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高效磨削用砂轮地貌的优化设计研究

高效磨削用砂轮地貌的优化设计研究
高效磨削用砂轮地貌的优化设计研究

磨削砂轮的选择

砂轮的种类很多,并有各种形状和尺寸,由于砂轮的磨料、结合剂材料以及砂轮的制造工艺不同,各种砂轮就具有不同的工作性能。每一种砂轮根据其本身的特性,都有一定的适用范围。因此,磨削加工时,必须根据具体情况(如所磨工件的材料性质、热处理方法、工件形状、尺寸及加工形式和技术要求等),选用合适的砂轮。否则会因砂轮选择不当而直接影响加工精度、表面粗糙度及生产效率。下面列出砂轮选择的基本原则以供参考。 一、普通砂轮的选择 1. 磨料的选择磨料选择主要取决于工件材料及热处理方法。 a. 磨抗张强度高的材料时,选用韧性大的磨料。 b. 磨硬度低,延伸率大的材料时,选用较脆的磨料。 c. 磨硬度高的材料时,选用硬度更高的磨料。 d. 选用不易被加工材料发生化学反应的磨料。

最常用的磨料是棕刚玉(A)和白刚玉(WA),其次是黑碳化硅(C)和绿碳化硅(GC),其余常用的还有铬刚玉(PA)、单晶刚玉(SA)、微晶刚玉(MA)、锆刚玉(ZA)。 棕刚玉砂轮:棕刚玉的硬度高,韧性大,适宜磨削抗拉强度较高的金属,如碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等,这种磨料的磨削性能好,适应性广,常用于切除较大余量的粗磨,价格便宜,可以广泛使用。 白刚玉砂轮:白刚玉的硬度略高于棕刚玉,韧性则比棕刚玉低,在磨削时,磨粒容易碎裂,因此,磨削热量小,适宜制造精磨淬火钢、高碳钢、高速钢以及磨削薄壁零件用的砂轮,成本比棕刚玉高。 黑碳化硅砂轮:黑碳化硅性脆而锋利,硬度比白刚玉高,适于磨削机械强度较低的材料,如铸铁、黄铜、铝和耐火材料等。 绿碳化硅砂轮:绿碳化硅硬度脆性较黑碳化硅高,磨粒锋利,导热性好,适合于磨削硬质合金、光学玻璃、陶瓷等硬脆材料。 铬刚玉砂轮:适于磨削刀具,量具、仪表,螺纹等表面加工质量要求高的工件。

砂轮的种类与性能

一、砂轮的种类与性能 (一)、概况 砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂,经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同,砂轮的特性差别很大,因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。 (二)、砂轮的分类 砂轮种类繁多,按所用磨料可分为普通磨料(刚玉(Al2O3)和碳化硅等)砂轮和超硬磨料(金刚石和立方氮化硼)砂轮;按砂轮形状可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等;按结合剂可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。 (三)、砂轮的属性 砂轮是用磨料和结合剂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。 砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂、形状及尺寸等因素来决定,现分别介绍如下。 1、磨料及其选择 磨料是制造砂轮的主要原料,它担负着切削工作。因此,磨料必须锋利,并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的名称、代号、特性和用途见表1 。 表1 常用磨料

2、粒度及其选择 粒度指磨料颗粒的大小。粒度分磨粒与微粉两组。磨粒用筛选法分类,它的粒度号以筛网上一英寸长度内的孔眼数来表示。例如 60 # 粒度的的磨粒,说明能通过每英寸长有 60 个孔眼的筛网,而不能通过每英寸 70 个孔眼的筛网。120# 粒度说明能通过每英寸长有120 个孔眼的筛网。 对于颗粒尺寸小于40μm(微米,1毫米=1000微米)的磨料,称为微粉。微粉用显微测量法分类,它的粒度号以磨料的实际尺寸来表示( W )。各种粒度号的磨粒尺寸见表2 。 磨料粒度的选择,主要与加工表面粗糙度和生产率有关。粗磨时,磨削余量大,要求的表面粗糙度值较大,应选用较粗的磨粒。因为磨粒粗、气孔大,磨削深度较大,砂轮不易堵塞和发热。精磨时,余量较小,要求粗糙度值较低,可选取较细磨粒。一般来说,磨粒越细,磨削表面粗糙度越好。不同粒度砂轮的应用见表3 。 表3 不同粒度砂轮的使用范围 3、结合剂及其选择 结合剂的作用是将磨粒粘合在一起,使砂轮具有必要的形状和强度。 (1)、陶瓷结合剂(V):化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉,占90%,但性脆,不宜制成薄片,不宜高速,线速度一般为35m/s。

