磨削方法及特点分析

2023-07-01 理论教育版权反馈

【摘要】：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。纵磨法是常见的一种磨削方法，可以磨削很长的表面，磨削质量好。图8－1纵磨法图8－2横磨法3.深磨法这种磨削法的特点是全部磨削余量在一次纵走刀中磨去。工件放在磨削砂轮和导轮之间，下方有一托板。磨削后平面的表面粗糙度的Ra值在0.2～0.8μm，尺寸可达IT5～IT6，对基面的平行度可达0.005～0.01mm／500mm。

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。

1.纵磨法

磨削时，工件做圆周进给运动，同时随工作台做纵向进给运动，使砂轮能磨出全部表面。每一纵向行程或往复行程结束后，砂轮做一次横向进给，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给的光磨，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。

2.横磨法（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。

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图8－1　纵磨法

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图8－2　横磨法

3.深磨法

这种磨削法的特点是全部磨削余量（直径上一般为0.2～0.6mm）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，表面粗糙度的Ra值在0.4～0.8μm。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。

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图8－3　深磨法

（a）阶梯砂轮；（b）锥形砂轮

4.无心外圆磨削法

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。

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图8－4　无心外圆磨

二、内圆磨削

内圆磨削除了在普通内圆磨床（图8－5）或万能外圆磨床上进行外，对大型薄壁零件，还可采用无心内圆磨削（图8－6）；对重量大、形状不对称的零件，可采用行星式内圆磨削（图8－7），此时工件外圆应先经过精加工。

内圆磨削由于砂轮轴刚性差，一般都采用纵磨法。只有孔径较大、磨削长度较短的特殊情况下，内圆磨削才采用横磨法。

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图8－5　普通内圆磨床磨削

（a）纵磨法磨内孔；（b）切入法磨内孔；（c）磨端面

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图8－6　无心内圆磨削

1—滚轮；2—压紧轮；3—导轮；4—工件

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图8－7　行星式内圆磨削

与磨外圆磨削相比，内圆磨削有以下一些特点：

（1）磨内圆时，受工件孔径的限制，只能采用较小直径的砂轮。如果砂轮线速度一样的话，内圆磨的砂轮转速要比外圆磨的提高10～20倍，即砂轮上每一磨粒在单位时间内参加切削的次数要多10～20倍，所以砂轮很容易变钝。另外，由于磨屑排除比较困难，磨屑常聚积在孔中容易堵塞砂轮。所以内圆磨削砂轮需要经常修整和更换，同时也降低了生产率。

（2）砂轮线速度低，工件表面就磨不光，而且限制了进给量，使磨削生产率降低。

（3）内圆磨削时砂轮轴细而长，刚性很差，容易振动。因此只能采用很小的切入量，既降低了生产率，也使磨出孔的质量不高。

（4）内圆磨削砂轮与工件接触面积大，发热多，而切削液又很难直接浇注到磨削区域，故磨削温度高。

综上所述，内圆磨削的条件比外圆磨削差，所以磨削用量要选得小些，另外应该选用较软的、粒度号小的、组织较疏松的砂轮，并注意改进操作方法。

三、平面磨削

零件上各种位置的平面，如互相平行的平面、互相垂直的平面和倾斜成一定角度的平面（机床导轨面、V形面等），都可用磨削进行加工（图8－8）。磨削后平面的表面粗糙度的Ra值在0.2～0.8μm，尺寸可达IT5～IT6，对基面的平行度可达0.005～0.01mm／500mm。

图8－8（a）是周边磨削，其特点是砂轮与工件接触面小，磨削力小，排屑和冷却条件好，工件的热变形小，而且砂轮磨损均匀，所以工件的加工精度高。但是砂轮主轴悬臂工作，限制了磨削用量的选择，生产率较低。图8－8（b）是端面磨削，其特点是砂轮与工件接触面大，主轴轴向受力，刚性较好，所以允许采用较大的磨削用量，生产率较高。但是端面磨削力大，发热量大，排屑和冷却条件较差，工件的热变形较大，而且砂轮磨损不均匀，所以工件的加工精度较低。

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图8－8　平面磨削

（a）周边磨削

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图8－8　平面磨削（续）

（b）端面磨削

磨削方法及特点分析

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