轴线方沿其自身轴线方向相对于砂轮移向相对于砂轮移动的距离，单位动的距离，单位为为mm/r。砂轮横向砂轮横向进给量进给量 砂轮横向进给量砂轮横向进给量fr是指工作台每是指工作台每往复一次行程，往复一次行程，砂轮相对于工件砂轮相对于工件径向移动的距离，径向移动的距离，也称为磨削深度，也称为磨削深度，单位为毫米单位为毫米/单行单行程或毫米程或毫米/双行程。双行程。4.1.3 4.1.3 磨削用量磨削用量 在磨削外圆加工中，磨削用量包括磨削速度、工

4、件圆周进给速度、在磨削外圆加工中，磨削用量包括磨削速度、工件圆周进给速度、轴向进给量和砂轮横向进给量。轴向进给量和砂轮横向进给量。为了适应磨削各种加工表面、工件形状及生产批量的要求，磨床的为了适应磨削各种加工表面、工件形状及生产批量的要求，磨床的种类很多，主要有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床、刀具刃种类很多，主要有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床、刀具刃磨磨床和各种专门化磨床等，其中应用最多的是外圆磨床和平面磨床。磨磨床和各种专门化磨床等，其中应用最多的是外圆磨床和平面磨床。4.2 M1432A4.2 M1432A型万能外圆磨床型万能外圆磨床模具加工方法在磨削外圆圆的加工中涉及的

5、运动运动1.主运动。砂轮的高主运动。砂轮的高速旋转运动。速旋转运动。2.工件圆周进给运动。工件圆周进给运动。工件的旋转运动。工件的旋转运动。3.轴向进给运动。工作轴向进给运动。工作台带动工件所做的直线台带动工件所做的直线往复运动。往复运动。4.横向进给运动。砂轮沿工横向进给运动。砂轮沿工件径向的移动。件径向的移动。外圆磨削的基本磨削方法有纵向磨削法和横向磨削法两种，如图所示。外圆磨削的基本磨削方法有纵向磨削法和横向磨削法两种，如图所示。图图4-2 外圆磨削的基本磨削方法外圆磨削的基本磨削方法1.1.纵向磨削法纵向磨削法采用纵向磨削法磨削时，采用纵向磨削法磨削时，砂轮做旋转的主运动，工砂轮做旋转

6、的主运动，工件做旋转的圆周进给运动，件做旋转的圆周进给运动，工作台带动工件做轴向进工作台带动工件做轴向进给运动。每单次行程或每给运动。每单次行程或每往复行程终了时，砂轮做往复行程终了时，砂轮做一次横向进给运动，从而一次横向进给运动，从而逐渐磨出工件径向的磨削逐渐磨出工件径向的磨削余量。余量。磨削方法磨削方法2.2.横向磨削法横向磨削法横向磨削法又称为径向磨横向磨削法又称为径向磨削法或切入磨削法，是一削法或切入磨削法，是一种用宽砂轮进行横向切入种用宽砂轮进行横向切入磨削的方法。磨削时，工磨削的方法。磨削时，工件不做纵向往复运动，只件不做纵向往复运动，只做旋转运动，砂轮在做旋做旋转运动，砂轮在做旋

7、转主运动的同时，以缓慢转主运动的同时，以缓慢的速度连续或断续地做横的速度连续或断续地做横向进给运动，直至磨去全向进给运动，直至磨去全部加工余量。部加工余量。4.2.1 4.2.1 M1432A型万能外圆磨床的组成型万能外圆磨床的组成如图所示为如图所示为M1432A型万能外圆磨床。型万能外圆磨床。图图4-3 M1432A型万能外圆磨床型万能外圆磨床11头架；头架；22砂轮；砂轮；33内圆磨装置；内圆磨装置；44砂轮架；砂轮架；55尾座；尾座；66上工作台；上工作台；77下工作台；下工作台；88床身；床身；99横向进给手轮；横向进给手轮；1010脚踏操纵板；脚踏操纵板；1111液压控制箱；液压控制

8、箱；1212纵向进给手轮；纵向进给手轮；1313换向挡块换向挡块图图4-4 M1432A型万能外圆磨床的传动系统型万能外圆磨床的传动系统4.2.2 4.2.2 M1432A型万能外圆磨床的传动系统型万能外圆磨床的传动系统如图所示为如图所示为M1432A型万能外圆磨床的传动系统。型万能外圆磨床的传动系统。1.1.砂轮的传动链砂轮的传动链 外圆磨削砂轮主轴的运动是由砂轮架电动机（外圆磨削砂轮主轴的运动是由砂轮架电动机（4 4 kW，1440 1440 r/min）经四根经四根V V带直接传动的。带直接传动的。2.2.工件头架拨盘（带动工件）的传动链工件头架拨盘（带动工件）的传动链工件头架拨盘传动链

