1、第五章第一节平面磨削必备的专业知识一、平面磨削的方式二、平面磨削的特点三、平面磨削的方法四、平面磨削砂轮及磨削用量的选择五、工件的装夹六、平面的精度检验一、平面磨削的方式1.平面磨床的类型简介(1)卧轴矩台平面磨床砂轮的主轴轴线与工作台台面平行(图5-1a)，工件安装在矩形电磁吸盘上，并随工作台作纵向往复直线运动。(2)卧轴圆台平面磨床砂轮的主轴是卧式的，工作台是圆形电磁吸盘，用砂轮的圆周面磨削平面(图5-1b)。图5-1各种平面磨床的磨削示意图a)卧轴矩台平面磨床磨削b)卧轴圆台平面磨床磨削c)立轴矩台平面磨床磨削d)立轴圆台平面磨床磨削e)双端面磨床磨削一、平面磨削的方式图5-2M7120
2、A型卧轴矩台平面磨床一、平面磨削的方式(3)立轴矩台平面磨床砂轮的主轴与工作台垂直，工作台是矩形电磁吸盘，用砂轮的端面磨削平面(图5-1c)。(4)立轴圆台平面磨床砂轮的主轴与工作台垂直，工作台是圆形电磁吸盘，用砂轮的端面磨削平面(图5-1d)。(5)双端面磨床该磨床能同时磨削工件两个平行面，磨削时工件可连续送料，常用于自动生产线等场合。2.平面磨削的方式(1)周边磨削又称圆周磨削，是用砂轮的圆周面进行磨削。一、平面磨削的方式(2)端面磨削用砂轮的端面进行磨削。(3)周边端面磨削同时用砂轮的圆周面和端面进行磨削。二、平面磨削的特点(1)周边磨削的特点用砂轮圆周面磨削平面时，砂轮与工件的接触面较
3、小，磨削时的冷却和排屑条件较好，产生的磨削力和磨削热也较小，因此能减少工件受热所产生的变形，有利于提高工件的磨削精度。图5-3镶块砂轮1楔块2螺钉3平衡块4砂瓦5法兰盘二、平面磨削的特点(2)端面磨削的特点在立轴平面磨床上，用筒形砂轮端面磨削时，机床的功率较大，砂轮主轴主要承受轴向力，因此弯曲变形小，刚性好，可选用较大的磨削用量。1)选用粒度较粗、硬度较软的树脂结合剂砂轮。2)磨削时供应充分的切削液。3)采用镶块砂轮磨削。4)将砂轮端面修成内锥形，使砂轮与工件成线接触或调整磨头倾斜一微小的角度，减少砂轮与工件的接触，改善散热条件(图5-4)。二、平面磨削的特点二、平面磨削的特点图5-4磨头倾斜
4、对加工精度的影响二、平面磨削的特点图5-5端面磨的磨削痕迹a)双刀花圆弧b)单刀花圆弧二、平面磨削的特点(3)周边端面磨削的特点周边端面磨削最终须使砂轮的圆周面与端面同时与工件表面接触，磨削条件较差，产生的磨削热较大，所以磨削用量不宜过大。T36A.eps三、平面磨削的方法1.横向磨削法图5-6横向磨削法三、平面磨削的方法2.深度磨削法图5-7深度磨削法3.台阶磨削法三、平面磨削的方法图5-8台阶磨削法四、平面磨削砂轮及磨削用量的选择1.平面磨削砂轮的选择2.磨削用量的选择(1)砂轮的速度砂轮的速度不宜过高或过低，一般选择范围见表5-2。四、平面磨削砂轮及磨削用量的选择表5-1平面磨削砂轮的选
5、择四、平面磨削砂轮及磨削用量的选择表5-2平面磨削砂轮速度的选择(2)工作台纵向进给量工作台为矩形时，纵向进给量选12m/min。(3)砂轮垂向进给量其大小是依据横向进给量的大小来确定。五、工件的装夹1.电磁吸盘及其使用(1)电磁吸盘的工作原理和结构电磁吸盘是根据电的磁效应原理制成的。图5-9电磁吸盘工作原理1吸盘体2线圈3盖板4绝缘层5心体五、工件的装夹(2)电磁吸盘装夹工件的特点1)工件装卸迅速方便，并可以同时装夹多个工件。2)工件的定位基准面被均匀地吸紧在台面上，能很好地保证平行平面的平行度公差。3)装夹稳固可靠。(3)使用电磁吸盘时的注意事项1)关掉电磁吸盘的电源后，有时工件不容易取下
