磨工(技师、高级技师)第八章课件.ppt
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- 磨工 技师 高级技师 第八 课件
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1、 掌握金属磨削原理的基础知识,了解磨削工艺分类的系统知识,工件装卸的自动化和成形砂轮的修整方法。熟悉磨床结构。初步了解工艺创新的理念,掌握工艺改革的方法,能促进企业的工艺创新。磨削加工是工件被磨削的金属表层在无数磨粒的瞬间挤压、刻划、切削、摩擦、抛光作用下进行的。表8-1每克白刚玉磨料的磨粒数1.磨粒的挤压、刻划、切削、摩擦、抛光作用图8-1磨屑的形状表8-2磨粒结构2.金属磨削的过程(1)挤压和摩擦阶段当磨粒与工件刚接触时,工件表层的金属受到压力的作用,发生弹性变形。(2)滑移阶段磨粒尖端压入工件金属层,金属受到更大的压力,使金属的晶格沿某方向滑移,在此区域金属表层发生剧烈的塑性变形,这个变
2、形过程较长,如图8-2a所示的刻划区和切削区,在工件表面留下一个刻痕。不同材料的塑性变形也不同。(3)挤裂阶段当磨粒对金属层的压力超过金属的强度极限时,金属沿某方向挤裂。(4)切离阶段磨粒走完切削的全程,形成磨屑,磨屑被切离工件表面,并在工件表面留下一条划痕。综上所述,磨削过程是无数磨刃点对工件表面的挤压、刻划、切削、摩擦抛光的综合作用的结果,故可以获得光洁的加工表面。图8-2磨粒的切削过程a)磨削区域b)理论有效磨刃磨削时,磨粒的切削厚度对磨削力、功率、磨削热、表面粗糙度及砂轮钝化等,都有很大的影响,但是磨削过程相当复杂,要确定磨粒的实际磨屑厚度是很困难的。图8-3单颗磨粒磨屑厚度1.单颗磨
3、粒的磨屑厚度2.磨屑厚度对加工的影响(1)砂轮圆周速度提高砂轮圆周速度,在各种磨削情况下都可以使磨屑厚度减小,这种磨削可称为薄屑磨削。3.影响磨屑厚度的因素高速磨削时,由于砂轮圆周速度的提高和磨屑厚度的减小,每颗磨粒所受负荷便相应减小,因此有利于降低工件的表面粗糙度,延长砂轮使用寿命;同时,增大磨削用量,提高了生产率。图8-4砂轮圆周速度对工件表面粗糙度的影响(2)工件圆周速度工件圆周速度对磨屑厚度的影响与砂轮圆周速度的影响相反。图8-5工件转速对工件表面多角形深度的影响(3)背吃刀量在其它条件不变的情况下,若背吃刀量增加,则磨屑厚度增加,工件表面粗糙度增大。(4)砂轮粒度acgmax公式中的
4、M代表了相应的砂轮粒度。图8-磨削弧a)外圆磨削b)平面磨削c)内圆磨削图8-7磨削区域图8-8工件直径对磨削弧长的影响图8-9渗入磨削弧的切削液磨削时,在砂轮与工件上分别作用着大小相等、方向相反的力,这种相互作用的力叫磨削力。为了便于分析,通常将磨削力分解为三个相互垂直的分力:(1)切削力Fc总切削力在主运动方向上的正投影。1.磨削力.磨削力的形成3.磨削力的分解(2)背向力Fp总切削力在垂直于进给方向上的分力。(3)进给力Ff总切削力在进给方向上的正投影。(1)单位磨削力很大由于磨削厚度极小,单个磨粒的单位磨削力很大。(2)三个分力中背向力最大在磨削力的三个分力中以背向力最大,这是单颗磨粒
5、的负前角切削所致。如图8 10所示,磨粒以负前角切削,切削刃的钝圆半径相对背吃刀量要大。4.磨削力的特点图8-11砂轮杆的弯曲变形图8-11砂轮杆的弯曲变形(3)切入磨削法的磨削力用切入法磨削外圆时进给力为零,背向力最大(图8-12)。图8-12切入磨削法的磨削力(4)恒压力磨削恒压力磨削是在切入磨削时,砂轮以一定的压力压住工件,从粗磨、精磨到无火花磨削,完成磨削循环。(5)磨削周期用纵向法精磨外圆时,需要增加光磨次数,在超精密磨削时为获得低的表面粗糙度值,要光磨46次。图8-13磨削周期1)初磨阶段。2)稳定阶段。3)光磨阶段。光磨阶段对于减小工件表面的粗糙度值至关重要。图8-14光磨时间对
6、工件表面粗糙度的影响由于影响磨削力大小的因素很多,且目前对磨削机理研究还继续深入,因此理论公式的计算准确度不高。表8-3磨削力公式中的系数和指数例1磨削一个轴类零件,工件材料40Cr,硬度42HRC,工件直径?50mm,工件转速n=125r/min,砂轮径向背吃刀量ap=0.1mm,工件轴向进给量fa=10mm/r,求切削力Fc。5.磨削力的计算解vW=dn/1000=31450125/100020m/min查表8-3得Kz=139920,az=0336,bz=0556,cz=13041)磨削时,进给力Pf很小,对磨削加工的影响很小。2)由于背向力Fp较大,使工艺系统产生的弹性变形也较大,故F