砂轮的硬度

砂轮的硬度:砂轮表面磨料在磨削力的作用下脱落的难易程度 选择砂轮硬度的原则:磨削软材料选择硬砂轮,硬材料软砂轮 高效磨削方法:高速磨削,强力磨削,砂带磨削 工件的加工方法:用找正法装夹工件、用夹具装夹工件。 夹具的主要组成部分:定位元件、夹紧装置、对刀元件、导引元件、其他装置、连接元件和连接表面、夹具体。 六点定位原理的定义:要是工件完全定位,就必须限制工件在空间的六个自由度,称为工件的“六点定位原理”。 完全定位的定义:分布的六个定位支承点,限制了工件全部六个自由度,称为工件的“完全定位”。 不完全定位的定义:工件在夹具中并非都需要完全定位,这种允许少于六点的定位称为工件的“不完全定位”。 过定位的定义:在加工中,若工件的某一个自由度同时被一个以上的定位支承点重复限制,则对这个自由度的限制会产生矛盾,这种情况被称为“过定位”或“重复定位”。 欠定位的定义:在加工中,如果工件的定位支承点数少于应限制的自由度数,必然导致达不到所要求的加工精度,这种工件定位点不足的情况,称为“欠定位。 基准的定义:所谓基准就是零件上用来确定点、线、面位置时,作为参考的其他的点、线、面。 产生定位误差的原因:一是由于定位基准与设计基准不重合,称为基准不重合误差(基准不符误差);二是由于定位副制造误差而引起定位基准的位移,称为基准位移误差。 夹紧装置的组成:力源装置、中间传力机构、夹紧元件 钻套的四种形式:固定钻套、可换钻套、快换钻套、特殊钻套。 刀具角度选择: 前角:对切削难易程度有较大关系,增大前角是刀刃变得锋利,使切削变得轻快,可以减少切削变形,减少切削力和切削功率,但增大前角 会使刀刃和刀尖强度下降,刀具散热体积减小,影响刀具寿命,前角的大小对工作表面粗糙度、刀具的排屑及断屑性能也有一定影响; 前角的选择:工件的强度和硬度较低时应选用较大的前角,反之取较小的前角;加工塑性材料(钢)时应选较大的前角;加工脆性材料时(如铁)时选较小的前角;刀具材料韧性好(如高速钢)可选较大的前角,反之选较小的前角;粗加工时,特别是断续切削时,应选较小的前角;精加工是选较大的前角。 后角:它主要减小后刀面的与工件的摩擦和后刀面的摩损,其大小对刀具耐用度和工件已加工表面质量影响很大; 后角选择:切削层公称厚度越大,刀具后角越小;工件材料越软、塑性越大,后角越大;工艺系统刚性较差时应适当减小后角,尺寸精度要求较高的刀具,选较小的后角。 主偏角和负偏角:两角对刀具耐用度有很大的影响,减小主偏角和负偏角可使刀尖角增大,刀尖强度提高,散热条件改善,使刀具耐用度提高;同时可将降低残留面积的高度,减小加工表面的粗糙度,增大主偏角可使切深抗力明显较小,进给抗力增大,有利于减小工艺系统 的弹性变形和振动。 刃倾角:主要影响刀头的强度和切屑的流动方向。 逆铣法:刀齿旋转方向和工件进给方向相反,由切屑层内切入,从待加工表面切 出,切屑厚度由小增至最大,刚切入时刀齿抬磨已加工表面,产生冷硬层,降低表面质量,但切削过程平稳切削分力使夹紧力增大; 顺铣:刀齿旋转方向和工件进给反方向响相同,切削厚度由小到大,切削分力压向工件,可

砂轮选用情况

平面磨床磨削砂轮的选择 砂轮磨具是磨削加工不可缺少的一种工具,砂轮选择合适与否,是影响磨削质量,磨削成本的重要条件。本公司生产一系列的平面磨床,需配置不同的砂轮来适应各种工件的平面加工。为方便用户及本公司设计、工艺人员选择,本文针对平面磨床磨削砂轮的选择,常用不同工件材料的砂轮选择进行汇总,以供大家使用参考(见附表)。 砂轮的种类很多,并有各种形状和尺寸,由于砂轮的磨料、结合剂材料以及砂轮的制造工艺不同,各种砂轮就具有不同的工作性能。每一种砂轮根据其本身的特性,都有一定的适用范围。因此,磨削加工时,必须根据具体情况(如所磨工件的材料性质、热处理方法、工件形状、尺寸及加工形式和技术要求等),选用合适的砂轮。否则会因砂轮选择不当而直接影响加工精度、表面粗糙度及生产效率。下面列出砂轮选择的基本原则以供参考。 一、普通砂轮的选择 1. 磨料的选择磨料选择主要取决于工件材料及热处理方法。 a. 磨抗张强度高的材料时,选用韧性大的磨料。 b. 磨硬度低,延伸率大的材料时,选用较脆的磨料。 c. 磨硬度高的材料时,选用硬度更高的磨料。 d. 选用不易被加工材料发生化学反应的磨料。 最常用的磨料是棕刚玉(A)和白刚玉(WA),其次是黑碳化硅(C)和绿碳化硅(GC),其余常用的还有铬刚玉(PA)、单晶刚玉(SA)、微晶刚玉(MA)、锆刚玉(ZA)。 棕刚玉砂轮:棕刚玉的硬度高,韧性大,适宜磨削抗拉强度较高的金属,如碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等,这种磨料的磨削性能好,适应性广,常用于切除较大余量的粗磨,价格便宜,可以广泛使用。 白刚玉砂轮:白刚玉的硬度略高于棕刚玉,韧性则比棕刚玉低,在磨削时,磨粒容易碎裂,因此,磨削热量小,适宜制造精磨淬火钢、高碳钢、高速钢以及磨削薄壁零件用的砂轮,成本比棕刚玉高。 黑碳化硅砂轮:黑碳化硅性脆而锋利,硬度比白刚玉高,适于磨削机械强度较低的材料,如铸铁、黄铜、铝和耐火材料等。 绿碳化硅砂轮:绿碳化硅硬度脆性较黑碳化硅高,磨粒锋利,导热性好,适合于磨削硬质合金、光学玻璃、陶瓷等硬脆材料。 铬刚玉砂轮:适于磨削刀具,量具、仪表,螺纹等表面加工质量要求高的工件。

磨削不锈钢时怎样选择砂轮

1.磨料:白刚玉具有较好的切削性能和字锐性,适于磨削马氏体及马氏体+铁素体不锈钢;单晶刚玉磨料适用于奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢;微晶钢玉磨料是由许多微小的晶体组成的,强度高、韧性和自锐性好,其自锐的特点是沿微晶的缝隙碎列,从而获得微韧性和微刃高等性,可以减少烧伤、拉毛等现象,并可以降低磨削表面粗糙度,适于磨削各种不锈钢;立方氮化硼磨料的硬度很高,热稳定性好,化学惰性高,在1300℃~1500℃不氧化,磨粒的刃尖不易变钝,产生磨削热也少,适用于磨削各种不锈钢,为了减少粘附现象,也可采用碳化硅和人造金刚石为磨料的砂轮。 2.粒度:磨削不锈钢时,一般采用36号、46号、60号中等粒度的砂轮为宜,其中粗磨时,采用36号、46号粒度,精磨用60号粒度。为了同时适用于粗磨和精磨,则采用46号和60号粒度。 3.结合剂:磨削不锈钢要求砂轮具有较高的强度,以便承受较大的冲击载荷。陶瓷结合剂耐热、抗腐蚀,用它制作的砂轮能很好的保持切削性能,不怕潮湿,具有多孔性,适合于制作磨削不锈钢砂轮的结合剂。磨削耐浓硝酸不锈钢等材料内孔时,可采用树脂结合剂制造砂轮。 4.硬度;应选用硬度较低的砂轮,以提高自锐性,一般选用G~N硬度的砂轮,其中以K~L使用最为普遍,使用微晶刚玉作磨料的内圆磨砂轮,则以J为宜。 5.组织:为了避免磨削过程中砂轮堵塞,砂轮组织应选用较疏松的,一般选用5~8号较为合适。 十四、磨削不锈钢时怎样选择磨削用量 陶瓷结合剂砂轮的速度为30~35m/s;树脂结合剂的砂轮速度为35~50m/s。当发现表面烧伤时,应将砂轮速度降至16~20m/s。 工件速度:当工件直径小于50mm时,n=120~150r/min;大于50mm时,n=40~80r/min.用砂轮外圆进行平面精磨时,工作台远动速度一般为15~20m/min,粗磨时为5~50 m/min。磨削深度和横向进给量大时取最小值。粗磨深度为~,精磨深度为。修整砂轮后应减小磨削深度。 外圆磨削时纵向进给量,粗磨时为(~)Bmm/r,精磨时为(~)Bmm/r ;内圆磨削时纵向进给量,粗磨时为(~)Bmm/r,精磨时为(~)Bmm/r ;砂轮