6、，这是因为工件和电磁吸盘上仍会保留一部分磁性(剩磁)，这时需将开关转到退磁位置，多次改变线圈中的电流方向，把剩磁去掉，工件就容易取下。五、工件的装夹2)从电磁吸盘上取底面积较大的工件时，由于剩磁以及光滑表面间粘附力较大，不容易取下，这时可根据工件形状用木棒或铜棒将工件扳松后再取下(图5-10)，切不可用力硬拖工件，以防工作台面与工件表面拉毛损伤。图5-10工件的拆卸1电磁吸盘2木棒3活扳手4工件五、工件的装夹3)装夹工件时，工件定位表面盖住绝缘磁层条数应尽可能地多，以充分利用磁性吸力。4)在每次工件装夹完毕后，应用手拉一下工件，检查工件是否被吸牢，检查无误后，再起动砂轮进行磨削。图5-11小工
7、件的装夹五、工件的装夹图5-12狭高工件的装夹五、工件的装夹5)电磁吸盘的台面要经常保持平整光洁，如果台面上出现拉毛，可用油石或细砂纸修光，再用金相砂纸抛光。6)工作结束后，应将电磁吸盘台面擦干净，以免切削液渗入吸盘体内，使线圈受潮而损坏。2.垂直面磨削时工件的装夹(1)用侧面有吸力的电磁吸盘装夹有一种电磁吸盘不仅工作台板的上平面能吸住工件，而且其侧面也能吸住工件。(2)导磁直角铁装夹导磁直角铁(图5-13)由纯铁1和黄铜片2等制成，它的四个工作面是相互垂直的。五、工件的装夹图5-13导磁直角铁1纯铁2黄铜片3铜螺栓五、工件的装夹(3)精密平口钳装夹(图5-14a)固定钳口4和底座5制成一体，
8、凸台2内装有螺母，转动螺杆1，活动钳口3即可夹紧工件。图5-14精密平口钳1螺杆2凸台3活动钳口4固定钳口5底座五、工件的装夹(4)用精密角铁装夹精密角铁具有两个相互垂直的工作平面，其垂直度公差为0.005mm，磨削平面时，先将角铁吸紧在电磁吸盘上，相邻的垂直表面在角铁上定位，并用螺旋压板夹紧(图5-15)，这种方法可以获得较高的垂直度。图5-15精密角铁五、工件的装夹(5)用精密V形块装夹磨削圆柱形工件端面，可用精密V形块装夹(图5-16)，此法可保证端面对圆柱轴线的垂直度公差，适用于加工较大的圆柱端面工件。图5-16精密V形块装夹工件五、工件的装夹(6)垫纸法在缺乏以上夹具时，可以先将工件
9、的基准面精磨后，再用垫纸法在电磁吸盘台面上磨削垂直面。3.倾斜面磨削时工件的装夹图5-17斜度与角度的关系五、工件的装夹(1)用正弦精密平口钳装夹正弦精密平口钳主要由带精密平口钳的正弦规与底座组成(图5-18a)。五、工件的装夹图5-18用正弦精密平口钳装夹工件1底座2正弦圆柱3螺钉4正弦圆柱5块规6撑条五、工件的装夹(2)用正弦电磁吸盘装夹把正弦精密平口钳的平口钳换成电磁吸盘，便成了正弦电磁吸盘(图5-19a)，工件装夹时在纵向行程方向应找正。图5-19用正弦电磁吸盘装夹工件五、工件的装夹(3)用导磁V形块装夹导磁V形块(图5-20a)的构造和工作原理与导磁铁相似，它的两工作面的夹角应根据工
10、件要求制成。图5-20用导磁V形铁装夹磨削斜面五、工件的装夹4.薄片工件磨削时的装夹六、平面的精度检验1.平面度误差的检验(1)涂色法在工件的平面上涂一层极薄的显示剂(红油或蓝油)，然后将工件放在精密平板上，前后左右平稳地呈8字形移动几下，再取下工件仔细地观察摩擦痕迹分布情况，就可以确定工件平面度误差的大小。(2)透光法工件的平面度误差也可用样板平尺测量，样板平尺有刀刃式、宽面式和楔式等几种，其中以刀刃式最为准确，应用最广，这种尺也叫做直刃尺(图5-21)。六、平面的精度检验图5-21样板平尺a)样板平尺的形式b)直刃尺的使用六、平面的精度检验(3)千分表法如图5-22所示，在精密平板上用三只