9、的传递路线表达式为：工件头架拨盘传动链的传递路线表达式为：3.3.工作台的手动驱动传动链工作台的手动驱动传动链工作台还可由手轮工作台还可由手轮A A驱动。工作台的手动驱动传动链的传动路线表达驱动。工作台的手动驱动传动链的传动路线表达式为：式为：4.4.砂轮架的横向进给运动传动链砂轮架的横向进给运动传动链 砂轮架的横向进给运动是用操纵手柄砂轮架的横向进给运动是用操纵手柄B B实现的，也可由进给液实现的，也可由进给液压缸实现周期性的自动进给。横向进给运动分粗进给和细进给。粗压缸实现周期性的自动进给。横向进给运动分粗进给和细进给。粗进给时，将手柄进给时，将手柄E E向前推，转动手柄向前推，转动手柄B

10、经齿轮副经齿轮副50/5050/50和和44/8844/88，此时，此时丝杠使砂轮架做横向粗进给；细进给时，将手柄丝杠使砂轮架做横向粗进给；细进给时，将手柄E拉到图中的位置，拉到图中的位置，经齿轮副经齿轮副20/8020/80和和44/8844/88啮合传动，此时丝杠使砂轮架做横向细进给。啮合传动，此时丝杠使砂轮架做横向细进给。4.2.3 M1432A4.2.3 M1432A型万能外圆磨床的主要结构型万能外圆磨床的主要结构1.1.头架头架 头架由壳体、头架主轴及其轴承、工件传动装置与底座等组成。头架由壳体、头架主轴及其轴承、工件传动装置与底座等组成。头架上的双速电动机经塔轮变速机构和三组带轮带

11、动工件转动。壳头架上的双速电动机经塔轮变速机构和三组带轮带动工件转动。壳体可绕底座转动，用于磨削短圆锥面。头架主轴和前顶尖根据不同体可绕底座转动，用于磨削短圆锥面。头架主轴和前顶尖根据不同的工作需要，可以转动或固定不动。的工作需要，可以转动或固定不动。2.2.砂轮架砂轮架 砂轮架由壳体、砂轮主轴及其轴承、传动装置与滑鞍等组成。砂轮架由壳体、砂轮主轴及其轴承、传动装置与滑鞍等组成。壳体固定在滑鞍上，利用滑鞍下面的导轨与床身顶面后部的横导轨壳体固定在滑鞍上，利用滑鞍下面的导轨与床身顶面后部的横导轨配合，通过横向进给机构使砂轮做横向进给运动或快速向前向后运配合，通过横向进给机构使砂轮做横向进给运动或

12、快速向前向后运动。动。3.3.内圆磨装置内圆磨装置 内圆磨装置的主轴应具有很高的转速，且应保证在高速下运内圆磨装置的主轴应具有很高的转速，且应保证在高速下运动平稳，如图所示。动平稳，如图所示。图图4-5 M1432A型万能外圆磨床内圆磨装置型万能外圆磨床内圆磨装置11接长轴；接长轴；2 2、44套筒；套筒；33弹簧弹簧4.3.1 4.3.1 平面磨床平面磨床1.1.平面磨床的组成平面磨床的组成如图所示为如图所示为M7120A型平面型平面磨床。磨床。图图4-6 M7120A型平面磨床型平面磨床11床身；床身；22工作台；工作台；33纵向手轮；纵向手轮；44磨头；磨头；55滑座；滑座；66升降手轮

13、；升降手轮；77砂轮修整器；砂轮修整器；88立柱；立柱；99撞块；撞块；1010横向手轮横向手轮4.3 4.3 其他磨床简介其他磨床简介2.2.平面磨削方法平面磨削方法 平面磨削方法根据砂轮工作表面不同，可分为圆周磨削和端面磨平面磨削方法根据砂轮工作表面不同，可分为圆周磨削和端面磨削两类。削两类。1 1）圆周磨削）圆周磨削 2 2）端面磨削）端面磨削图图4-7 普通平面磨床的分类普通平面磨床的分类4.3.2 4.3.2 内圆磨床内圆磨床 内圆磨床用于磨削各种圆柱孔（通孔、盲孔、阶梯孔和断续表内圆磨床用于磨削各种圆柱孔（通孔、盲孔、阶梯孔和断续表面的孔等）和圆锥孔，其主要类型有普通内圆磨床、无心

