23
2.8.3磨削过程
切屑的形成过程
单颗磨粒的切削过程
磨削的切削厚度很薄只有0.005-0.05mm 磨削的切削厚度很薄只有 滑擦阶段 刻划阶段 切削阶段 磨削塑性材料时，形成带状切屑； 磨削塑性材料时，形成带状切屑； 磨削脆性材料时，形成挤裂切屑。 磨削脆性材料时，形成挤裂切屑。 在磨削过程中产生的高温作用下， 在磨削过程中产生的高温作用下，切屑熔化可成为球状 或灰烬形态
决定砂轮特性的要素：磨料、粒度、结合剂、 决定砂轮特性的要素：磨料、粒度、结合剂、硬 度、组织及尺寸形状
磨料： 磨料：其选择主要取决于工件材料的硬度 应具备的条件：硬度高、红硬性好； 应具备的条件：硬度高、红硬性好；有一定的强度和韧
性；有锋利的边刃
常用的磨料： 常用的磨料：
•氧化物系：主要成分是三氧化二铝 氧化物系： •碳化物系：通常以碳化硅、碳化硼等为肌体 碳化物系：通常以碳化硅、 •高硬磨料系：主要有人造金刚石和立方氮化硼 高硬磨料系：主要有人造金刚石和立方氮化硼(CBN)
耗的能量绝大部分转换为热量产生磨削热
磨削温度的概念： 磨削温度的概念：
工件平均温度：指磨削热传入工件引起的工件温升， 工件平均温度：指磨削热传入工件引起的工件温升，它影响工件的形
状和尺寸精度。在精磨时，为获得高尺寸精度， 状和尺寸精度。在精磨时，为获得高尺寸精度，要尽可能降低工件平均 温度并防止局部温度不均
7
2.8.1砂轮的特性和选择
决定砂轮特性的要素：磨料、粒度、结合剂、 决定砂轮特性的要素：磨料、粒度、结合剂、硬 度、组织及尺寸形状 结合剂：将磨粒粘合在一起，使砂轮具有一定的强度、 结合剂：将磨粒粘合在一起，使砂轮具有一定的强度、
气孔、硬度和抗腐蚀、 气孔、硬度和抗腐蚀、抗潮湿等性能 。它直接影响砂 轮的强度、 轮的强度、耐热性和耐用度 陶瓷结合剂（代号V） 陶瓷结合剂（代号 ） 树脂结合剂（代号B） 树脂结合剂（代号 ） 橡胶结合剂（代号R） 橡胶结合剂（代号 ） 金属结合剂（代号M） 金属结合剂（代号 ）
表面粗糙度： 经验公式
Rmax 2 Rw + Rt Vw = • 2Vc • m • e 2 Rw Rt
3 2 1 3
• Vc、Vw—分别为砂轮和工件的速度
• Rt、Rw—分别为砂轮和工件的半径 • m—单位面积上的磨粒数 • e—未变形切屑的宽度与平均厚度的比值
磨粒在砂轮工作表面上是随机分布的 每一颗磨粒的形状和大小都是不规则的
磨削过程示意图
22
2.8.3磨削过程
磨粒的特点
磨粒形状不规则，其刀尖角为 磨粒形状不规则，其刀尖角为90o~120o 均为负前角 磨粒的切削刃为空间曲线， 磨粒的切削刃为空间曲线，前刀面为空间曲面且形状不规则 磨粒的切削刃有几个~几十个微米的圆角 几十个微米的圆角， 磨粒的切削刃有几个 几十个微米的圆角，经过修正磨粒上会 出现微刃
磨削区温度θ 指砂轮与工件接触区的平均温度，一般约有500～ 磨削区温度 A：指砂轮与工件接触区的平均温度，一般约有 ～
800℃，它与磨削烧伤和磨削裂纹的产生有密切关系 ℃ 磨削加工工件表面层的温度分布，是指沿工件表面层深度方向温度的变化， 磨削加工工件表面层的温度分布 它与加工表面变质层的生成机理、磨削裂纹和工件的使用性能有关。
