超高速磨削加工的关键技术及其装备开发

１引言

为适应现代工业技术和高性能科技产品对机械零件加工精度、表面粗糙度与完整性、加工效率和批量化质量稳定性的要求，近年出现了一些先进的磨削加工技术，其中以超高砂轮线速度和超硬磨料砂轮为主要技术特征的超高速外圆磨削、高效深切磨削、快速点磨削技术的发展最为引人注目。

２超高速磨削技术

超高速磨削（Ｖｓ≥１５０ｍ／ｓ）是近年迅猛发展的一项先进制造技术，被誉为“现代磨削技术的最高峰”。日本先端技术研究学会把超高速加工列为五大现代制造技术之一。国际生产工程学会（ＣＩＲＰ）将超高速磨削技术确定为面向２１世纪的中心研究方向之一。东北大学自上世纪８０年代开始一直跟踪高速／超高速磨削技术发展，并对超高速磨削机理、机床设备及其关键技术等开展了连续性的研究，建造了我国第一台额定功率５５ｋＷ、最高砂轮线速度达２５０ｍ／ｓ的超高速试验磨床，进行了超高速大功率磨床动静压主轴系统研究、电镀ＣＢＮ超高速砂轮设计与制造、超高速磨削成屑机理及分子动力学仿真研究、超高速磨削热传递机制和温度场研究、高速钢等材料的高效深磨研究、超高速单颗磨粒ＣＢＮ磨削试验研究、超高速磨削砂轮表面气流场和磨削摩擦系数的研究等，部分研究成果达到国际先进水平。

２．１超高速磨削技术特点

（１）大幅度提高磨削效率，设备使用台数少；（２）磨削力小、磨削温度低、加工表面完整性好；（３）砂轮使用寿命长，有助于实现磨削加工的自动化；（４）实现对难加工材料的磨削加工。

超高速磨削不仅可对硬脆材料实行延性域磨削，而且对钛合金、镍基耐热合金、高温合金、铝及铝合金等高塑性的材料也可获得良好的磨削效果［１、２］。超高速磨削纯铝的实验表明，当磨削速度超过２００ｍ／ｓ（纯铝静态应力波速度）时，工件表面硬化程度和表面粗糙度值开始减小，表面完整性得到改善。因为加载速度提高使得塑性应变点后移，增加了材料在弹性小变形阶段被去除的机率。因此塑性材料静态应力波速是实现“脆性”加工的临界点。

超高速磨削加工的关键技术及其装备开发

蔡光起修世超

（东北大学机械工程与自动化学院沈阳，１１０００４）

摘要：介绍了超高速磨削和快速点磨削的关键技术及国内外发展现状，以及东北大学在这一技术领域的研究成果，提出了跟踪国际先进超高速磨削加工技术，提高我国制造技术水平的途径和策略。

关键词：超高速磨削ＣＮＣ快速点磨削

Ｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｅｑｕｉｐｍｅｎｔｏｆｓｕｐｅｒ－ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｇｒｉｎｄｉｎｇ

ＣａｉＧｕａｎｇｑｉＸｉｕＳｈｉｃｈａｏ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，

Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０００４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｓｕｐｅｒ－ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｇｒｉｎｄｉｎｇａｎｄｑｕｉｃｋ－ｐｏｉｎｔｇｒｉｎｄｉｎｇｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｓｏｍｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｓａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｗｅｒｅａｌｓｏｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｓｔｒａｔｅｇｙａｎｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｔｏａｂｓｏｒｂｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｓｕｐｅｒ－ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｇｒｉｎｄｉｎｇｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄａｎｄｐｒｏｍｏｔｅｏｕｒｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｕｐｅｒ－ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｇｒｉｎｄｉｎｇ，ＣＮＣ，Ｑｕｉｃｋ－ｐｏｉｎｔｇｒｉｎｄｉｎｇ