7、p力对工件的加工精度的影响也较大。3)切削力Fc对磨削加工的影响与Ff力相似,但影响的程度较小。4)影响磨削力的因素主要是:工件材料、磨削用量、砂轮特性等方面。6.磨削力对磨削加工的影响及减小磨削力的方法砂轮磨削力的大小主要取决于工件材料的硬度和强度,一般难磨的材料磨削力就很大。图8-15砂轮圆周速度对磨削力的影响图8-16切入速度对磨削力的影响1.磨削热的产生及其特点磨削所消耗的功率将转化为热能。图8-17表面温度场的温度梯度图8-18不同背吃刀量对表面温度场的影响1=0.01mm2=0.02mm3=0.04mm4=0.06mm=30m/min=35m/s2.常用金属材料的热参数及磨削温度的
8、测量图8-19不同进给量对温度场的影响1f=24mm/行程2f=12mm/行程3f=6mm/行程=60m/min=35m/s=0.02mm图8-20不同工件旋转速度对温度场的影响图8-21不同材料的磨削温度表8-4常用金属材料的热参数图8-22平面磨削温度测量示意图(1)磨削热对加工精度的影响在第二章中已作较详细的分析,这里就不再重复。(2)磨削烧伤问题的分析在瞬时高温作用下,工件表层可能被烧伤。3.磨削热对加工的影响图8-23磨削时表面烧伤颜色的变化图8-24内冷却系统1)采用良好的冷却措施,选用合适的切削液冷却工件。2)磨料的切削性能对磨削热有很大的影响。3)砂轮的硬度对磨削热有较大的影响
9、。图8-25大气孔砂轮4)在磨削热特别大的情况下,可选用大气孔砂轮(图8-25)。5)树脂结合剂砂轮要比陶瓷砂轮不易使工件烧伤,目前在滚动轴承磨削中广泛采用。6)磨削的背吃刀量对磨削热影响最大。(3)磨削裂纹如果磨削温度过高,会引起高温塑性变形、金相组织变化,并产生残余应力。这主要是由于磨削热使金属材料的金相组织发生变化(简称相变)引起的。陶瓷砂轮在窑中的烧结过程:1)低温(200),坯体主要排除残余水份。2)脱水分解(200900)。高岭土(Al2O32SiO22H2O)400600偏高岭土Al2O32SiO2+2H2O3)高温烧成(900)。4)保温48h。1.砂轮烧成过程的物理变化5)冷
10、却。(1)金属切除率z=1000vw faap(8 16)例2粗磨一个零件,vW=25m/min,fa=20mm/r,ap=0.05mm,求金属切除率z?解根据式(8-16)得:z=1000vW faap(2)磨削比如果z值很高,而砂轮的磨耗很快,则砂轮的性能也不能算好。G=磨除金属体积/砂轮消耗体积2.砂轮磨削性能的评定砂轮磨钝的形式有以下三种:(1)磨粒的钝化如图8-26a所示,磨粒的锋利微刃已丧失,磨粒表面平滑,失去磨削性能。图8-26砂轮磨钝的形式a)磨粒的钝化b)磨粒急剧脱落c)砂轮的粘嵌和堵塞1.砂轮的磨钝图8-27磨粒的磨钝磨损表8-5几种磨料的力学性能(2)磨粒急剧脱落如图8-
11、26b所示,砂轮工作面磨粒的脱落将使砂轮不再保持正确的工作形面,影响加工精度。(3)砂轮的粘嵌和堵塞如图8-26c所示,砂轮的网状空隙被磨屑堵塞。no=100%(8 18)图8-28砂轮孔穴的形状砂轮的使用寿命是指砂轮两次修整之间所经历的实际磨削时间。1)用金属切除率z的变化来判断。2)用工件表面质量的变化来判断。这一标准较易在操作现场应用。3)用砂轮磨削能力系数的大小来判断。影响砂轮耐用度的因素主要是:砂轮特性、磨削用量、冷却方式、工艺系统刚度等方面。2.砂轮的使用寿命表8-外圆砂轮的选择表8-7外圆磨削用量0.02870.01950.01430.02390.01620.01190.0205
12、0.01390.01020.01790.0121表8-8内圆砂轮的特性及其选择表8-9内圆磨削用量表(单位:mm)表8-10平面磨削砂轮选择表8-11平面磨削用量选择表8-12无心磨削砂轮选择表8-13无心磨削用量选择表8-14花键轴磨削砂轮选择2.切入磨削选择较硬的砂轮。3.磨削热导率较低的钢时,选用硬度较低的砂轮表8-15花键轴磨削用量选择8.010.012516.00.0570.0760.0500.0670.0450.0590.0380.0500.0190.0170.0150.013外圆磨削的工艺范围广泛,主要用于磨削轴类,套筒类零件的外圆表面。表8-16外圆磨削的工艺范围3.无心磨削4
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