砂轮选择

砂轮的特性与选择 砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂,经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同,砂轮的特性差别很大,因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、力度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。 (1)磨料 磨料是砂轮的主要组成部分,它具有很高的硬度、耐磨性、耐热性和一定的韧性,以承受磨削时的切削热和切削力,同时还应具备锋利的尖角,以利磨削金属。常用磨料代号、特点及应用范围简表6.6 表6.6 常用磨料代号、特性及适用范围 (2)粒度 粒度是指磨料颗粒尺寸的大小。粒度分为磨粒和微粉两类。对于颗粒尺寸大于40 μ m 的磨料,称为磨粒。用筛选法分级,粒度号以磨粒通过的筛网上每英寸长度内的孔眼数来表示。如60 # 的磨粒表示其大小刚好能通过每英寸长度上有60孔眼的筛网。对于颗粒尺寸

小于40 μ m的磨料,称为微粉。用显微测量法分级,用W和后面的数字表示粒度号,其W后的数值代表微粉的实际尺寸。如W20表示微粉的实际尺寸为20 μ m。 砂轮的力度对磨削表面的粗糙度和磨削效率影响很大。磨粒粗,磨削深度大,生产率高,但表面粗糙度值大。反之,则磨削深度均匀,表面粗糙度值小。所以粗磨时,一般选粗粒度,精磨时选细粒度。磨软金属时,多选用粗磨粒,磨削脆而硬材料时,则选用较细的磨粒。粒度的选用见表6.7。 表6.7 磨料粒度的选用 (3)结合剂 结合剂是把磨粒粘结在一起组成磨具的材料。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性极耐腐蚀性,主要取决于结合剂的种类和性质。常用结合剂的种类、性能及适用范围见表6.8。 表6.8常用结合剂的种类、性能及适用范围 (4)硬度 砂轮硬度是指砂轮工作时,磨粒在外力作用下脱落的难易程度。砂轮硬,表示磨粒难以脱落;砂轮软,表示砂轮容易脱落。砂轮的硬度等级见表6.9。 表6.9 砂轮的硬度等级及代号

解读砂轮在磨削加工中的堵塞现象

解读砂轮在磨削加工中的堵塞现象 磨削加工是一种历史悠久、应用广泛的金属切削方法。在国内,目前主要应用在传统刀具难以切削的硬质材料以及精度、表面质量要求高的零件的加工。随着大量新材料的出现和应用以及科学技术发展所带来的对零件精度、质量的新要求,磨削加工应用的增长幅度远超过其他传统加工方法。在国外,磨削加工已广泛地应用在毛坯直接加工,在很多方面取代了传统的切削方法,磨床的数量也达到机床总数的60%左右。磨削加工中,不仅磨粒的尺寸、形状和分布对加工起着重要作用,往往在加工韧性金属时,出现砂轮的急剧堵塞钝化,导致砂轮寿命过早结束,要避免砂轮堵塞钝化和由此产生的不利影响,研究砂轮的堵塞机理、过程十分有必要。 一、磨屑的形成 磨削过程是一个复杂的多因素、多变量共同作用的过程,其目的是通过切除一定量的工件材料获得较高表面质量和精度。砂轮是一个由磨料、结合剂经压坯、干燥、烧结而成的疏松体,其中的单个磨粒就是一把微小的切削刃,有很大的负前角和刃口钝圆半径。高速运动的磨粒经过滑擦、耕犁后切入工件。切削层材料有明显的沿剪切面滑移后形成的短而薄的切屑,这些磨屑在磨削区内被加热到很高的温度(如中碳钢材料可达到1200K以上),然后被氧化和熔化,随后固化成微粒球体,在球体面上还有某些叉枝,这种球状磨屑是一种主要磨屑形式。磨削不锈钢时,通过扫描电子显微镜,发现大量球状磨屑,当然还伴随着带状、节状磨屑以及灰烬,这些磨屑有不少部分将会填充到砂轮气孔中,依附在磨料的四周,引起砂轮的堵塞,导致磨削精度下降,烧伤工件,缩短砂轮寿命。由于陶瓷结合剂的把持性比较好,很好的过度了磨料层和路基的粘合力,陶瓷结合剂金刚石砂轮在湿磨的情况下磨屑堵塞出现的概率很小。在今天的机械加工中陶瓷结合剂金刚石扮演着重要的角色。胜创超硬材料推荐您使用陶瓷结合剂金刚石刀磨砂轮、陶瓷金刚石磨钻石砂轮和粗磨金刚石复合片用的陶瓷结合剂金刚石砂轮。 二、砂轮堵塞的类型和机理 砂轮堵塞的类型有嵌入型、依附型、粘着型、混合型。 嵌入型堵塞是磨屑嵌在砂轮工作表面气孔处的堵塞状态。依附型堵塞是磨粒靠暂时的力量依附在磨粒切削刃的后刀面上的一种堵塞状况。粘着型堵塞是指磨削熔化后粘附在磨粒凸出切削刃的四周或粘结剂上。混合型堵塞是以上三种类型在某一微小部位的集合或层集。 嵌入型和依附型堵塞的机理 嵌入型和依附型堵塞属于磨屑机械性地填充在砂轮空隙中产生的堵塞现象。填充的动力来自两个方面,一个是外来的,一个是内在的,涉及到物理、电、热等方面的因素。 外来因素:磨削加工有一个很重要的特点,径向磨削分力Fy大于切向分力Fz,Fy/Fz≥2~10,工件材料愈硬,塑性愈小,Fy/Fz比值愈大,这样磨削区的磨屑在强大的正压力作用下,被机械地挤进砂轮表面的空隙里。从微观上分析,磨屑是沿磨粒前面滑出,磨粒前面的局部区域堆积着数层磨