vw =
π ⋅ d w ⋅ nw
1000
vw 生产率
m/s
, 工件磨削烧伤
过大， 工件R 但vw过大，振动 工件 a
19
2.8.2磨削运动及磨削用量
工件的轴向进给运动f 工件的轴向进给运动 a：
工件转一周， 工件转一周，工件和砂轮在砂轮轴线方向的相对位移 根据砂轮宽度B选则：粗磨： 根据砂轮宽度 选则：粗磨： fa＝(0.3~0.85)B 选则 精磨： 精磨： fa＝(0.2~0.3)B
树脂 有机类Biblioteka 橡胶切削速度可达45m/s，多用于高速磨 削、切断和开槽。可磨薄壁工件、硬 质合金等 多用于制造无心磨床的导轮和切断、 开槽及抛光砂轮。不宜用于粗加工
9
2.8.1砂轮的特性和选择
决定砂轮特性的要素：磨料、粒度、结合剂、 决定砂轮特性的要素：磨料、粒度、结合剂、硬 度、组织及尺寸形状 硬度：磨粒与结合剂的粘结强度。砂轮硬， 硬度：磨粒与结合剂的粘结强度。砂轮硬，磨粒不易
60号粒度： 60号粒度：磨粒能通过每英 号粒度 寸长度上有60个孔眼的筛网 寸长度上有 个孔眼的筛网 尺寸为20µm的微粉，其粒度 的微粉， 尺寸为 的微粉 号为W20 号为 粒度号越大，砂轮越细 粒度号越大， 粒度的选择取决于加工表面 粗糙度的要求
砂轮粒度的对比
6
2.8.1砂轮的特性和选择
决定砂轮特性的要素：磨料、粒度、结合剂、 决定砂轮特性的要素：磨料、粒度、结合剂、硬 度、组织及尺寸形状 粒度： 粒度：常见砂轮粒度及使用范围
26
2.8.4磨削力
F的产生来源：工件弹性、塑性变形的阻力；磨粒与切屑、 的产生来源：工件弹性、塑性变形的阻力；磨粒与切屑、 的产生来源 磨粒与工件之间的摩擦力 F的三个分力：主切削力 c；切深力 p；进给力 f 的三个分力： 的三个分力 主切削力F 切深力F 进给力F
27
2.8.4磨削力
F的特点：
33
2.8.6磨削表面质量
磨削表面粗糙度公式的讨论： 磨削表面粗糙度公式的讨论：
Rmax 2
m ，Rmax Vc 或Vw ，使Vw／Vc的比值减小， Rmax 的比值减小， Rt , Rmax ；同理， Rw ， Rmax 同理， 砂轮宽度B大时， 值 可减小R 砂轮宽度 大时，e值 ，可减小 max 大时 磨粒切削刃高度的等高性越好、磨粒越细， 磨粒切削刃高度的等高性越好、磨粒越细，Rmax 径向进给量越小， 径向进给量越小， Rmax 磨削振动越小， 磨削振动越小， Rmax
12
2.8.1砂轮的特性和选择
决定砂轮特性的要素：磨料、粒度、结合剂、硬度、 决定砂轮特性的要素：磨料、粒度、结合剂、硬度、 组织及尺寸形状 组织的选择： 组织的选择：
1）紧密组织砂轮适于精加工、成型磨削及重压下的磨削。 ）紧密组织砂轮适于精加工、成型磨削及重压下的磨削。 2）中等组织砂轮适于一般磨削。 ）中等组织砂轮适于一般磨削。 3）疏松组织砂轮不易堵塞，适于平面磨、内圆磨等磨削接 ）疏松组织砂轮不易堵塞，适于平面磨、 触面大的工序，以及磨削热敏性强的材料或薄壁工件。 触面大的工序，以及磨削热敏性强的材料或薄壁工件。
20