２．２超高速磨削关键技术

（１）超高速磨削砂轮

超高速磨削砂轮应具有良好的耐磨性、高动平衡精度和机械强度、高刚度和良好的导热性等。目前，工业生产中广泛采用陶瓷结合剂、金属结合剂ＣＢＮ砂轮和单层电镀ＣＢＮ砂轮，使用速度可达２００ｍ／ｓ以上，基体材料常用合金钢或铝合金。日本和欧洲开发了弹性模量／密度比高、热膨胀系数低的ＣＦＲＰ复合材料ＣＢＮ砂轮。日本在４００ｍ／ｓ的超高速磨床上，采用ＣＦＲＰ为基体、直径２５０ｍｍ的陶瓷结合剂ＣＢＮ砂轮，已实现３００ｍ／ｓ的磨削试验。美国Ｎｏｒｔｏｎ公司借助化学粘接力把持磨粒的方法，其结合剂抗拉强度超过１５５３Ｎ／ｍｍ２，并获得更大的磨粒突出高度和更理想的砂轮形貌。高温钎焊单层超硬磨料砂轮的磨料与基体的结合强度更高，磨粒裸露高度达到６０％～７０％，有更锋利的形貌。据报道，国外钎焊砂轮的线速度可达５００ｍ／ｓ。单层电镀超硬磨料砂轮和（高温）钎焊超硬磨料砂轮无需修整，且使用寿命长。东北大学研制的超高速磨削单层电镀ＣＢＮ砂轮已成功应用于超高速磨削实验。

ＳＧ磨料不仅具有高的硬度，还具有良好的韧性。它的加工能力介于刚玉和ＣＢＮ磨粒之间。由于ＳＧ磨粒在磨削加工中微刃能发生自锐，所以磨削力和磨削区热量明显降低，减少了砂轮磨损，从而提高了材料去除率和砂轮修整间隔时间。ＳＧ磨粒和ＣＢＮ磨粒相比不仅成本低，而且对机床没有特殊的要求，砂轮的修整也和普通砂轮的修整方法相同。在１２５ｍ／ｓ磨削回火钢的试验中材料去除率已达１００ｍｍ３／ｍｍ?ｓ［３］。

为了保证砂轮在超高速运转条件下承受巨大离心力而不破碎，砂轮结构和形状一般采用有限元方法进行分析和优化，寻求最佳基体轮廓，以充分降低砂轮基盘敏感位置的应力［７］。

（２）主轴系统

超高速磨床的主轴最高转速在１００００ｒ／ｍｉｎ以上，传递的磨削功率常为几十千瓦，故要求其主轴系统刚性好、回转精度高、温升小、空转功耗低。近年来，超高速磨床越来越多地使用电主轴。在第１９届ＪＩＭＴＯＦ展览会上，展出的超高速主轴基本上在１００００～２５０００ｒ／ｍｉｎ之间。目前瑞士的Ｆｉｓｈｅｒ公司的电主轴产品，其最高转速为４００００ｒ／ｍｉｎ，驱动功率４０ｋＷ，转速高达２０００００ｒ／ｍｉｎ和２５０００００ｒ／ｍｉｎ的实用高速电主轴也在研究开发中。

超高速主轴单元的核心是超高速精密轴承。目前主要采用陶瓷滚动轴承、磁浮轴承、空气静压轴承和液体动静压轴承等。陶瓷滚动轴承采用性能优越的热压Ｓｉ３Ｎ４陶瓷球和钢套圈，润滑多用油气润滑，具有ｄｍ．ｎ值高（≥２．７×１０６），标准化程度高，便于维护的优点。用其组装的超高速主轴能兼有速度高、刚度和功率大、寿命长等优点。其缺点是制造难度大、成本高，对拉伸应力和缺口应力较敏感。磁浮轴承的最高表面速度可达２００ｍ／ｓ。但磁浮轴承存在的主要问题是刚度与负荷容量低，电磁测控系统复杂且价格昂贵，且有发热、漏磁问题。随着新型磁性材料的出现及超导技术、传感技术和控制技术的发展，磁浮轴承可能成为未来超高速主轴轴承的一种选择。液体动静压轴承具有径向和轴向跳动误差小，阻尼特性好、功率大、动态特性好、在全转速范围内具有承载能力强和刚度大等优点。但在超高速、高负荷条件下工作时需使用低粘度流体和高供液压力，因此结构设计必须考虑其紊流、流体惯性和压缩性、温度粘度变化以及空穴等复杂现象，而且空载功率损耗大。东北大学研制的超高速磨削实验机床主轴采用动静压轴承，转速达１５０００ｒ／ｍｉｎ。空气静压轴承具有高速回转精度高，无振动，磨擦阻力小，经久耐用等特点，主要用于高速轻载和超精密的主轴系统中。