砂轮使用的选择

砂轮的选择 砂轮对磨削加工过程影响是多方面的,其中包括生产效率、表面质量以及加工精度等。 选择砂轮必须考虑的因素如下: 1、工件材料的物理机械性能(强度、硬度、韧性、导热性等) 2、工件的热处理方法(调质、淬火、氮化等) 3、对磨削光洁度和精度的要求 4、工件的形状和尺寸(成型面、曲面、长度、厚度等) 5、工件的形状和尺寸(成型面、曲面、长度、厚度等) 6磨削方式(外圆、内圆或平面磨削、开槽、切断等) 此外,磨削用量、冷却状况、磨床状况、修整砂轮方法、生产力、类型以及操作者的熟练程度等,都对选择砂轮的特性有一定影响 由于影响选择砂轮的因素非常复杂,要提出各种加工条件都可适用的具体方法,显然是不可能的,所以下面只提出一些选择砂轮的基本原则,供参考。为了方便起见,下面仍按砂轮的各个特性介绍其选用原则。 一、磨料的选择 磨料的选择与被磨工件的材料及其热处理方法有关磨料的特点及其适用范围

硬度的选择 砂轮硬度的选择,决定于许多因素,其中主要的有被磨工件材料、磨削方式和性质等。选择的主要原则如下:1、工件材料硬度高,磨料容易磨钝,为了使磨钝的磨粒能及时脱落,应选择较软的砂轮;反之,,工件材料软,磨粒不易磨钝,为了从分利用磨粒的切削能力,砂轮应较硬些。但是磨削很软很韧的材料时,如铜、铝、韧性黄铜、软钢等,为了避免砂轮堵塞,砂轮的硬度也应软一些。磨削硬度很 高的材料(硬质合金除外),砂轮的硬度也不能太低,否则磨粒过分容易脱落,切削能力降低,且光洁度也不易保证。 通常磨削淬过火的碳素钢、合金钢、高速钢可选用硬度R2~ZR1磨未淬火钢可用硬度ZR1~ZR2 2、磨削容易烧伤、变形的弓箭,如导热性差的工件、薄壁薄片工件等,应选用较软的砂轮。 3、砂轮与工件接触面积较大时,因发热量多,冷却条件差,为了避免工件烧伤或变形,应当用较软的砂轮。例如内圆磨削、平面磨削比外圆磨削的接触面积大,用砂轮端面磨平面比用砂轮圆周面磨平面的接触面积大,所以选用砂轮硬度时应有所区别。 4、精磨时的硬度应比粗磨时的硬度适当高一些。成型磨削以及磨削具有圆角的轴颈(如发动机曲轴等),为了较好地保持砂轮外形轮廓,应该用较硬的砂轮。 5、磨削断续表面,如花键轴、有键槽的外圆等,由于有撞击作用而使磨粒较易脱落,所以硬度应高一些。 6砂轮线速度低,工件线速度高或纵向进给量大时,磨粒受力较大,应当用较硬的砂轮,以避免过早脱落。 7、干磨应比湿磨的砂轮选得稍软些,以减少发热量。 三、粒度的选择 粒度的选择主要与加工精度、光洁度要求有关,选择原则如下: 1、精磨时工件表面光洁度和精度要求高,应选择粒度较细的砂轮。反之,粗磨时磨削余量大,对 表面质量要求公不高,而磨削效率应尽量提高,所以应选用粒度较粗的砂轮。对于外圆磨削,在通 常情况下,30#~36#勺磨粒可达^ 5?V6的光洁度,46#?6 0#可达▽??▽ 9,80#?120#可达^ 9 以上的光洁度。 2、砂轮和工件的接触面积大,粒度应粗一些,以减少发热量。举如用端面磨削平面的砂轮粒度应比用圆周磨削平面的砂轮粒度较粗些。 3、磨削导热性差的材料或容易发热变形和烧伤的工件时,粒度应较粗些。 4、磨韧性金属和软金属(如黄铜、紫铜、软青铜等)时,砂轮易被堵塞,应选用粒度较粗的砂轮;相反,磨硬度高的工件材料(硬质合金除外)应当用粒度较细的砂轮。 结合剂的选择主要与磨削方式。加工表面质量要求有关,选择的基本原则如下: 1、在绝大多数磨削工序中,如内圆、外圆、平面、齿轮、螺纹磨削以及刃磨刀具等,一般都采用陶瓷结合剂砂

砂轮的种类与性能特点【秒懂】

砂轮的种类与性能特点 内容来源网络,由深圳机械展收集整理! 更多数控刀具、磨具、砂轮、磨床展示,就在深圳机械展。 砂轮是磨削的主要工具,它是由磨料和结合剂构成的多孔物体。其中磨料、结合剂和孔隙是砂轮的三个基本组成要素。随着磨料、结合剂及砂轮制造工艺等的不同,砂轮特性可能差别很大,对磨削加工的精度、粗糙度和生产效率有着重要的影响。因此,必须根据具体条件选用合适的砂轮。 砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂、形状及尺寸等因素来决定,现分别介绍如下。(1 )磨料及其选择磨料是制造砂轮的主要原料,它担负着切削工作。因此,磨料必须锋利,并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的名称、代号、特性和用途见表1 。 表1 常用磨料

注:括号内的代号是旧标准代号。 (2 )粒度及其选择 粒度指磨料颗料的大小。粒度分磨粒与微粉两组。磨粒用筛选法分类,它的粒度号以筛网上一英寸长度内的孔眼数来表示。例如60 # 粒度的的磨粒,说明能通过每英寸长有60 个孔眼的筛网,而不能通过每英寸70 个孔眼的筛网。微粉用显微测量法分类,它的粒度号以磨料的实际尺寸来表示(W )。

各种粒度号的磨粒尺寸见表2 。 注:比14 # 粗的磨粒及比W3.5 细的微粉很少使用,表中未列出。 磨料粒度的选择,主要与加工表面粗糙度和生产率有关。 粗磨时,磨削余量大,要求的表面粗糙度值较大,应选用较粗的磨粒。因为磨粒粗、气孔大,磨削深度可较大,砂轮不易堵塞和发热。精磨时,余量较小,要求粗糙度值较低,可选取较细磨粒。一般来说,磨粒愈细,磨削表面粗糙度愈好。 表3 不同粒度砂轮的使用范围