14、内圆磨床面的孔等）和圆锥孔，其主要类型有普通内圆磨床、无心内圆磨床和行星式内圆磨床等。和行星式内圆磨床等。1.1.普通内圆磨床普通内圆磨床 普通内圆磨床的两种磨削方法如图所示。普通内圆磨床的两种磨削方法如图所示。图图4-8 普通内圆磨床的磨削方法普通内圆磨床的磨削方法2.2.无心内圆磨床无心内圆磨床 如图所示，采用无心内圆磨床磨如图所示，采用无心内圆磨床磨削时，工件削时，工件3 3支承在导轮支承在导轮4 4和滚轮和滚轮1 1上，上，压紧轮压紧轮2 2使工件使工件3 3紧靠导轮紧靠导轮4 4，工件，工件3 3由由导轮导轮4 4带动旋转，以实现圆周进给运动。带动旋转，以实现圆周进给运动。砂轮除了完

15、成主运动外，还做纵向进砂轮除了完成主运动外，还做纵向进给运动和周期性的横向进给运动。加给运动和周期性的横向进给运动。加工结束时，压紧轮工结束时，压紧轮2 2沿箭头沿箭头A A的方向松的方向松开，以便装卸工件。开，以便装卸工件。无心内圆磨床适用于在大批量生无心内圆磨床适用于在大批量生产中加工那些外圆表面已经精加工过产中加工那些外圆表面已经精加工过且又不宜用卡盘装夹的薄壁工件，以且又不宜用卡盘装夹的薄壁工件，以及内外同轴度要求较高的工件，如轴及内外同轴度要求较高的工件，如轴承套圈等。承套圈等。图图4-9 4-9 无心内圆磨削无心内圆磨削11滚轮；滚轮；22压紧轮；压紧轮；33工件；工件；44导轮图

16、导轮图3.3.行星式内圆磨床行星式内圆磨床 如图所示，采用行星式内圆磨床磨削时，工件固定，砂轮除如图所示，采用行星式内圆磨床磨削时，工件固定，砂轮除了绕其自身轴线高速旋转实现主运动外，同时还要绕被磨内孔的了绕其自身轴线高速旋转实现主运动外，同时还要绕被磨内孔的轴线做公转运动以完成圆周进给运动。此外，砂轮还做纵向进给轴线做公转运动以完成圆周进给运动。此外，砂轮还做纵向进给运动及周期性的横向进给运动。运动及周期性的横向进给运动。图图4-10 行星式内圆磨削行星式内圆磨削4.4 4.4 砂轮砂轮 砂轮是磨削的切削工具，它是利用结合剂把磨粒黏结在一起经压砂轮是磨削的切削工具，它是利用结合剂把磨粒黏结在

17、一起经压制焙烧而成的具有一定几何形状的多孔体。砂轮表面放大图如图所示。制焙烧而成的具有一定几何形状的多孔体。砂轮表面放大图如图所示。图图4-11 砂轮表面放大图砂轮表面放大图 磨料磨料是砂轮的主要是砂轮的主要组成成分，直组成成分，直接参加磨削工接参加磨削工作。作。常用的磨料有常用的磨料有三类，即氧化三类，即氧化物系磨料、碳物系磨料、碳化物系磨料和化物系磨料和高硬系磨料。高硬系磨料。粒度粒度粒度是指磨料粒度是指磨料颗粒的大小程颗粒的大小程度，常用粒度度，常用粒度号表示，粒度号表示，粒度号的数字越大，号的数字越大，磨料的颗粒越磨料的颗粒越小。小。结合剂结合剂结合剂是将磨粒结合剂是将磨粒黏合成砂轮的

18、结黏合成砂轮的结合物质。合物质。硬度硬度砂轮的硬度是指砂轮的硬度是指砂轮工作时，磨砂轮工作时，磨料自砂轮上脱落料自砂轮上脱落的难易程度。的难易程度。4.4.1 4.4.1 砂轮特性的组成要素砂轮特性的组成要素 砂轮的切削性能取决于磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸砂轮的切削性能取决于磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等基本要素，它将直接影响工件的加工精度、表面粗糙度和生产率。等基本要素，它将直接影响工件的加工精度、表面粗糙度和生产率。5.5.组织组织 组织是砂轮结构的松紧程度，即磨粒、结合剂和气孔三者所占体组织是砂轮结构的松紧程度，即磨粒、结合剂和气孔三者所占体积的比例关系。积

19、的比例关系。6.6.形状和尺寸形状和尺寸 常用砂轮的形状、代码及用途见表常用砂轮的形状、代码及用途见表4-14-1。4.4.2 4.4.2 砂轮的标志方法砂轮的标志方法 为了便于识别砂轮的全部特性，在砂轮的端面一般都有标志，为了便于识别砂轮的全部特性，在砂轮的端面一般都有标志，按按GB/T 24842006规定，砂轮标志的书写顺序如下：砂轮形状、规定，砂轮标志的书写顺序如下：砂轮形状、尺寸、磨料、粒度、硬度、组织号、结合剂和允许的最高工作线尺寸、磨料、粒度、硬度、组织号、结合剂和允许的最高工作线速度。例如，某砂轮上标志为速度。例如，某砂轮上标志为1-4004060-A60L5B-35，则砂，则