（３）超高速磨削砂轮的自动平衡技术

超高速回转的砂轮动不平衡引起的振动会严重影响主轴系统的工作性能和磨削质量。除了砂轮和主轴系统预先要进行严格的动平衡外，还应当在磨削的过程中实施在线自动平衡。砂轮自动平衡系统一般由电子传感及控制系统和平衡头组成。在高速及超高速磨床上常用的在线动平衡系统主要有液体式、气体式及机械式三种。砂轮在线动平衡装置是高速磨床上的重要组成部分。美国、日本和德国等工业发达的国家在高速磨床上均采用了自动平衡系统。

（４）砂轮修整技术

超硬磨料砂轮的修整特别是在线修整迄今仍是研究的热点。电解修整（ＥＬＩＤ）法适合金属结合剂超硬磨料砂轮的在线修整，激光修整法不仅便于修整树脂或金属结合剂超硬磨料砂轮，而且热影响区小、砂轮修整损耗小和易于实现自动化，修整效率也高，有很好的发展前景。目前对ＣＢＮ砂轮的修整广泛采用接触在线修整法，借助传感系统控制砂轮和修整工具（一般为修整滚轮）的接触，然后通过进

给系统进行微米级进给，得到理想的砂轮形貌，从而保证了精密及超精密加工的要求。

（５）磨削液供给系统

超高速磨削中，由于砂轮极高速旋转形成的气流屏障阻碍了磨削液有效地进入磨削区，使接触区高温得不到有效的抑制，工件易出现烧伤，严重影响零件的表面完整性和机械物理性能。因此，磨削液供给系统对提高和改善工件质量、减少砂轮磨损至关重要。超高速磨削常用的冷却液注入方法有［４］：高压喷射法，空气挡板辅助截断气流法，气体内冷却法，径向射流冲击强化换热法等。为提高供液效果，应对供液系统参数包括供液压力、流量、磨削液喷注位置、喷嘴结构及尺寸等进行优化设计，此外系统还需配有高效率油气分离和吸排风单元。

（６）超高速磨削进给系统

目前数控机床进给系统主要采用滚珠丝杠传动。随着高速超高速加工技术的发展，国内外都采用了直线伺服电机直接驱动技术。使用高动态性能的直线电机结合数字控制技术，避免了传统的滚珠丝杠传动中的反向间隙、弹性变形、磨擦磨损和刚度不足等缺陷，可获得高精度的高速移动并具有极好的稳定性。

（７）磨削状态检测及数控技术

超高速磨削加工中，对砂轮破碎及磨损状态的监测非常重要，砂轮与工件和修整轮的对刀精度直接影响尺寸精度和修整质量。因此，在线智能监测是保证超高速磨削加工质量和生产率的重要因素。利用磨削过程中产生的各种声发射源，如砂轮与工件弹性接触、接合剂破裂、磨粒与工件磨擦、砂轮破碎和磨损、工件表面裂纹和烧伤、砂轮与修整轮的接触等，可以通过检测声发射信号的变化来对磨削状态进行判别和监测，已取很好效果。此外，工件精度和加工表面质量的在线监控技术也是高效率磨削的关键技术。

ＣＮＣ超高速磨床，特别是快速点磨削机床，应用连续轨迹技术，可实现成型曲面磨削、凸轮廓线和复杂曲面的磨削，并可实现联机测量。ＣＮＣ磨床要求组织和硬度均匀性好的砂轮，且有很好的静动平衡性能、高的尺寸和形状精度、高磨削比和使用寿命。同时还要尽可能减小超硬磨料砂轮消耗并提高修整效率和精度。这种需求一方面推动了监测系统的改进，另一方面也促进了磨削数控系统的发展。磨削数控软件和系统正在工艺优化并向柔性化方向发展。

（８）砂轮安装及安全防护技术

超高速磨削砂轮动能很大，必须设置高强度半封闭或封闭的砂轮防护罩，罩内最好敷设缓冲材料，以起到吸收或减少砂轮碎块的二次弹射作用。

３快速点磨削技术

德国Ｊｕｎｋｅｒ公司于１９９４年开发的快速点磨削（Ｑｕｉｃｋ－ｐｏｉｎｔＧｒｉｎｄｉｎｇ）是一种新的高速／超高速磨削技术形式，具有高效率、高柔性、大批量生产及高质量稳定性。主要用于轴类零件加工。目前已在汽车工业、机床及工具制造业、纺织及印刷机械制造业中得到应用。应用该工艺可以通过一次装夹几乎实现轴类件全部表面加工，大大提高了零件加工精度及生产率。我国部分汽车制造企业目前也引进了这一工艺设备，并取得了明显效益。由于国内目前没有开展系统的理论和应用研究，不掌握其核心技术理论、工艺参数设计和编程技术，