(3 )结合剂及其选择砂轮中用以粘结磨料的物质称结合剂。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力主要决定于结合剂的性能。常用的结合剂种类、性能及用途见表4 。

表面结构化砂轮磨削加工技术研究进展

第48卷一第7期2016年7月一 哈一尔一滨一工一业一大一学一学一报 JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY 一 Vol 48No 7Jul.2016 一一一一一一 doi:10.11918/j.issn.0367?6234.2016.07.001 表面结构化砂轮磨削加工技术研究进展 郭一兵1,金钱余1,赵清亮1,吴明涛1,曾昭奇2 (1.哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨150001;2.北京控制工程研究所,北京100091) 摘一要:针对表面结构化砂轮的磨削加工研究现状,系统介绍了砂轮磨粒有序排布二磨粒几何参数控制二砂轮结构设计二机械或激光修整砂轮等表面结构化方法,分析了表面结构化磨削工具的加工机理及其对加工表面质量的影响规律.阐述表面结构化砂轮磨削加工规则纹理表面的原理,并介绍了运用表面结构化砂轮磨削规则表面纹理的不同方法.论述了表面结构化砂轮磨削在特定材料加工领域的应用前景,对表面结构化砂轮制造技术的发展方向进行了展望.关键词:表面结构化砂轮;磨削加工;磨粒有序排布;几何参数可控;沟槽结构化砂轮;规则纹理表面中图分类号:TG580.61 文献标志码:A 文章编号:0367-6234(2016)07-0001-13 Researchprogressofgrindingtechnologywithsurfacestructuredwheels GUOBing1,JINQianyu1,ZHAOQingliang1,WUMingtao1,ZENGZhaoqi2 (1.SchoolofMechatronicsEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China; 2.BeijingInstituteofControlEngineering,Beijing100091,China) Abstract:Basedonpresentresearchstatusofgrindingwithsurfacestructuredwheels,differentmethodsofstructuringwheelsurface,includingwheelswithdefinedgrainpattern,precisecontrollinggraingeometries,innovativegrindingwheelstructuredesignandstructuringconventionalgrindingwheelsthroughparticularmechanicalorlaserdressingmethodareintroduced,andthemachiningmechanismandtheinfluenceofgrindingwithsurfacestructuredwheelsonthequalityofmachinedsurfaceareanalyzed.Themechanismofmachiningregulartexturesurfacebysurfacestructuredwheelsisstated,simultaneouslythedifferentmethodsofobtainingregulartexturesurfacearepresented.Moreover,theapplicationprospectinthefieldofspecialmaterialmachiningbysurfacestructuredwheelisdiscussed,thedevelopmentdirectionsofgrindingwheelsurfacestructuredtechnologyarefurtherforecasted. Keywords:surfacestructuredwheels;grindingprocessing;definedgrainpattern;precisecontrolledgraingeometries;groovingstructuredwheels;regulartexturesurface收稿日期:2015-11-20 基金项目:国家自然科学基金(51405108); 中国博士后科学基金(2015T80337) 作者简介:郭一兵(1983 ),男,讲师,硕士生导师; 赵清亮(1968 ),男,教授,博士生导师,德国亚历山大四冯四洪堡学者,新世纪优秀人才 通信作者:赵清亮,zhaoqingliang@hit.edu.cn 一一高强度钢二钛合金等塑性难加工材料及碳化硅二光学玻璃等硬脆难加工材料在航空二航天二光学元件制造等领域应用广泛,磨削加工是这些难加工材料主要的加工方法,在磨削加工过程中存在磨削力大二磨削亚表层损伤大二磨削温度高二磨削工具磨损快二加工效率低等问题[1-3],表面结构化砂轮磨削加工是应对这些问题的重要研究方向之一. 表面结构化砂轮磨削加工是在磨削工具制造或 修整过程中对表面微观或宏观形貌进行控制,获得规则的磨粒排布或沟槽结构,以改善磨削加工工艺性能或磨削加工规则纹理表面等.目前,砂轮表面结构化方法主要分为两类:一类是基于砂轮制造过程的结构化方法,即在制造过程中通过磨粒有序排布[4-20]二磨粒几何参数精确控制[21-27]二砂轮表面结构设计[28-31]等实现结构化;另一类是对现有砂轮运用特殊修整方法进行后期表面结构化[32-45],如在砂轮表面运用机械修整或激光去除等方法进行沟槽结 构化等. 自2000年起,瑞士二德国等国家部分学者开始运用计算机仿真及实验方法研究磨粒有序排布对磨削加工的影响,并应用于塑性难加工材料磨削加工.2009年,英国Axinte等[24-26],运用激光加工在CVD

砂轮使用的选择

砂轮使用的选择

砂轮的选择 砂轮对磨削加工过程影响是多方面的,其中包括生产效率、表面质量以及加工精度等。 选择砂轮必须考虑的因素如下: 1、工件材料的物理机械性能(强度、硬度、韧性、导热性等) 2、工件的热处理方法(调质、淬火、氮化等) 3、对磨削光洁度和精度的要求 4、工件的形状和尺寸(成型面、曲面、长度、厚度等) 5、工件的形状和尺寸(成型面、曲面、长度、厚度等) 6、磨削方式(外圆、内圆或平面磨削、开槽、切断等) 此外,磨削用量、冷却状况、磨床状况、修整砂轮方法、生产力、类型以及操作者的熟练程度等,都对选择砂轮的特性有一定影响 由于影响选择砂轮的因素非常复杂,要提出各种加工条件都可适用的具体方法,显然是不可能的,所以下面只提出一些选择砂轮的基本原则,供参考。为了方便起见,下面仍按砂轮的各个特性介绍其选用原则。 一、磨料的选择 磨料的选择与被磨工件的材料及其热处理方法有关 磨料的特点及其适用范围