20、砂轮为轮为1砂轮的形状为平行砂轮，砂轮的形状为平行砂轮，400外圆直径为外圆直径为400 mm，40厚度为厚度为40 mm，60孔径为孔径为60 mm，A磨料为棕刚玉，磨料为棕刚玉，60粒度为粒度为60号，号，L硬度为中软硬度为中软2，5组织为组织为5号，号，B树脂结树脂结合剂，合剂，35最高工作线速度为最高工作线速度为35 m/s。4.4.3 4.4.3 砂轮的修整砂轮的修整 砂轮工作一段时间后会出现磨粒磨损，尽管砂轮本身具有一定砂轮工作一段时间后会出现磨粒磨损，尽管砂轮本身具有一定的自锐性，但这种自锐性是有限的，因此，砂轮磨损后应及时修整，的自锐性，但这种自锐性是有限的，因此，砂轮磨损后应

21、及时修整，否则在磨削过程中会引起振动、噪音、磨削质量和生产效率降低等否则在磨削过程中会引起振动、噪音、磨削质量和生产效率降低等问题。修整砂轮时通常用单颗粒金刚石刀进行。砂轮修整除用于磨问题。修整砂轮时通常用单颗粒金刚石刀进行。砂轮修整除用于磨损后的砂轮外，还应用于砂轮表面空隙堵塞、砂轮几何形状失真、损后的砂轮外，还应用于砂轮表面空隙堵塞、砂轮几何形状失真、部分工件材料黏结在磨粒、精密磨削中的砂轮精细修整等场合。部分工件材料黏结在磨粒、精密磨削中的砂轮精细修整等场合。4.5 4.5 砂带磨削砂带磨削4.5.1 4.5.1 平面的砂带磨削平面的砂带磨削 如图所示为平面的砂带如图所示为平面的砂带磨削

22、。砂带磨床由传送带、磨削。砂带磨床由传送带、砂带、张紧轮、压轮和支承砂带、张紧轮、压轮和支承板组成。砂带板组成。砂带3 3安装在张紧轮安装在张紧轮4 4和压轮和压轮5 5上，并在压轮上，并在压轮5 5的带的带动下高速旋转，这是砂带磨动下高速旋转，这是砂带磨削的主运动。工件削的主运动。工件2 2由传送带由传送带1 1向前输送实现进给运动。砂向前输送实现进给运动。砂带带3 3的旋转方向必须和工件的旋转方向必须和工件2 2的进给方向相反。的进给方向相反。图图4-12 4-12 平面的砂带磨削平面的砂带磨削11传送带；传送带；22工件；工件；33砂带；砂带；44张紧轮；张紧轮；55压轮；压轮；66支承

23、板支承板 砂带是砂带磨削的主体。它由磨粒、结合剂、基体材料三要素砂带是砂带磨削的主体。它由磨粒、结合剂、基体材料三要素组成，是一种特殊形态的多刀、多刃切削工具。其切削功能主要由组成，是一种特殊形态的多刀、多刃切削工具。其切削功能主要由用结合剂黏合在基体上的磨粒来完成。磨粒采用静电植砂法均匀直用结合剂黏合在基体上的磨粒来完成。磨粒采用静电植砂法均匀直立于基体上，锋口向上、定向整齐排列，等高性好，容屑间隙大，立于基体上，锋口向上、定向整齐排列，等高性好，容屑间隙大，接触面小，具有较好的切削性能。砂带结构如图所示。接触面小，具有较好的切削性能。砂带结构如图所示。图图4-13 4-13 砂带结构砂带结

24、构11表层结合剂；表层结合剂；22磨粒；磨粒；33基体；基体；44底层结合底层结合剂剂砂带磨削时的散热性较好，砂带磨削时的散热性较好，磨削表面不易烧伤，表面磨削表面不易烧伤，表面质量高。质量高。砂带磨削所用设备砂带磨削所用设备较简单，磨削效率较简单，磨削效率高。高。砂带磨削可以用于平面、外圆、砂带磨削可以用于平面、外圆、内圆、复杂异形面的磨削加工，内圆、复杂异形面的磨削加工，适用性较广，尤其适于磨削特大、适用性较广，尤其适于磨削特大、特宽工件的表面。特宽工件的表面。砂带与工件是弹性接触，砂带与工件是弹性接触，且砂带磨钝后不能修整，且砂带磨钝后不能修整，故其磨削精度比砂轮磨故其磨削精度比砂轮磨削低。削低。砂带需要时常更换，消耗较大。砂带需要时常更换，消耗较大。123454.5.2 4.5.2 砂带磨削的特点砂带磨削的特点砂带磨削的特点如下：砂带磨削的特点如下：