(一)磨削加工概述
1.磨削加工概念
用砂轮或其他磨具切除工件表面多余材料的加工方法称磨削。磨削是零件精加工的主要方法之一,但有时也用于粗加工,如用砂轮切断材料,或切除铸件上的浇、冒口和飞边等工作。常用的磨削加工方法所能达到的精度为IT7～IT5,表面粗糙度值Ra为0.8～0.2μm。磨削可以加工各种形状的表面,如外圆、内孔、花键轴、螺纹、齿轮的齿形、机床导轨面、特殊的成形表面及外圆锥面等。
2.磨削加工的特点
磨削的本质也是一种切削加工,但它与车削、钻削、铣削加工相比较有以下显著特点:
1)磨削为多刃、微刃刀具。
2)磨削加工精度高,粗糙度Ra值低。
3)磨削速度快,切削温度高。砂轮的圆周速度可以达到2000～6000m/min,高速磨削中砂轮线速度可达60～250m/s。因此磨削时切削温度很高,磨削压瞬时温度可达800～1000℃。
4)能加工高硬度的材料。如可以加工淬硬的钢材、硬质合金工件、宝石、玻璃等制品。
5)磨削时的背向分力比其他切削方法的背向分力大。因为磨削时,磨具与工件在吃刀方向的接触面积比较大。
6)磨具具有自锐性,可以进行连续的强力切削。
(二)磨床的种类
磨床的类型很多;根据加工的工件的不同,可分为外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床、刀具刃具磨床、专门化磨床等种类。而每类又有多种形式。
图2-17所示为万能外圆磨床的外形图。其主要组成部分有:床身、工件头架、工作台、切削液喷嘴、内圆磨具、砂轮架、尾座、控制器等。外圆磨床也有普通外圆磨床和无心外圆磨床之分。
图2-17 万能外圆磨床外形图
1—床身;2—工件头架;3—工作台;4—切削液喷嘴;5—内圆磨具;6—砂轮架;7—尾座;8—控制器
对于磨削加工来说,砂轮就是切削刀具。在实际工作中,应当根据磨床类型、工件的材料、形状、尺寸和加工要求等选择合适的砂轮。选择砂轮时要决定砂轮的形状、尺寸、磨料、粒度、硬度、组织、结合剂等。
(三)磨削加工工艺及应用
1.磨削运动及磨削用量
磨削运动是为了切除工件表面多余材料,加工出合格的、完整的表面,是磨具与工件之间必须产生的所有相对运动的总称。下面以磨削外圆柱面为例加以说明(图2-18)。
图2-18 磨削时的运动
(1)主运动
砂轮的高速旋转是主运动。用砂轮外圆的线速度vs来表示,单位为m/s。
(2)圆周进给运动
指工件绕自身轴线的旋转运动。用工件回转时待加工面的线速度vw表示,单位为m/s。
(3)纵向进给运动
指工作台带动工件作纵向往复运动。用工件每转一圈沿自身轴线方向的移动量fa表示,单位为mm/r。
(4)横(径)向进给运动
指工作台带动工件每一次纵向往复行程内,砂轮相对于工件的径向移动的距离vp,称背吃刀量,单位为mm。
2.磨削加工的应用
(1)磨平面
磨削平面一般在平面磨床上进行。对钢和铸铁等导磁性工件可直接安装在有电磁吸盘的机床工作台上。对非导磁性工件,要用精密平口钳或导磁直角铁等夹具装夹。根据磨削时砂轮工作表面的不同,磨削平面的工艺方法有两种,即周磨法和端磨法。
(2)外圆及外圆锥面
磨外圆时工件常用前、后顶尖装夹,用夹头带动旋转;还可用心轴装夹,用三爪自定心或四爪单动卡盘装夹,用卡盘和顶尖装夹。磨削方法有:纵磨法、横磨法、综合磨法、深磨法(图2-19)。
图2-19 在外圆磨床上磨外圆
磨外圆锥面时可采用转动工作台、转动头架、转动砂轮架和用角度修整器修整砂轮等方法(图2-20)。
图2-20 磨外圆锥面的加工方法
(3)磨内圆柱孔
内圆柱孔的磨削,可以在内圆磨床上进行,也可以在万能外圆磨床上用内圆磨头进行磨削。磨内孔时,工件一般都用卡盘夹持工件外圆,其运动与磨外圆时基本相同,但砂轮的旋转方向与前者相反(图2-21)。
图2-21 磨内圆柱孔方法