二、硬度的选择 砂轮硬度的选择,决定于许多因素,其中主要的有被磨工件材料、磨削方式和性质等。选择的主要原则如下: 1、工件材料硬度高,磨料容易磨钝,为了使磨钝的磨粒能及时脱落,应选择较软的砂轮;反之,,工件材料软,磨粒不易磨钝,为了从分利用磨粒的切削能力,砂轮应较硬些。但是磨削很软很韧的材料时,如铜、铝、韧性黄铜、软钢等,为了避免砂轮堵塞,砂轮的硬度也应软一些。磨削硬度很高的材料(硬质合金除外),砂轮的硬度也不能太低,否则磨粒过分容易脱落,切削能力降低,且光洁度也不易保证。 通常磨削淬过火的碳素钢、合金钢、高速钢可选用硬度R2~ZR1,磨未淬火钢可用硬度ZR1~ZR2。 2、磨削容易烧伤、变形的弓箭,如导热性差的工件、薄壁薄片工件等,应选用较软的砂轮。 3、砂轮与工件接触面积较大时,因发热量多,冷却条件差,为了避免工件烧伤或变形,应当用较软的砂轮。 例如内圆磨削、平面磨削比外圆磨削的接触面积大,用砂轮端面磨平面比用砂轮圆周面磨平面的接触面积大,所以选用砂轮硬度时应有所区别。 4、精磨时的硬度应比粗磨时的硬度适当高一些。成型磨削以及磨削具有圆角的轴颈(如发动机曲轴等),为了较好地保持砂轮外形轮廓,应该用较硬的砂轮。

砂轮特性及磨削原理

砂轮 一砂轮的特性参数及其选择 砂轮是由磨料和结合剂经压坯、焙烧而制成的多孔体。砂轮是由磨料、结合剂和气孔所组成。它的特性是由磨料、粒度、结合剂、硬度和组织五个参数所决定。 1.磨料 常用磨料可分为刚玉系、碳化物系和超硬磨料系三类。 2.粒度 粒度是指磨料颗粒大小.磨料颗粒大小通常分为磨粒和微粉两大类。 3.结合剂 把磨粒粘结在一起组成磨具的材料称为结合剂,它的性能决定了砂轮的强度、耐冲击性、耐腐蚀性和耐热性。 4.硬度 砂轮硬度是指在磨削力作用下,磨粒从砂轮表面脱落的难易程度。砂轮硬,表示磨粒较难脱落;砂轮软,磨粒容易脱落。砂轮的硬度主要由结合剂的粘结强度决定,与磨粒本身的硬度无关。 5.组织 砂轮的组织是表示磨粒、结合剂和气孔三者体积的比例关系。根据磨粒在砂轮总体积中占有的百分数,将砂轮组织分为紧密、中等和疏松三大类。

砂轮特性,代号和适用范围

二.砂轮外形及尺寸 砂轮的形状根据被磨削表面的几何形状和尺寸选择,砂轮的外形及尺寸选择由磨床的规格决定。在生产中通常将砂轮的形状尺寸和特性标注在砂轮端面上,其顺序依次为:形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、线速度。其中尺寸一般是指外径*厚度*内径。 三人造金刚石砂轮与立方氮化硼砂轮 砂轮的修整 一.砂轮磨损与失去磨削性能的形式 1,磨粒的磨耗磨损 在磨削过程中,在高温高压的作用下,磨粒发生塑性流动和化学反应。 然后,在强烈的机械摩擦作用下,被磨平变钝。 2,磨粒的破碎磨损 磨粒在磨削过程中,瞬间升至高温,又在切削液的作用下骤冷。这样经受多次反复速热骤冷,使磨粒表面形成很大热应力,从而使磨粒因热疲劳沿某个面破碎。 3,磨粒的脱粒磨损 在磨削过程中,随着磨削温度的升高,结合剂强度相应下降。当磨削力超过结合剂强度时,沿结合剂某断面破碎,使整个磨粒从砂轮上脱落不均匀,使砂轮轮廓失真。

砂轮硬度及砂轮硬度的选择

砂轮硬度及砂轮硬度的选择 砂轮磨具的硬度是反映磨粒在磨削力的作用下,从砂轮表面上脱落的难易程度。砂轮硬度用软硬表示,砂轮的硬度不同于磨粒的硬度。 砂轮选用的时候,要注意硬度适当,如果太硬,磨钝了的磨粒不及时脱落,会产生大量热量,烧伤工件;砂轮太软,则会使磨粒脱落过快而不能充分发挥作用。 [选择砂轮硬度的原则] 1.工件越硬,砂轮越软。 2.砂轮与工件接触面越大,砂轮选择越软。 3.精磨和成型磨削时应选择较硬的砂轮,以保持砂轮必要的形状精度。 4.砂轮硬度选择与粒度大小的关系:粒度越大的砂轮,为避免砂轮被磨屑阻塞,一般要选择较软的砂轮。 5.工件材料:磨有色金属、橡胶、树脂等较软材料时,应选用较软的砂轮。 砂轮选择及诺顿砂轮介绍 -------------------------------------------------------------------------------- 砂轮选择在磨削中的重要性 磨削加工一般作为工件加工的终工序,其任务就是要保证产品零件能达到图纸上所要求的精度和表面质量。磨削表面粗糙度与零件精度有密切关系,一定的精度应有相应的表面粗糙度。一般情况下,对尺寸要进行有效的控制,则粗糙度Ra值应不超过尺寸公差的八分之一,磨削表面粗糙度对零件使用性能的影响是:表面粗糙度值越小,则零件的耐磨性,耐蚀性,耐疲劳性越好。反之则相反。因此,在磨削加工中,必须注意降低表面粗糙度。影响磨削加工表面粗糙度的主要工艺因素中砂轮粒度对其有显著影响,砂轮粒度越细,同时参与磨削的磨粒就越多,则磨削表面粗糙度就越低。一般磨削时取46~80号粒度的砂轮,精磨时应选用150~240号粒度的砂轮,镜面磨削时应选用W10~W7粒度的树脂石墨砂轮,可获得较好的工件表面粗糙度。 近年来随着新技术的开发应用,高精度磨削技术的发展,使磨削尺寸达到0.1~0.3μm,表面粗糙度达到0.2~0.05μm,磨削表面变质层和残留应力均甚小,明显提高的加工质量。成形磨削,特别是高精度的成形磨削,经常是生活中的关键问题。成形磨削有两个难题:一是砂轮质量,主要是砂轮必须同时具有良好的自砺性和形廓保持性,而这二者往往是有矛盾的。二是砂轮修整技术,即高效、经济的获得所要求的砂轮形廓和锐度。因而为了提高磨削的效率和精度,特别是对于难加工材料的高效精加工,高效和强力磨削采用了CBN砂轮,使得强力磨突破传统磨削的限制,生产率成倍提高,有些零件的毛坯不需要经过粗加工,可直接磨削成为成品,这不仅提高了加工效率,同时还提高了加工质量。如SG磨料。它是一种新颖的陶瓷氧化铝磨料,以纯刚玉为原料,将其在水中与氧化镁之类媒介结合,产生块状胶凝物,干燥之后形成脆性物体。再将其碾碎至所需粒度,在1300℃到1400℃到温度下烧结而

