其他磨削加工

第四节　其他磨削加工

一、高速磨削

高速磨削一直是磨削加工研究的重点和发展方向之一，这项技术的推广应用将把整个磨削加工提高到一个新的水平。普通磨削砂轮的线速度为30～35m／s，当砂轮线速度提高到45m／s以上时称为高速磨削。目前世界上试验的磨削速度已达200～250m／s，实际应用的速度为80～125m／s，而经济磨削速度是50～60m／s。生产实践证明，高速磨削比普通磨削可提高生产效率30%～100%。高速磨削具有生产率高、加工精度高、工件表面粗糙度值小、磨削表面质量高、砂轮耐用度和寿命高等特点。

随着砂轮线速度的提高，磨削过程将出现以下特点：

1．磨削速度增加时，未变形切屑长度变化不大，而单位时间内磨削区的磨粒数增加，使未变形切屑厚度减小，磨粒不易破损与脱落，结果使砂轮耐用度提高。

2．在金属磨除率一定时，磨削速度的提高导致磨削力（背向力和切削力）减小，使整个工艺系统变形减小，有利于提高工件的加工精度。

3．当磨削速比一定时，增加磨削速度，工件速度也相应增加，这样可以保证在加工精度不降低的情况下，使加工效率提高，这是采用高速磨削的原则。

4．工件速度和砂轮速度对工件表面温度的影响，一般来说，工件速度小于40m／min之时，工件表面温度随工件速度的增大而明显下降；工件速度大于40m／min时，工件表面温度受工件速度的影响不大，因此，高速磨削时，选择适当工件速度也是非常重要的。此外，高速磨削对机床提出下列要求：

①砂轮电动机功率要增大。速度提高一倍，功率也要相应增加一倍。

②主轴与轴承的间隙要增大0．04～0．05mm，可以较好地避免主轴轴承因发热而引起的“咬死”现象。

③提高机床各部件的刚性，减小因砂轮变速旋转时引起的振动。

④必须供给大量的冷却液。

二、无心磨削

无心外圆磨削是工件不定回转中心的磨削，其工作原理如图7－34所示。磨削时，工件置于砂轮和导轮之间的托板上，靠托板支撑，以工件自身外圆为定位基准，当砂轮以转速旋转，工件就有与砂轮相同的线速度回转的趋势，但由于受到导轮磨擦力对工件的制约作用，结果使工件以接近于导轮线速度（转速）回转。从而在砂轮和工件之间形成很大的速度差，据此产生磨削作用，改变导轮的转速，便可以调整工件的圆周进给速度。

图7－34　无心外圆磨削的加工示意图

为了加快成圆过程，工件的中心须高于导轮和砂轮的中心连线，一般，为工件直径，使工件与砂轮和导轮之间的接触点相对于工件中心不对称。从而使工件上某些凸起表面在多次转动中逐次磨圆。

无心外圆磨削有两种磨削方式，贯穿磨法，如图7－34（a）、（b）所示；切入磨法，如图7－34（c）所示。贯穿磨削时，将导轮在与砂轮轴平行的垂直平面内倾斜一个角度α（通常α为2°～6°，这时需将导轮的外圆表面修磨成双曲回转面以保证与工件呈线接触状态），这样就在工件轴线方向上产生了一个轴向力。当导轮以线速度旋转时，垂直方向的分速度带动工件回转，平行工件轴线方向的分力使工件作轴向进给运动，其速度就是fa，工件一面回转，一面沿轴向进给，就可以连续地进行纵向进给磨削。

切入磨削时，砂轮作横向切入进给运动磨削工件表面。这时导轮的轴线仅倾斜很小的角度，对工件有微小的轴向力作用，使它顶住定位挡板，得到可靠的轴向定位。

在无心外圆磨削过程中，由于工件靠自身轴线定位，因而磨削出来的工件尺寸精度与几何精度都比较高，表面粗糙度小。同时，加工过程中，工件不需要打中心孔，安装方便，可连续加工，如配备适当的自动装卸料机构，就易于实现自动化，生产效率高。由于工件夹在两个砂轮之间，不会因磨削力而被顶弯，有利于保证工件的直线性，尤其是对于细长轴类零件，优点更为突出。但无心外圆磨削调整费时，只适于大批大量生产。当工件外圆表面不连续或与其他表面有较高的同轴要求时，不适宜采用无心外圆磨削。

复习思考题

1．什么叫磨削？在磨床上能加工哪些表面？

2．简述外圆磨床的主要部件结构以及其功用。

3．影响砂轮特性主要有哪几个参数？

4．磨削加工中，大部分的切削热传递到了那个部分？（参考：工件、机床、砂轮还是切屑？）

5．什么是磨料？有哪几类？磨削陶瓷材料应选用哪种磨料？

6．什么是砂轮的硬度？为什么磨硬材料时应选较软的砂轮？

7．砂轮是如何标识的？一个砂轮的标志为P－150×50×65WA60M5V30m／s，请说出其特性。

8．磨削用量四要素是哪四个？分别如何计算？

9．磨削用量中对表面粗糙度影响最显著的因素是什么？

10．刚玉类磨料主要化学成分是什么？

11．磨削加工时工件材料的硬度和磨削力之间有怎样的关系？

12．砂轮静平衡使用的工具有哪些？

13．磨削加工有什么工艺特点？

14．什么叫磨粒的自砺作用？这种特点对于磨削加工有何影响？

15．平面磨削中工件如何装夹？什么叫周磨法？什么叫端磨法？各有何特点？

16．在万能外圆磨床上磨削外圆锥面有哪几种方法？各应用在何种场合？

17．外圆磨削有哪几种方法？各有什么特点？适用于哪些场合？

18．纵磨外圆时，零件和砂轮分别做哪些运动？

19．当采用纵磨法磨削内圆时，为了防止出现“喇叭口”，砂轮长度应如何调整？

20．与外圆磨削相比，内圆磨削有哪些工艺特点？

21．什么叫高速磨削，高速磨削过程中有什么特点？

22．试说明无心外圆磨的工作原理。