1、磨 削 工 基 本 知 识2022年3月27日星期日CONTENTS目 录磨削加工工艺简介磨削加工工艺简介常用磨床介绍常用磨床介绍砂轮砂轮常用磨削加工方法常用磨削加工方法磨削加工注意事项磨削加工注意事项典型零件加工实例典型零件加工实例 一、磨削加工工艺简介 以砂轮的高速旋转与工件的移动或转动相配合进行切削加工的方法称为磨削。磨削时砂轮的旋转运动为主运动，工件的低速旋转和直线移动（或磨头的移动）为进给运动。 砂轮是一种特殊的切削刀具。磨削是通过分布在砂轮表面的磨粒进行切削的，每颗磨粒相当于一把车刀，整个砂轮即相当于刀齿极多的铣刀。在砂轮高速旋转时，凸出的具有尖棱的磨粒从工件表面上切下细微的切屑，
2、不太凸出或磨钝了的磨粒只能在工件表面上划出小的沟纹，比较凹下的磨粒则和工件表面产生滑动摩擦，后两种磨粒在磨削时产生微尘。因此，磨削除和一般刀具的切削过程有共同之处（切削作用）外，还具有刻划和修光作用。 一、磨削加工工艺简介磨削加工的主要特点如下： （1） 磨削加工的精度较高。由于加工余量小，磨削时磨粒细微并有修光作用，磨削后工件的精度可达IT7IT6级，表面粗糙度Ra为1.60.2m；如采用高精度磨削，则精度可达IT5级以上，表面粗糙度Ra为0.10.012m。 （2）磨削可以加工一般刀具难以加工甚至无法加工的硬质材料。如淬硬钢、硬质合金和陶瓷等。 （3）磨削温度高。由于磨削速度高，砂轮与工件
3、之间发生剧烈的摩擦，产生很大的热量，且砂轮的导热性差，不易散热，以至磨削区的温度高达1000以上，这会使工件退火或烧伤，为此，磨削时必须使用切削液。 磨削加工不仅广泛用于精加工，有时既作半精加工又作精加工，而且还可用于切断钢锭和毛坯去皮加工。 一、磨削加工工艺简介二、常用磨床介绍 根据功能用途的不同，磨床可分为外圆磨床、内圆磨床、万能外圆磨床、平面磨床、无心磨床、螺纹磨床、工具磨床等普通磨床，还有曲轴磨床、花键磨床等专用特种磨床。下面简要介绍几种常用的普通磨床。 二二、常用磨床介绍图1 万能外圆磨床1床身；2头架；3工作台；4内圆磨具；5砂轮架；6尾座；7控制箱1 、万能外圆磨床 如图6-1所
4、示为万能外圆磨床。万能外圆磨床不仅能磨削外圆柱面、外圆锥面，还可以使用机床附设的内圆磨头来磨削内圆柱面、内圆锥面等。 二二、常用磨床介绍2、平面磨床 如图6-2所示是M7120型平面磨床，砂轮主轴的轴线与工作台面平行，工件安装在矩形电磁吸盘上，并随工作台作纵向往复运动，其运动速度即为工件的直线进给速度，砂轮除高速旋转外，还能作瞬间的横向进给运动。图2 M7120A型平面磨床1工作台移动手轮；2砂轮架；3滑板座；4砂轮横向移动手轮；5砂轮修整器；6立柱；7撞块；8工作台；9砂轮垂直进给手轮；10床身 二二、常用磨床介绍3、普通内圆磨床 如图3所示为普通内圆磨床，它可以加工零件上的通孔、不通孔、阶
5、台和端面等。图3 M2110型内圆磨床1 床身；2工作台；3头架；4砂轮架；5滑板座 二二、常用磨床介绍三、砂轮1、砂轮组成和特性 砂轮是由磨料和结合剂构成的多孔体，如图4所示，其特性随着磨料、粘结剂及砂轮的硬度、组织及形状的不同而不同。磨削时，必须根据具体条件选用合适的砂轮。图4 砂轮的构造 三、砂轮砂轮的特性由磨料、粒度、结合剂、硬度及组织等五个方面的因素决定。（1） 磨料 指砂轮中磨料的材料，在磨削中担负主要的切削工作。磨料必须具备高硬度、高耐热性、耐磨性和一定的韧性。（2） 粒度 表示磨料颗粒的大小。（3） 结合剂 用于粘合磨粒，制成各种不同形状和尺寸的砂轮。结合剂的性能决定了砂轮的强