11、千斤顶顶住工件，并且用千分表把工件表面A、B、C、D四点调至高度相等，误差不大于0.005mm。图5-22用千分表检验平面度误差六、平面的精度检验2.平行度误差的检验(1)用外径千分尺(或杠杆千分尺)测量在工件上用外径千分尺测量相隔一定距离的厚度，测出几点厚度值，其差值即为平面的平行度误差值，如图5-23所示，测量点越多，测量值越精确。图5-23用千分尺测量平行度误差六、平面的精度检验(2)用千分表(或百分表)测量将工件和千分表支架都放在平板上，把千分表的测量头顶在平面上，然后移动工件，让工件整个平面均匀地通过千分表测量头，其读数的差值即为工件平行度的误差值(图5-24)。3.垂直度误差的检验
12、(1)用90角尺测量检验小型工件两平面的垂直度误差时，可以把90角尺的两个尺边接触工件的垂直平面。图5-24工件平行度六、平面的精度检验图5-25用90角尺检验六、平面的精度检验(2)用90圆柱角尺测量在实际生产中，广泛采用90圆柱角尺测量工件的垂直度误差(图5-27)。图5-26用90角尺在平板上六、平面的精度检验图5-27用90圆柱角尺测量垂直度六、平面的精度检验(3)用百分表(或千分表)测量为了确定工件垂直度误差的具体数据，可采用百分表(或千分表)测量(图5-28a)。图5-28用百分表测量垂直度误差六、平面的精度检验图5-29用精密角铁测量垂直度误差六、平面的精度检验4.角度的检验图5
13、-30用角度量块测量角度第二节平面磨削技能训练实例 训练1平行面的磨削一、工艺准备二、工件磨削步骤及注意事项三、精度检验及误差分析 训练2垂直面的磨削一、工艺准备二、工件磨削步骤及注意事项三、精度检验及误差分析 训练3凹槽的磨削一、工艺准备二、工件磨削步骤及注意事项三、精度检验及误差分析 训练4斜面的磨削第二节平面磨削技能训练实例一、工艺准备二、工件磨削步骤及注意事项三、精度检验及误差分析 训练1平行面的磨削一、工艺准备(1)阅读分析图样图5-31为垫块，材料45钢，热处理淬火硬度为4045HRC，尺寸为500.01mm和1000.01mm，平行度公差为0.015mm，B面的平面度公差为0.0
14、1mm，磨削表面粗糙度为Ra0.8m。图5-31垫块一、工艺准备(2)磨削工艺采用横向磨削法，考虑到工件的尺寸精度和平行度要求较高，应划分粗、精磨，分配好两面的磨削余量，并选择合适的磨削用量。1)在一般情况下，应选择表面粗糙度值较小的面为基准面。2)在磨大小不等的平行面时，应选择大面为基准，这样装夹稳固，并有利于磨去较少余量达到平行度公差要求。3)在平行面有形位公差要求时，应选择工件形位公差较小的面或者有利于达到形位公差的面为基准面。一、工艺准备4)根据工件的技术要求和前道工序的加工情况来选择基准面。(3)工件的定位夹紧用电磁吸盘装夹，装夹前要将吸盘台面和工件的毛刺、氧化层清除干净。(4)选择
15、砂轮平面磨削应采用硬度软、粒度粗、组织疏松的砂轮。(5)选择设备在M7120A型卧轴矩台平面磨床上进行磨削操作。二、工件磨削步骤及注意事项1)修整砂轮。2)检查磨削余量。3)擦净电磁吸盘台面，清除工件毛刺、氧化皮。4)将工件装夹在电磁吸盘上，接通电源。5)起动液压泵，移动工作台行程挡铁位置，调整工作台行程距离，使砂轮越出工件表面20mm左右(图5-32)。图5-32工作台行程距离的调整1工件2电磁吸盘3挡铁二、工件磨削步骤及注意事项6)先磨尺寸为50mm的两平面。7)翻身装夹，装夹前清除毛刺。8)粗磨另一平面，留0.060.08mm精磨余量，保证平行度误差不大于0.015mm。9)精修整砂轮。