砂轮磨削现状

我国金属砂带磨床生产的现状分析 早在上世纪七十年代末开始就可从杂志中不断看到有关推荐砂带磨削这项新工艺的文章,到九十年代更见到“美国砂带磨床与砂轮磨床的产值比已达到49:51”的报道。这些文章和数字反映了砂带磨削技术进步的迅猛态势,确实对我国砂带磨削事业的发展树立了美好远景,激发了工程技术方面仁人志士对新技术追求的热情,纷纷投身这项事业的研究和开发。在上世纪80年代初到90年代我国一度出现砂带磨削研究热潮,国内许多研究机构,大专院校和大型工矿企业都立项从事砂带磨削技术的推广和开发。 30年前,由于我国涂附磨具行业尚属发展起步阶段,砂带磨床更处研发试验过程,还无从谈起在机床业界的地位问题。当2009年磨料行业的产值统计结果显示涂附磨具年产值占磨料磨具行业总产值的比重已达23.1%,而同期固结磨具的比重为8.9%,超硬材料制品为13.9%。表明涂附磨具在我国应用已取得相当大的发展。此时对我国金属砂带磨床发展现状作一评估就具备了基础。评估的目的是为进一步推动涂附磨具在高技术领域方面应用的发展。为此笔者通过网络检索方式,从收集金属砂带磨床生产企业的名录着手,再通过各企业的网页资料来进一步了解具体情况,由此对我国金属砂带磨床生产的现状作一浅析,具体归结如下。 1、生产企业数量有所增加 此次通过Google和Baidu两搜索引擎,以及阿里巴巴网站收集到我国生产金属加工用砂带磨床的企业共66 家(具体见附件)。统计中未将生产手持便携式电动砂磨机具的企业列入本次统计的考虑范畴。尽管笔者以为砂带机也不应作为“机床”考虑,因为顾名思义,“机床”是将工件放在其上进行加工的机械,它不但必须具有切削工具的动力头,同时也应具有控制工具和工件相对运动关系的传动机构,由此来保证工件获得要求的形状和尺寸精度;砂带机是手持工件进行打磨的机械,缺少的正是后者;可是在GB/T15375-1994《金属切削机床型号编制方法》国家标准中仍将砂轮机和砂带机均归入机床的范畴加以考虑,所以统计中也包含有生产固定式砂带机的厂家。 进一步分析可见,这66家企业中以生产砂带磨床和砂带机为主营业务的企业仅25家,占38%;其余为兼产企业。以生产砂带机为主的企业有29家,占44%;砂带磨床生产企业中包括上海机床厂、杭州机床厂和北京第二机床厂等3家我国的着名砂轮磨床生产企业,除这3家外,其余均属中小规模企业,而且小型居多。需要指出上述3家着名企业的经营发展重点仍放在砂轮磨床的开发上,砂带磨床在其产品目录中仅是凤毛麟角 砂带磨床生产企业分布于12个直辖市和省区,以江苏、山东、广东和浙江为多,占总数的82%。由于调查仅限于网上建有网页的企业,所以应该说实际数量估计将比此数值要大,一般来说如今未建网页的企业规模都较小。总的看来,金属砂带磨床企业的数量虽相对木工宽带砂光机有72家企业的数量为少,但相比上世纪八十年代仅5-6家的数量也确实有了很大发展。再说,据1985年大连铁道学院邓恩同先生编译的文章中介绍,当时“美国大约有55家公司提供砂带磨削机,大约有20家公司主要制造砂带磨床”;因此单纯从企业数量上比较似乎我国砂带磨床如今的生产规模也接近于30年前美国的水平;又据中国机床工具工业协会磨床分会公布的成员数量也是55家;可是这并不意味我国当前砂带和砂轮磨床

磨削过程残余应力

1 磨削表面残余应力的形成机理 塑性凸出效应的影响 磨削时,由于磨粒切刃具有大的负前角,变形区的塑性变形非常严重,在磨粒刃尖前方区域将形成复杂的应力状态。在磨粒切刃刚走过的表面部分上,沿表面方向出现塑性收缩、而在表面的垂直方向出现拉伸塑性变形——这就是塑性凸出效应,结果磨削表面出现残余拉应力。 挤光作用的影响 在切削加工过程中,刀具和工件之间会产生作用力。垂直于被加工表面的作用力和由此产生的摩擦力一起对被加工表面产生挤光作用。当刀刃不锋利或切削条件恶劣时,挤光作用的影响更为明显,挤光作用会使零件表面产生残余压应力。 热应力的影响 磨削时,磨削表面层在磨削热的作用下产生热膨胀,而此时基体温度较低,磨削表面层的热膨胀受到基体的限制而产生压缩应力。当表面层的温度超过材料的弹性变形所允许的温度时,表面层的温度下降至与基体温度一致时,表面层产生残余拉应力。 磨削液冷却效应 磨削过程中,由于磨削液的使用,磨削表面层在冷却过程中会产生一个降温梯度,它与热应力的影响刚好相反,它可减缓由热应力造成的表面残余拉应力。 磨削过程中,除了上述影响残余应力的因素外,还有表面层的二次淬火及表层的回火现象。 2 磨削表面残余应力数学模型的建立 通过上述分析可知,影响磨削表面残余应力的主要因素可归纳为:磨削力、磨削温度和磨削液的冷却性。力和温度是磨削过程中产生的两种磨削现象,直接对残余应力产生影响;而磨削液对残余应力的影响,一方面是通过表面的降温过程直接产生的,另一方面是通过对力和温度的影响间接产生的。本文试图通过对力和温度的试验数据,以及磨削表面二维残余应力