6、度、耐冲击性、耐腐蚀性和耐热生。 三、砂轮（4） 硬度 指砂轮工作表面上的磨粒受拉力作用时脱落的难易过程。如磨粒容易脱落，表明砂轮硬度低，反之则表明砂轮硬度高。砂轮的硬度与磨粒的硬度是两个不同的概念，硬度相同的磨粒，可以制成不同硬度的砂轮。（5） 组织 砂轮的总体积是由磨粒、结合剂和气孔构成的，这三部分体积的比例关系，在工程中常称为砂轮的组织。 三、砂轮2、砂轮的名称、形状、尺寸、代号及用途 为了磨削不同形状和尺寸的工件，砂轮需要制成各种不同的形状和尺寸。常用砂轮有平形、筒形、碗形和薄片等，它们分别用于磨内外圆、平面、刀具刃磨和开槽等。 砂轮的特性，用代号标注在砂轮的端面上，其代号次序是： 磨
7、料粒度硬度结合剂组织号形状尺寸（有时组织号可不标注）。 例如：GZ60ZR1A5P60075305即表示该砂轮为：棕刚玉磨料，粒度60，中软硬度，陶瓷结合剂，中等5级组织，平形砂轮，外径600mm、宽度75mm、孔径305mm。 有些砂轮上还标有安全速度的数字，如“2530m/s”，代表允许的最大磨削速度。 三、砂轮常用砂轮的形状、代号及主要用途如表1所示。砂 轮 种 类断 面 形 状形状代号主要用途平形砂轮P磨外圆、内孔、平面及刃磨刀具双斜边砂轮PSX磨齿轮及螺纹双面凹砂轮PSA磨外圆、刃磨刀具、无心磨的磨轮和导轮双面凹带锥砂轮PSZA磨外圆及台肩薄片砂轮PB切断、磨槽筒形砂轮N主轴端磨平面
8、碗形砂轮BW磨机床导轨、刃磨刀具碟形1号砂轮D1刃磨刀具碟形3号砂轮D3磨齿轮及插齿刀表6-1 常用砂轮的形状代号及主要用途 三、砂轮（1）砂轮的安装 砂轮在高速旋转下进行工作，使用前必须仔细地检查安装是否正确、牢固；砂轮外观不允许有裂纹，以免发生破裂，造成人身和质量事故。 为了使砂轮平稳地工作，一般直径较大的砂轮均装夹在法兰盘上。安装前，还应该进行静平衡试验，否则将引起机床振动，使磨削质量降低。3、砂轮的安装与修整 三、砂轮（2）砂轮的修整 在磨损过程中，砂轮的磨粒逐渐变钝，作用在磨粒上的切削抗力增大，结果使变钝的磨粒破碎，一部分脱落，露出锋利刃口继续切削，这就是砂轮的自砺性。自砺性对磨削是
9、有利的。但是砂轮不能完全自砺，工作一般时间后不能脱落的磨粒留在砂轮表面，结果就使砂轮的磨削能力显著地下降；同时也使砂轮外形产生失真，这时，就要对砂轮进行修整，以恢复其磨削性能和外形精度。 修整砂轮一般都用金刚石笔，修整时要用大量切削液冲刷掉脱落的碎粒，以免粉尘飞扬。 三、砂轮磨 削 类 型磨 削 方 法简 图外圆磨削纵磨法内圆磨削纵磨法平面磨削周磨法端磨法四、常用磨削加工方法 常用磨削加工方法如表2所示。表6-2 常用磨削加工方法简介 四、常用磨削加工方法无心磨削通磨法成形磨削螺纹磨削齿轮磨削花键磨削表2续 常用磨削加工方法简介 四、常用磨削加工方法1、平面磨削 平面磨削主要在平面磨床上进行，
10、若零件较小或加工一些特殊平面时也可在工具磨床上进行。平面磨削精度可达IT7IT5，表面粗糙度值为Ra0.80.2m。常用的平面磨削方式有4种，如图6-5所示，平面磨削的特点如表3所示。图5 平面磨床磨削方法 四、常用磨削加工方法平面磨削的类型平面磨削方式磨 削 特 点利用砂轮圆柱面进行磨削（周磨）卧轴矩台平面磨床磨削，如图6-3（a）所示卧轴圆台平面磨床磨削，如图6-3（b）所示 砂轮与工件接触面积小，且排屑和冷却条件好，工件发热小。磨粒与磨屑不易落入砂轮与工件之间，因而能获得较高的加工质量，适合于工件的精磨。但因砂轮主轴悬伸，刚性差，不能采用较大的切削用量，且周磨时参加切削的磨粒少，所以生产