16、10)精磨平面，表面粗糙度值在Ra0.8m以内，保证另一面磨余量为0.040.06mm。11)翻身装夹，装夹前清除毛刺。12)精磨另一平面。13)重复上述步骤，磨削尺寸为100mm的两面至图样要求。二、工件磨削步骤及注意事项1)装夹工件时，应将工件定位面毛刺去除，并清理干净；擦净电磁吸盘台面，以免影响工件的平行度和划伤工件表面。2)在磨削平行面时，砂轮横向进给应选择断续进给，不能选择连续进给；砂轮在工件边缘越出砂轮宽度的1/2距离时应立即换向，不能在砂轮全部越出工件平面后换向，以免产生塌角。3)粗磨第一面后应测量平面度误差，粗磨一对平行面后应测量平行度误差，以及时了解磨床精度和平行度误差的数值
17、。4)加工中应经常测量尺寸。三、精度检验及误差分析1.精度检验2.误差分析三、精度检验及误差分析表5-3平行面磨削中常见误差的产生原因和消除方法三、精度检验及误差分析表5-3平行面磨削中常见误差的产生原因和消除方法 训练2垂直面的磨削一、工艺准备(1)阅读分析图样如图5-33所示为六面体工件，材料HT200，三对面的尺寸公差均为0.01mm，平行度公差均为0.01mm，六面间的垂直度公差均为0.01mm，六面的表面粗糙度均为Ra0.8m。图5-33六面体一、工艺准备(2)磨削工艺六面体工件磨削时，磨削顺序不能颠倒，一般先磨厚度最小的两平行面，其次磨厚度较大的垂直平面，最后磨厚度最大的垂直平面，
18、以保证磨削精度和提高效率。(3)工件的定位夹紧磨平行面时用电磁吸盘装夹，磨削垂直面时用精密角铁或精密平口钳装夹，如图5-15或图5-14所示。(4)选择砂轮工件材料为铸铁，选择砂轮特性为AF46K5V平形砂轮。(5)选择设备在M7120A型卧轴矩台平面磨床上进行磨削操作。二、工件磨削步骤及注意事项1)以B面为定位基准，粗精磨对面，磨出即可。2)翻身粗精磨B面，至图样要求，即尺寸为500.01mm，平行度误差不大于0.01mm。3)以B面为定位基准装夹在精密角铁上，找正A面，粗精磨此面，磨出即可。4)以B面为定位基准装夹在精密角铁上，找正C面，同时找正A面(此面已磨削)，如图5-34所示，使此待
19、磨削面和A面垂直度误差在公差范围内。二、工件磨削步骤及注意事项图5-34用精密角铁装夹和找正工件二、工件磨削步骤及注意事项5)用电磁吸盘装夹，以A面为基准，粗精磨A面的对边面至图样要求。6)用电磁吸盘装夹，以C面为基准，粗精磨C面的对边面至图样要求。1)以B面为定位基准装夹在精密平口钳中，找正A、C两面，粗精磨A面，磨出即可。2)将精密平口钳连同工件一起翻转90，粗精磨C面，磨出即可。1)垂直面磨削时，工件装夹方法视工厂条件选择。2)磨削和测量垂直面时，基准面始终应一致，以消除累积误差。二、工件磨削步骤及注意事项3)用精密角铁或精密平口钳装夹工件前，要先检查夹具本身的垂直精度，如有超差，应找出