测试数据的数学处理,给出一种反映力、温度和磨削液的冷却性能与表面残余应力关系的数学模型。数学模型中应包括上述影响磨削表面残余应力的因素,即 σRT=σF+σR+σL 式中:σRT——磨削表面残余应力 σF——磨削力的影响 σR——磨削温度的影响 σL——磨削液冷却性能的影响 1) 磨削力与残余应力关系的数学模型 首先依据图1所示的模型来分析残余应力与塑性变形之间的关系。图1a为自由状态下的两个弹簧,图1b为两个弹簧被放入刚性板之间的状态。根据平衡条件可得出 N=k1k2(l1-l2)/(k1+k2) 式中:N——两个弹簧被放入刚性板后弹簧的内力 l1、l2——两个弹簧在自由状态下的长度 k1、k2——两个弹簧的弹性系数 l1-l2可看作是本文意义上的塑性变形。从上式中可得出,内力与塑性变形呈正比,即残余应力与塑性变形呈正比。 图1 残余应力与塑性变形关系模型 图2为应力σ与应变ε关系的简化模型。从图中可知 εB=(σB-σS)/E1+εSε'A=εB/E

砂轮选择及诺顿砂轮介绍

砂轮选择及诺顿砂轮介绍 砂轮选择在磨削中的重要性 磨削加工一般作为工件加工的终工序,其任务就是要保证产品零件能达到图纸上所要求的精度和表面质量。磨削表面粗糙度与零件精度有密切关系,一定的精度应有相应的表面粗糙度。一般情况下,对尺寸要进行有效的控制,则粗糙度Ra值应不超过尺寸公差的八分之一,磨削表面粗糙度对零件使用性能的影响是:表面粗糙度值越小,则零件的耐磨性,耐蚀性,耐疲劳性越好。反之则相反。因此,在磨削加工中,必须注意降低表面粗糙度。影响磨削加工表面粗糙度的主要工艺因素中砂轮粒度对其有显著影响,砂轮粒度越细,同时参与磨削的磨粒就越多,则磨削表面粗糙度就越低。一般磨削时取46~80号粒度的砂轮,精磨时应选用150~240号粒度的砂轮,镜面磨削时应选用W10~W7粒度的树脂石墨砂轮,可获得较好的工件表面粗糙度。 近年来随着新技术的开发应用,高精度磨削技术的发展,使磨削尺寸达到0.1~0.3μm,表面粗糙度达到0.2~0.05μm,磨削表面变质层和残留应力均甚小,明显提高的加工质量。成形磨削,特别是高精度的成形磨削,经常是生活中的关键问题。成形磨削有两个难题:一是砂轮质量,主要是砂轮必须同时具有良好的自砺性和形廓保持性,而这二者往往是有矛盾的。二是砂轮修整技术,即高效、经济的获得所要求的砂轮形廓和锐度。因而为了提高磨削的效率和精度,特别是对于难加工材料的高效精加工,高效和强力磨削采用了CBN砂轮,使得强力磨突破传统磨削的限制,生产率成倍提高,有些零件的毛坯不需要经过粗加工,可直接磨削成为成品,这不仅提高了加工效率,同时还提高了加工质量。如SG磨料。它是一种新颖的陶瓷氧化铝磨料,以纯刚玉为原料,将其在水中与氧化镁之类媒介结合,产生块状胶凝物,干燥之后形成脆性物体。再将其碾碎至所需粒度,在1300℃到1400℃到温度下烧结而成。其硬度大大高于普通氧化铝,且韧性好,因此可以在较高速度和较大载荷条件下运转,金属磨除率比普通氧化铝高三倍以上。它最大的优点是磨削区温度低,砂轮始终具有锋利的磨削刃,砂轮形状保持性好、时间长。立方氮化硼磨削。它是一种坚硬而耐磨的磨料,并具有高的导热性和耐化学侵蚀等优异的性质。最新一代的磨料是以尖锐、高强和可用于无支撑切削为特征的,这些特征可降低磨削加工过程中的磨削力,从而减少对工件的损伤。 实际上,对磨料合成条件控制得严格与否将会直接影响到磨粒的最终晶型和包括强度、热稳定性和断裂特征在内的物理性质,从而影响到它的使用性能。如De Beers公司生产的

砂轮磨削的特点

砂轮磨削的特点 磨削时所用的砂轮是由磨粒、结合剂和气孔组成的。若用Pa 、Pb及Pp分别代表磨粒、结合剂和气孔体积所占砂轮体积的百分率,则有: 制造砂轮时,调整磨粒、结合剂和气孔体积的百分率,就会得到不同性能的砂轮。 制造砂轮用的磨粒晶体的生长机理不同,制粒过程的破碎方法也不同,且磨粒的形状是很不规见的。另外,由于砂轮结构和制造工艺方面的原因,磨粒在砂轮中的位置分布是随机的。因此,与其他加工方法相比,磨削有很多独特的特点。 1.砂轮表面上同时参加切削的有效磨粒数不确定 图1-1给出了砂轮表层磨粒的空间分布。图中,xy坐标平面即为砂轮外层工作平面,沿平行于yz坐标平面所截取的磨粒轮廓图即为砂轮工作表层的磨粒形貌图。从该图中可以看出砂轮磨刃间距λS及磨刃尖端距砂轮表面的距离ZS均不一定相等,因此在磨削过程中,有的切削刃是有效的,而有的切削刃是无效的;即使是有效切削刃,其切削截面积的大小也不相同。

2.砂轮上的磨刃前角为负值,形成负前角切削 磨粒的形状是很不规则的,如图1-2所示,磨粒切削刃特征可用顶锥角2θ及尖端圆弧半径ρg表示,它们与磨粒尺寸b的大小有关。实际上,每颗磨粒有多个顶尖,因而有多个顶锥角,按统计规律顶锥角在80°~145°之间变动。刚玉及碳化硅磨粒的顶锥角2θ及尖端圆弧半径ρg如表1-1所示。磨粒磨刃前角的大小与顶锥角有关。

磨粒的形状及它在砂轮表面上所处的位置和方向决定了磨刃的几何参数。砂轮上的磨刃前角γg为负值,如图1-3所示。一般γg=-60°~-15°。根据Opitz H.等人的研究结果知,刚玉砂轮经修正后的平均磨刃前角γg=-80°,经过一段时间的磨削后(单位宽度金属切除体积Vw=500mm3/mm),由于机械和热磨损的缘故,磨刃前角的平均值γg=-85°,且磨刃前角的分布范围减小,如图1-4所示。负前角切削将产生严重的塑性变形,会改变法向磨削力Fn和切向磨削力Ft的比例关系。磨削难加工材料时,磨削力比Fn/Ft=2~3,而车学的Fn/Ft值在0.5左右。

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