11、率较低利用砂轮的端面进行磨削（端磨）立轴圆台平面磨床磨削，如图6-3（c）所示立轴矩台平面磨床磨削，如图6-3（d）所示 磨床主轴受压力小，刚性好，可采用较大的切削用量，砂轮与工件的接触面积大，同时参加切削的磨粒多，因而生产率高。但由于磨削过程中发热量大，冷却、散热条件差，排屑困难，所以加工质量较差，故适用于粗磨表3 平面磨削的特点 四、常用磨削加工方法（1）磨平行面工件安装 平面零件磨削时最常用的安装夹具是电磁吸盘。凡是由铜、铸铁等磁性材料制成的平行面零件，都可由电磁吸盘安装，利用磁力吸牢工件。这种方法装卸工件方便迅速，牢固可靠，能同时安装许多工件。由于定位基准面被均匀地吸紧在台面上，从而能
12、很好地保证加工平面与基准面的平行度。 砂轮选择 平面磨削时一般根据工件的加工精度、磨削方式以及工件材料等因素来选择砂轮。周磨时一般采用平形砂轮；由于砂轮与工件的接触面积比外圆磨削 时大，所以砂轮的硬度应比外圆磨削时选用的砂轮稍软一些。端磨时一般采用筒形砂轮或碗形砂轮，粗磨时也可选用镶块砂轮。 四、常用磨削加工方法平行面的磨削方法 常用的平行面磨削方法有以下三种：横向磨削法 当工作台纵向行程终了时，砂轮主轴或工作台作一次横向进给，这时砂轮所磨削的金属层厚就是实际磨削深度，磨削宽度等于横向进给量。待工件上第一层金属磨削完后，砂轮重新作一次垂直进给，再按上述过程磨削第二层金属，直至达到所需的尺寸为止
13、。磨削示意图如图6（a）所示。深度磨削法 一般深度磨削法砂轮只作两次垂直进给，第一次垂直进给量等于粗磨的全部余量，当工作台纵向行程终了时，将砂轮或工作沿砂轮主轴轴线方向横向移动 3/44/5 的砂轮宽度，直到工件整个表面的粗磨余量全部磨完为止。第二次垂直进给量等于精磨余量，其磨削过程与横向磨削相同，如6（b）所示。 四、常用磨削加工方法阶梯磨削法 阶梯磨削法是根据工件磨削余量的大小，将砂轮修整成阶梯形状，使其在一次垂直进给中磨去全部余量，如图6（c）所示。图6 磨削示意图 四、常用磨削加工方法磨削用量的选择 根据加工方法、磨削性质、工件材料等因素来选择磨削用量砂轮的圆周速度 砂轮的圆周速度不宜
14、过高或过低，过高会引起砂轮的碎裂，过低会影响加工质量和生产效率。一般选择范围如表4所示。 磨削形式被磨工件材料粗磨/（m/min）粗磨/（m/min）周面磨削灰铸铁钢2022222522252530端面磨削灰铸铁钢1518182018202025表6-4 砂轮圆周速度的选择 四、常用磨削加工方法工作台纵进给速度 当工作台为矩形时，纵向进给量选112m/min；当工作台为圆形时，其速度选为730m/min。砂轮的垂直进给量 磨削中，应根据横向进给量选择砂轮的垂直进给量。横向进给量大时，垂直进给量应小些，以免影响砂轮和机床的寿命以及加工精度；横向进给量小时，则垂直进给量可适当增大。一般粗磨时，垂直
15、进给量为0.0150.05mm；精磨时为0.0050.01mm。（2）磨垂直面 垂直面是指那些与主要基面垂直的平面。磨削垂直面的关键问题是采用何种装夹方法，以达到相邻之间的垂直度要求。 几种典型的磨垂直面方法简介如下：a.用精密平口钳装夹工件 磨小型垂直面，特别是非磁性材料工件时，通常采用此种方法装夹工件。这种磨削方法较简便，生产率高，且能保证工件的加工精度，如图7所示。 图7精密平口钳1固定钳口 2活动钳口 3凸台 4螺杆 5平口钳体 四、常用磨削加工方法b.用精密角铁装夹工件 这种安装方法能达到较高的磨削精度。磨削时，工件以精加工过的面贴紧在角铁的垂直面上，用压板和螺钉夹紧，并用百分表校正