20、原因，及时消除。4)工件找正时，夹紧力要适当。三、精度检验及误差分析(1)精度检验工件加工中和加工完毕后，应仔细按图样要求检验，垂直度误差可用90角尺或90圆柱角尺检验。(2)误差分析表5-4列出了垂直面磨削中垂直度误差的产生原因和消除方法。表5-4垂直度误差的产生原因和消除方法 训练3凹槽的磨削一、工艺准备(1)阅读分析图样图5-35为一底座工件，材料为45钢，长为1200.01mm，高度为500.01mm，右侧对底面的垂直度公差为0.01mm，凹槽宽度为100+004mm，槽右侧对底面的垂直度为0.01mm，凹槽深12+002mm，槽两侧与中心的对称度为0.02mm，槽底对底面的平行度公差
21、为0.01mm。图5-35底座一、工艺准备(2)磨削工艺凹槽一般分宽形凹槽和狭形凹槽两种。(3)工件的定位夹紧磨削50mm两平面用电磁吸盘装夹，磨削长120mm右侧面，用精密平口钳装夹，磨削长120mm左侧面用电磁吸盘加挡块装夹，磨凹槽仍用电磁吸盘装夹，装夹时应进行找正。(4)选择砂轮所选砂轮的特性为AF46K5V的平形砂轮。(5)选择设备选用M7120A型卧轴矩台平面磨床磨削。二、工件磨削步骤及注意事项1)操作前检查、准备同训练1。2)调整工作台行程挡铁位置同训练1。3)粗、精磨50mm底面至图样要求。4)翻身，粗精磨50mm上平面至图样要求。5)清除工件毛刺，以A面为定位基准，用精密平口钳
22、装夹，找正工件120mm右侧面。6)分配好凹槽两边的余量，粗、精磨工件120mm右侧面至图样要求。7)用电磁吸盘加挡块装夹，粗精磨工件120mm左侧面至图样要求。二、工件磨削步骤及注意事项8)修整砂轮周边和端面，将两端面修成内凹形，端面外缘修成3mm左右宽的圆环。9)去除工件毛刺，测出120mm尺寸的实际值(供磨凹槽时控制对称度误差用)清理电磁吸盘台面和工件表面，将底面A装夹在电磁吸盘上。10)用百分表找正工件120mm右侧基准面，使之与工作台纵向进给方向平行(图5-36)。图5-36工件外侧基准面的找正二、工件磨削步骤及注意事项11)移动砂轮架及工作台，调整工作台行程距离，使砂轮在凹槽内作纵
23、向运动。12)移动砂轮架，使砂轮紧靠凹槽一侧面，作垂向进给，用切入法磨削凹槽底面，留精磨余量0.030.05mm。13)分段磨削其它几段槽底平面，当砂轮靠近凹槽另一侧面时，注意观察接触火花状况。14)精修整砂轮。15)用横向磨削法精磨凹槽底面至图样要求。16)砂轮架在垂直方向退出0.050.10mm，使砂轮与槽底平面保持一定距离。二、工件磨削步骤及注意事项17)转动砂轮架横向进给手柄，使砂轮作横向进给，用砂轮端面磨削凹槽右侧面，至120mm右侧面10-0005mm(此尺寸可通过尺寸链换算得到)，表面粗糙度为Ra0.8m以内。18)砂轮作反向横向进给，磨凹槽另一侧面，至120mm左侧面10-00
24、05mm，同时检测槽宽为100+004mm，对中心的对称度误差小于0.02mm，表面粗糙度为Ra 0.8m以内。二、工件磨削步骤及注意事项1)在磨削凹槽侧面时，注意控制凹槽的对称度，一般先控制凹槽右侧面至120mm右侧面的尺寸，然后控制凹槽尺寸100mm，同时也应测量凹槽左侧面至120mm左侧面的尺寸，以免顾此失彼。2)在磨削凹槽侧面时，砂轮的两端面必须修成内凹形，以保证侧面的垂直度误差和平面度误差不超差。3)在磨削凹槽侧面时，应将砂轮架主轴锁紧，防止主轴轴向窜动，影响加工精度。4)凹槽的两个侧面必须在一次装夹中磨出，以保证平行度要求。二、工件磨削步骤及注意事项5)在磨削凹槽侧面时，应采用较小