仅就单一零件

图１超高速／

点磨削实验机床

图２点磨削超薄ＣＢＮ砂轮

图４

快速点磨削接触区图５

高精度静压圆柱导轨和静压进给丝杠

图３

快速点磨削凸轮轴

加工由国外垄断定制，全部工艺、设备和配套附件均依赖进口。而国外由于技术垄断，对快速点磨削的相关技术信息也鲜见报道。作为教育部重点科学技术研究课题，东北大学从２００４年开始对快速点磨削关键技术及磨削机理开展了基础性的理论与实验研究，并研制开发了实验机床和点磨削超薄ＣＢＮ砂轮（见图１和图２）。机床采用动静压主轴轴承，轴承工作压力３０ＭＰａ，转速达１５０００ｒ／ｍｉｎ，能够实现点磨变量角度α和β在给定范围内变化，Ｘ－Ｚ方向联动进给，冷却系统供液压力２ＭＰａ。

３．１快速点磨削的关键技术

数控快速点磨削集成了数控车削、ＣＢＮ超硬磨料和

超高速磨削技术，可实现对多种形状表面及多种材料的高性能加工。图３为点磨削加工凸轮轴。快速点磨削的磨削过程不同于一般意义上的超高速磨削，其技术特征如下：

（１）点磨削加工时，砂轮与工件轴线并不是始终处于平行状态，而是在水平和垂直两个方向偏转

α

、β角度，以实现砂轮与工件理论上的“点接触”，最大限度减小砂轮与工件接触面积和避免砂轮端面与工件台肩发生干涉。接触区放大后如图４阴影部分所示。

点磨削以单向磨削为主，通过数控系统来控制这两个方向的角变量数值，以及在Ｘ、Ｚ方向采用与

ＣＮＣ车削相类似的两轴联动数控进给，以实现对不同

形状表面的点磨加工。Ｘ方向采用高精度静压圆柱导轨技术（图５），以增加阻尼和稳定地实现微米级精确切入进给。Ｚ方向（纵向）进给采用带有预负载的滚珠丝杠和平面／Ｖ形涂层导轨。

（２）快速点磨削采用金属结合剂超硬磨料（ＣＢＮ或人造金刚石）超薄砂轮，直径一般为３００～

４００ｍｍ，宽度为４～６ｍｍ，径向磨料层厚度为５ｍｍ。砂轮架、主轴箱和尾架的调整和安装均采用Ｊｕｎｋｅｒ公司

专利技术“三点定位安装系统”快速完成，重复定位精度高，砂轮径向跳动精度可控制在０．００２ｍｍ

以

图６三点定位安装系统

内，并可补偿高速离心力作用下的砂轮孔径涨大。如图６所示，更换顶尖时间小于２ｍｉｎ，更换砂轮时间小于２０ｍｉｎ。为控制由于砂轮高速旋转产生的振动，保证加工质量，在砂轮的每次修整和更换后都要进行动平衡。Ｊｕｎｋｅｒ公司的点磨机床通过安装在主轴端部的电子自动平衡系统自动完成砂轮在线动平衡。由于砂轮极薄，降低了砂轮重量和不平衡度，并使由砂轮高速旋转在磨削区周围产生的高压空气层对冷却液的阻碍作用下降，同时也减少了高速砂轮的旋转阻力，并且能磨削狭窄及断面尺寸变化较大的型面［５］。

（３）砂轮速度可达９０～１６０ｍ／ｓ。为获得高磨除率，同时不使砂轮产生过大的离心力而发生破坏，工件也高速旋转，并与砂轮转向相同，通常在１０００ｒ／ｍｉｎ以上，最高可达１２０００ｒ／ｍｉｎ。因此接触点处的实际磨削速度应是砂轮和工件两者线速度的叠加，