16、后进行加工。此种方法虽装夹较烦，但可以获得较高的垂直精度，通常适用于制造工夹具的装夹，如图8所示。图8 精密角铁 四、常用磨削加工方法c.用导磁角铁装夹工件 加工时将工件的侧面吸贴在导磁角铁的侧面上，此种加工方法能得到较高的垂直度，如图9所示。图6-9 导磁角铁1-纯铁；2-黄铜片；3-螺栓 四、常用磨削加工方法（3）磨斜面 常用的斜面磨削方法有以下三种。a.用正弦规和精密角铁装夹工件磨斜面 正弦规是一种精密量具，使用时，根据所磨工件斜面的角度，算出需要垫入的块规高度，如图10所示。图10 正弦规和精密角铁 四、常用磨削加工方法b.用正弦精密平口钳或正弦电磁吸盘装夹工件磨斜面 正弦精密平口钳的
17、最大倾斜角度为45，而正弦电磁吸盘是用电磁吸盘代替了正弦精密平口钳中的平口钳，它的最大回转角度也是45 。一般可用于磨削厚度较薄的工件，如图11所示。 图11 正弦精密平口钳和正弦电磁吸盘c.用导磁V形铁装夹工件磨斜面 导磁V型铁的结构和使用原理与导磁角铁相同。这种导磁V形铁所能磨削的工件倾斜角不能调整，因而适用于批量生产，如图12所示。图12 导磁V形铁装夹 四、常用磨削加工方法2、磨削外圆 外圆磨削可以在普通外圆磨床或万能外圆磨床上进行，外径较小的短轴也可在无心磨床上进行磨削。外圆磨削包括磨外圆柱面、外圆锥面和台肩面等。经外圆磨削后的工件表面粗糙度一般能达到Ra1.250.32m，加工精度
18、为IT7、IT6。砂轮的选择 外圆磨削砂轮的选择必须考虑工件的加工精度、磨削性能、磨削力、磨削热等因素。一般选择中等组织的平形砂轮，而砂轮尺寸则按机床规格选用。 四、常用磨削加工方法工件的装夹a.用前、后顶尖装夹工件 如图13所示是外圆磨削中最常用的装夹方法。装夹时，利用工件两端的顶尖孔，把工件支承在磨床的头架及尾座顶尖间，这种装夹方法的特点是装夹迅速方便，加工精度高。b.用三爪卡盘或四爪卡盘装夹工件 三爪卡盘适用于装夹没有中心孔的工件，而四爪卡盘特别适用于夹持表面不规则的工件。图13 前、后顶尖装夹工件1工件；2头架顶尖；3尾顶尖；4尾座；5头架；6拔盘；7拔杆；8夹头 四、常用磨削加工方法
19、c.利用心轴装夹工件 心轴装夹适用于磨削套类零件的外圆，常用心轴有以下几种：小锥度心轴 如图14所示。台肩心轴 如图15所示。可胀心轴 如图16所示。图14 小锥度心轴图15 台肩心轴1心轴；2工件；3C型垫圈；4螺母图16 可胀心轴1磨床头架主轴；2筒夹；3工件；4锥套；5螺钉 四、常用磨削加工方法外圆的一般磨削方法a.纵磨法 磨削时，工件在主轴带动下作旋转运动，并随工作台一起作纵向移动，当一次纵向行程或往复行程结束时，砂轮需按要求的磨削深度再作一次横向进给，这样就能使工件上的磨削余量不断被切除，如图17所示。磨削特点是：精度高、表面粗糙度值小、生产效率低。适用于单件小批量生产及零件的精磨。
20、图17 纵磨法 四、常用磨削加工方法b.横磨法（切入磨法） 磨削时，工件只需与砂轮作同向转动（圆周进给），而砂轮除高速旋转外，还需根据工件加工余量作缓慢连续的横向切入，直到加工余量全部被切除为止。磨削特点是：磨削效率高，磨削长度较短，磨削较困难，如图18所示。横磨法适用于批量生产，磨削刚性好的工件上较短的外圆表面。图18 横磨法 四、常用磨削加工方法c.综合磨削法 综合磨削法是横磨法和纵磨法的综合应用，即先用横磨法将工件分段粗磨，相邻两段间有一定量的重叠，各段留精磨余量，然后用纵磨法进行精磨，如图19所示。这种磨削方法既保证了精度和表面粗糙度，又提高了磨削效率。图19 综合磨削法 四、常用磨削