25、的横向进给量，并把砂轮端面外缘的磨削环修得狭一些，以减少砂轮的侧面压力，保证工件侧面的加工精度。6)在精磨凹槽底平面时，只能采用手动横向进给，以免砂轮碰撞工件侧面。三、精度检验及误差分析1.精度检验(1)凹槽宽度的测量可用游标卡尺或内径量表，测量时注意手势。(2)凹槽对称度的测量1)将120mm实际值测出，计算出中心值；再测出凹槽和凹槽右侧至120mm右侧的实际值，计算出中心值，二者的差值即为对称度误差。2)如图5-37所示，将工件放在平板上，用百分表测出凹槽侧面读数，然后将工件转过180，侧出凹槽另一侧面读数值，二次读数差值的二分之一即为对称度误差。三、精度检验及误差分析(3)凹槽平行度误差
26、和垂直度误差测量在工作台面擦净、工件毛刺去净的情况下，凹槽平行度和垂直度一般由机床精度保证。图5-37用百分表测量对称度误差三、精度检验及误差分析2.误差分析 训练4斜面的磨削一、工艺准备(1)阅读分析图样图5-38为斜垫块工件，材料45钢，热处理调质220250HBS，底面A为基准平面，顶面为斜面，斜角为153，右侧面为测量基准面，斜面大端高度为500.05mm，加工面的表面粗糙度值均为Ra0.8m。图5-38斜垫块一、工艺准备(2)磨削工艺采用横向法磨削，先粗精磨外形三面，最后磨斜面。图5-39工件的装夹与找正一、工艺准备(3)工件的定位夹紧磨削底面A和右侧面用精密平口钳装夹。(4)选择砂
27、轮所选砂轮的特性为AF46K5V的平形砂轮。(5)选择设备在M7120型平面磨床上进行磨削操作。二、工件磨削步骤及注意事项1)用精密平口钳装夹工件，斜面朝下，并使工件右侧面伸出钳口5mm以上，找正A面为水平位置。2)调整工作台行程，同训练1。3)粗、精磨A面，磨出即可，表面粗糙度值在Ra0.8m以内。4)将平口钳转动90，使工件右侧面朝上。5)粗、精磨工件右侧面，磨出即可，保证对A面的垂直度误差不大于0.01mm，表面粗糙度值在Ra0.8m以内。6)卸去平口钳，用机床工作台面、以工件右侧面为定位基准，辅以挡块，粗、精磨工件左侧面至要求。7)清理工作台和正弦电磁吸盘及工件表面。二、工件磨削步骤及
28、注意事项8)将工件装夹在正弦电磁吸盘上，垫入经计算后的量块组。9)粗、精磨斜面至图样要求，大端高度500.01mm，斜角153，表面粗糙度值在Ra0.8m以内。1)工件的两端面在图样中无加工要求，但在磨削外形和斜面时定位、找正要用，因此必须经过磨削加工。2)工件斜面经粗磨后应及时测量斜度。3)正弦电磁吸盘在机床工作台上位置调整固定后，在磨削过程中不能移动；工件在装夹时必须靠紧定位挡板，以保证工件斜面的角度和尺寸精度。二、工件磨削步骤及注意事项4)在正弦电磁吸盘上装卸工件时，必须将砂轮退出磨削位置，以保证装卸时的安全。三、精度检验及误差分析(1)精度检验粗磨斜面时，用游标万能角度尺检测斜面；精磨
29、斜面时用正弦量规测量。(2)误差分析表5-5列出了磨削斜面时角度误差的产生原因和消除方法。表5-5磨削斜面时角度误差的产生原因和消除方法复 习 思 考 题1.平面磨床有哪几种类型？各有什么特点？2.平面磨削有哪几种方式？各有什么特点？3.平面磨削常用的方法有哪几种(以卧轴矩台平面磨床为例)？各有什么特点？每种磨削方法适用于什么范围？4.平面磨削的装夹方法有哪几种？各适用于什么场合？5.在电磁吸盘上如何装夹窄而高的零件？6.简述磨削平行平面的操作步骤。7.简述磨削垂直平面的操作步骤。8.磨削斜面有哪些装夹方法？各有什么特点？9.磨削凹槽零件时，如何找正外侧基准面?10.平面工件的精度检验包括哪些内容?