可达２００ｍ／ｓ以上，以实现更高应变率下材料的去除。

（４）与一般磨削方式不同，在磨削外圆时，砂轮磨损主要是在端面沿横向发生，而沿径向磨损很小。实际应用中一般根据砂轮耐用度（加工工件的数量）或磨损状态（砂轮横向磨损宽度是否达到规定值），通过与工件同轴线安装的金刚石滚轮和油石直接在机床上完成在线修整。修整时，主要是将砂轮在宽度方向磨损后剩存且已经钝化的一层磨粒由金刚石滚轮切除，恢复砂轮圆柱表面形状，再用油石修锐。直到砂轮磨粒径向厚度层全部修整去除，砂轮达到使用寿命。一汽大众汽车有限公司引进快速点磨削技术磨削发动机凸轮轴轴径，采用厚度为５ｍｍ的金属结合剂ＣＢＮ砂轮，砂轮修整一次可磨削工件３０００件，每片砂轮可修整２０次［６］。

（５）使用高速低粘度磨削油喷注进行冷却，供液压力一般为１～２ＭＰａ，采用如图４所示的双喷嘴喷注方式。由于高速旋转砂轮将磨削油甩成油雾，加工必须在封闭环境中自动进行，并需配有吸排风系统、高效率磨屑分离与油气分离装置。

３．２快速点磨削技术的应用效果

快速点磨削的磨削温度低，可实现少、无磨削液加工，能够达到高精度磨削的表面质量和加工精度；由于磨削力极小，用顶尖产生的摩擦力即可带动工件，特别适合刚性较差的细长轴加工，可进行包括工件两端在内的整体加工；快速点磨削砂轮使用寿命相当长，最高磨削比可达６００００，成为半永久性工具，每次修整最多可加工上万个工件，生产效率比普通磨削提高６倍，机床利用率高达８８％～９５％，比传统磨削方法高出３％～８％；快速点磨削砂轮的形状精度保持性极好，保证了大批量生产中极高的质量稳定性；一次安装后可完成外圆、锥面、曲面、螺纹、台肩和沟槽等所有外形的加工，具有更大的柔性和更高的生产率。还可以实现车磨工序合并。我国汽车制造企业用快速点磨削技术加工凸轮轴，只需一台机床即可完成凸轮轴轴颈的全部加工，运行成本降低７０％～８０％，加工精度在Ｈ６级以上，表面粗糙度值低于０．８μｍ［７］。

４结语

超高速磨削是先进制造的前沿技术，在获得高效率，高精度的同时，又能对各种材料和形状进行高表面完整性和低成本加工，因此也正为世界工业发达国家所重视，并已开始进入实用化阶段。随着超硬磨料磨具的应用和发展，高速大功率精密机床及数控技术、新型磨削液和砂轮修整等相关技术、以及磨削自动化和智能化等技术的发展，使超高速磨削和高效率磨削技术在机械制造领域具有更加重要的地位，发展前景广阔。我国应在现有条件下，大力加强各种新型超高速磨削技术的研究、推广和应用，对提高我国机械制造业的加工水平具有十分重要的意义。

参考文献

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５修世超，蔡光起，巩亚东等．数控快速点磨削技术及其应用研究．中国机械工程，２００５，１６（２３）

６赵长明，刘万菊．数控快速点磨工艺及在一汽大众的应用．制造技术与机床，２００４（７）

７修世超，蔡光起，巩亚东．数控快速点磨削技术的绿色特性．金刚石与磨料磨具工程，２００５（２）

第一节 磨削的应用及工艺特点

教师姓名 授课形式讲授授课时数1授课日期年月日授课班级 授课项目及任务名称 第九章磨削 第一节磨削的应用及工艺特点 教学目标知识目 标 掌握磨削的应用及其工艺特点等基础知识。 技能目 标 学会应用磨削的基础知识加工工件。 教学重点磨削的工艺特点及应用教学难点磨削的工艺特点 教学方法教学手段 借助于多媒体课件和相关动画及视频，详细教授磨削的工艺特点及应用等基础知识。教师先通过PPT课件进行理论知识讲解，再利用相关动画和视频进行演示，让学生能够将理论知识转化成实践经验。同时学生根据所学内容，完成知识的积累，为以后的实践实训打下基础。 学时安排1.磨削的应用约10分钟； 2.磨削的工艺特点约35分钟； 教学条件多媒体设备、多媒体课件。 课外作业查阅、收集磨削的相关资料。检查方法随堂提问，按效果计平时成绩。 教学后记