21、加工方法磨削内圆 内圆磨床用于磨削内圆柱孔（通孔、盲孔、阶梯孔和断续表面的孔等）和内圆锥孔，其磨削方法有下列几种,如图20所示。a）普通内圆磨削 b）无心内圆磨削 c）行星内圆磨削 图20 内圆磨削方式 四、常用磨削加工方法 内圆磨床的主要类型有普通内圆磨床、无心内圆磨床、行星式内圆磨床和坐标磨床等。一般机械制造厂中以普通内圆磨床应用最普遍。磨削时，根据工件形状和尺寸不同，可采用纵磨法或切入磨法（见图21a、b）。有些普通内圆磨床上备有专门的端磨装置，可在工件一次装夹中磨削内孔和端面（见图21c、d），这样不仅易于保证内孔和端面的垂直度，而且生产率高。6-21 普通内圆磨床的磨削方法 五、磨削
22、加工注意事项1.合理安放工具、量具和工件，有利于缩短工作的辅助时间，提高生产率。2.正确使用设备及工、夹、量具，做好保养维护工作，定期更换润滑油。3.看清图样，明确要求，规范操作，严格执行成批生产的首检制度。4.正确穿戴劳动防护用品。5.正确安装砂轮，经常检查砂轮的运转情况，及时调正砂轮的平衡。6.工作中，发现异常情况应立即停车，如是设备故障要及时报告，待机修人员排除故障、修复机床后方能重新操作。7.操作时必须精力集中，不得擅自离开工作岗位。8.做好交接班工作，通报机床运行情况和加工的有关信息，并做好记录。 五、磨削加工注意事项 六、典型零件的磨削加工 图22是一需磨削加工的工件图样，现将磨削
23、加工的过程简析如下。图22 六面体 六、典型零件的磨削加工1、分析零件图 图6-22所示零件为六面体，根据技术要求可知，其六个面均需磨削加工，而且互为基准。图中D面不仅要求与B、C面的垂直度误差为0.01mm，而且与A面的平行度误差也只有0.01mm；B面与E面、C面与F面的平行度误差也应在0.01mm以内。磨削加工为制造本零件的最后一道工序。表6-5 设备选用及工量刃具准备表序 号名 称 及 说 明数 量1M7120平面磨床12平面砂轮、金刚石修整器、静平衡架、电磁吸盘、方形座修整器各13千分尺、90角尺、平板圆柱角尺各12、设备选用及工量刃具准备 设备选用及工量刃具准备如表6-5所示。 六
24、、典型零件的磨削加工3、确定工件的装夹方法 采用电磁吸盘和精密平口钳装夹工件。4、确定切削参数 切削参数的确定可参考表6。 表6 切削参数参考表1砂轮圆周速度1500r/min2横向进给量（工作台往复一次）0.30.5mm3工作台往复速度69m/min4砂轮一次垂直进给量0.020.03mm 六、典型零件的磨削加工5、加工步骤（1）先以A面为粗定位基准，在平面磨床上磨出D面；再以D面为基准，精磨出A面，保证尺寸 符合图样要求。（2）用平板圆柱角尺，将D面紧靠圆柱，在F面下垫纸找正，然后连同纸一起将F面吸在电磁吸盘上，磨出C面。（3）以C面为基准，磨出F面，保证尺寸 符合图样要求。（4）D面紧靠
25、角尺圆柱，在E面下垫纸找正，磨B面，保证B面相对于D的垂直度，符合图样要求。（5）以B面为基准、磨E面，保证尺寸 符合图样要求。0.0120.034750.0120.0341100.0100.029606、注意事项（1）先以A面为粗定位基准磨D面时，只要磨出D面即可；然后再以D面为精基准磨A面，这样能保证A面与D面的的平行度要求。（2）用平板圆柱角尺找正F面与B面时，应将D面紧贴圆柱，看其透光量大小，然后分别在F和B面下垫纸，直至A面圆柱母线无间隙为止。找正工作需仔细，垫纸后工件应平稳。这种方法虽然较麻烦，但它能保证工件的垂直度要求。（3）由于六面体各对应面均有平行度要求，而平行度通常由机床精度保证，因此装夹时应将机床电磁吸盘擦净，以防碎砂粒与磨屑影响工件加工的平行度。
