磨工(技师、高级技师)第八章课件.ppt
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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。,第一章 设备维修前的准备工作,第一节金属磨削原理,一、磨屑形成的过程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,第一节金属磨削原理,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。,第一节金属磨削原理,(
2、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。,第一节金属磨削原理,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,第一节金属磨削原理,二、磨屑
3、厚度磨削时,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.单颗磨粒的磨屑厚度,第一节金属磨削原理,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,第一节金属磨削原理,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,
4、第一节金属磨削原理,(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,第一节金属磨削原理,(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M代表了相应的砂轮粒度。,三、磨削弧,第一节金属磨削原理,图8-磨削弧a)外圆磨削b)平面磨削c)内圆磨削,第一节金属磨削原理,图8-7磨削区域,第一节金属磨削原理,图8-8工件直径对磨削弧长的影响,第一节金属磨削原理,图8-9渗入磨削弧的切削液,四、磨削力,第一节金属磨削原理,磨削时,在砂轮与工件上分别作用着大小相
5、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,第一节金属磨削原理,(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,这是单颗磨粒的负前角切削所致。如图810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,第一节金属磨削原理,图8-11砂轮杆的弯曲变形,
6、第一节金属磨削原理,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,第一节金属磨削原理,为零,背向力最大(图8-12)。,图8-12切入磨削法的磨削力,第一节金属磨削原理,(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,第一节金属磨削原理,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光磨时间对工件表面粗糙度的影响,第一节金属磨削
7、原理,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,第一节金属磨削原理,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
8、也较大,故Fp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,第一节金属磨削原理,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,第一节金属磨削原理,图8-16切入速度对磨削力的影响,五、磨削热,第一节金属磨削原理,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。,第一节金属磨削原理,图8-17表面温度场的温度梯度,第一节金属磨削原理,图8-18不同背吃刀量对表面
9、温度场的影响1=0.01mm2=0.02mm3=0.04mm4=0.06mm=30m/min=35m/s,第一节金属磨削原理,2.常用金属材料的热参数及磨削温度的测量,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,第一节金属磨削原理,图8-20不同工件旋转速度对温度场的影响,第一节金属磨削原理,图8-21不同材料的磨削温度,第一节金属磨削原理,表8-4常用金属材料的热参数,第一节金属磨削原理,图8-22平面磨削温度测量示意图,第一节金属磨削原理,(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
10、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,第一节金属磨削原理,图8-23磨削时表面烧伤颜色的变化,第一节金属磨削原理,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。,第一节金属磨削原理,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。,图8-25大气孔砂轮,第一节金属磨削原理,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
11、起高温塑性变形、金相组织变化,并产生残余应力。,第一节金属磨削原理,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。六、砂轮的制造及磨削性能的评定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,第一节金属磨削原理,5)冷却。(1)金属切除率z=1000vw faap(816)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
12、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,第一节金属磨削原理,七、砂轮的磨钝及使用寿命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,第一节金属磨削原理,图8-27磨粒的磨钝磨损,第一节金属磨削原理,表8-5几种磨料的力学性能,(2)磨粒急剧脱落如图8-26b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
13、形面,影响加工精度。,第一节金属磨削原理,(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%(818),图8-28砂轮孔穴的形状,第一节金属磨削原理,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。八、砂轮和磨削用量的选择,2.砂轮的使用寿命,第一节金属磨削原理,表8-外圆砂轮的选择,第一节金属磨削原理,表8-7外圆磨削用量,第一节金属磨削原理,0.0
14、2870.01950.01430.02390.01620.01190.02050.01390.01020.01790.0121,第一节金属磨削原理,表8-8内圆砂轮的特性及其选择,第一节金属磨削原理,表8-9内圆磨削用量表(单位:mm),第一节金属磨削原理,表8-10平面磨削砂轮选择,第一节金属磨削原理,表8-11平面磨削用量选择,第一节金属磨削原理,表8-12无心磨削砂轮选择,第一节金属磨削原理,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,第一节金属磨削原理,表8-15花键轴磨削用量选择,第一节金属磨削
15、原理,8.010.012516.00.0570.0760.0500.0670.0450.0590.0380.0500.0190.0170.015,第一节金属磨削原理,0.013,第二节磨削工艺的分类,一、外圆磨削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.端面外圆磨削磨床砂轮主轴轴线相对工件轴线倾斜角,砂轮斜向切入时可同时磨削工件的外圆和台阶面。5.多砂轮磨削6.凸轮轴磨削7.曲轴磨削8.轧辊磨削9.异形轴磨削10.凸键轴磨削11.成形砂轮磨削,第二节磨削工艺的分类,12.切入成形磨削二、内圆磨削内圆磨削也是磨工的基本操作之一
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- 磨工 技师 高级技师 第八 课件
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