2.8.2磨削运动及磨削用量
径向进给运动f 径向进给运动 r：
工作台两个行程之间砂轮在半径方向上的相对位移 选择： 选择： 粗磨： 粗磨： fr＝(0.01~0.07)mm/行程 行程 精磨： 精磨： fr＝(0.005~0.02)mm /行程 行程
21
2.8.3磨削过程
砂轮工作表面的形貌特征
24
2.8.3磨削过程
切屑的形成过程
单颗磨粒的切削过程
滑擦—刻划 切削 滑擦 刻划—切削 刻划
25
2.8.3磨削过程
单个磨粒的切削厚度
2v w = vc fr d0
hDgmax hDgmax
hDg max
vw vc
， fr ，dw
粒度号大（细粒度）的砂轮 大 粒度号大（细粒度）的砂轮e大， hDgmax 小
单位摩擦力大 切深力F 大于主切削力F 切深力 p大于主切削力 c 主切削力Fc大于进给力Ff。 主切削力 大于进给力 磨削力随不同的磨削阶段而变化
表2－7 磨削时的Fp/Fc比值
工件材料 Fp/Fc
钢 1.6-1.8
淬火钢 1.9-2.6
铸铁 2.7-3.2
28
2.8.4磨削力
影响磨削力F的因素 影响磨削力 的因素
30
2.8.5磨削热与磨削温度
磨削热的产生：划擦阶段、刻划阶段、 磨削热的产生：划擦阶段、刻划阶段、切削阶段消
耗的能量绝大部分转换为热量产生磨削热
磨削温度的概念： 磨削温度的概念：
一定要把磨削区温度、 一定要把磨削区温度、 磨削区温度 磨粒磨削点温度和 磨粒磨削点温度和工件 平均温度三者的含义区 平均温度三者的含义区 分清楚
结合剂的选择取决于磨削速度
8
2.8.1砂轮的特性和选择
结合剂的选择
种类 主要 成分 陶瓷 无机类 青铜 特点 化学性质稳定，耐水、耐酸、耐 热，成本低。但其性脆，韧性及弹 性较差，不能承担侧面弯扭力， 主要用于制作金刚石砂轮。形面成 型性好，抗张强度高，有一定的韧 性。但自励性差 强度高，弹性好；耐热性差，自励 性好。但气孔率小，易堵塞；磨损 快，易失去廓形；耐腐蚀性差，不 宜和碱性切削液一起使用 比树脂弹性更好，使砂轮具有良好 的抛光作用。但耐热性差，气孔 小，砂轮组织教紧密，磨削生产率低 应用场合 大多数砂轮均使用。但不宜于制造 切断砂轮。其砂轮线速度一般为 35m/s 主要用于粗磨，精磨硬质合金及磨 削与切断光学玻璃、陶瓷、半导体等
磨粒磨削点温度θ 指磨粒切削刃与切屑接触部分的温度， 磨粒磨削点温度 dot： 指磨粒切削刃与切屑接触部分的温度，是磨削
中温度最高的部位，可达 中温度最高的部位，可达1000℃左右。是研究磨削刃的热损伤、砂轮的 ℃左右。是研究磨削刃的热损伤、 磨损、破碎和粘附等现象的重要因素。 磨损、破碎和粘附等现象的重要因素。
砂轮速度增大， 随之减小 砂轮速度增大，F随之减小 工件速度、轴向进给量增大， 增大 工件速度、轴向进给量增大，F增大 径向进给量增大， 增大 径向进给量增大，F增大 砂轮的磨损，F 增大 砂轮的磨损，
29
2.8.5磨削热与磨削温度
磨削热的产生：划擦阶段、刻划阶段、 磨削热的产生：划擦阶段、刻划阶段、切削阶段消
17
2.8.2磨削运动及磨削用量 磨削的主运动： 磨削的主运动：砂轮的旋转运动vc