授课主要内容 第一节磨削的应用及工艺特点 近年来，磨削正朝着两个方向发展：一是高精度、低粗糙度磨削；另一个是高效磨削。 高精度、低粗糙度磨削包括精密磨削、超精密磨削和镜面磨削，可以代替研麿加工，以便节省工时和减轻劳动强度。 高效磨削包括高速磨削、强力磨削和砂带磨削，主要目标是提高生产效率。 一、磨削的应用 磨削可以加工的零件材料范围很广，既可以加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料，也能够加工高硬度的淬硬钢、硬质合金、陶瓷和玻璃等难切的材料，但是，磨削不宜精加工塑性较大的有色金属零件。 磨削可以加工外圆、内圆、平面、螺纹和齿轮等各种的表面，还常用于各种刀具的刃麿。 二、磨削的工艺特点 磨削是机器零件精密加工的主要方法之一，去除的加工余量很小。磨削的工艺特点有： 1.精度高 比一般切削加工机床精度高，刚度及稳定性较好，并有微量进给机构。 2.表面粗糙度小 一般磨削表面粗糙度值为0.8μm～0.2μm，当采用小粗糙度磨削时，表面粗糙度值可达0.1μm～0.08μm。 3.背向磨削力较大 麿外圆时总麿削力F也可以分解为三个互相垂直的力，其中：FX称为进给磨削力，很小，一般可忽略不计。 F称为背向磨削力，不消耗功率，一般作用在工艺系统刚度较差的方向上，因此容易使工艺系统变形，影响零件加工精度。 F称为磨削力，决定磨削时消耗功率的大小。 .残余应力和表面变形强化严重 与普通刀具切削相比，磨削的残余应力层比表面变形强化层要浅得多，但对零件的加工精度、加工工艺和使用性能均有一定的影响。 5.砂轮有自锐作用 在磨削过程中，砂轮存在着自锐作用，正由于砂轮本身的自锐性，使得磨粒能够以较锋利的刃口对零件进行切削。 6.磨削温度高 磨削时切削速度为一般切削加工的10～20倍，在高的切削速度下，磨削时所消耗的能量绝大部分转化为热量。

机械加工工艺基础考试题

1.1主运动:车削/铣削的回转运动，拉削的拉刀直线运动，功能切除工件上的切削层，形 成新表V 2.进给运动：车削车刀纵向或横向移动速度用Vf或进给量f/af来表示 3.沙轮组成：磨料和结合剂烧结的多孔体特性：磨料。粒度。硬度，结合剂。组织，形 状，尺寸 4.刀具材料具备的性能；高硬度，足够的强度和韧性，高耐磨性，高的热硬性，良好的工 艺性 5.刀具材料的种类：碳素工具钢，合金工具钢，高速钢，硬质合金 6.切屑的种类：带状切屑（加工表面粗糙度小）挤裂切屑（大），崩碎切屑 7.切屑收缩：刀具下切屑外形尺寸比工件上短而厚。变形系数=L切削层长度/切削长度Lc= 切屑厚度A0/切削层厚度Ac 系数大于1 ，越大，变形越大 8.积屑瘤：切屑与刀具发生激烈摩擦，切屑底面金属流动速度变慢而形成滞留层，在产 生和压力下，滞留层金属与前刀面的外摩擦阻力大于切屑内部的分子结合力，滞留层粘结在刀刃形成 9.低速切削V小5m/min，高速大100，形成积屑流中速5到50 10.影响切削力的主要素：工件材料，切削用量，刀具几何角度的影响 11.刀具磨损主要原因：磨料，粘结，相变，扩散磨损。刀具主要有后刀面，前刀面，前后 刀面同时磨损 12.精度；尺寸精度，形状精度（公差），位置精度（公差）按生产批量选择加工设备，按 加工经济精度选择加工方法 13.尽可能选择低的加工精度和高的粗糙度，降低成本，提高生产率 14.粗加工，选取大的Ap，其次较大的f，最后取适当的v；精加工：选取小的f和Ap，选 取较高的切削速度，证加工精度和表面粗糙度 15.在国家标准中，公差带包括公差带的大小，公差带的位置，公差带大小有标准公差确定， 公差带位置有基本偏差确 16.互换性：尺寸公差与配合，形状与位置公差，表面粗糙度 17.形位公差的标注：公差项目符号，形位公差值，基准字母及有关符号 18.形位公差项目的选择：零件的几何特征，零件的使用，检测的方便性 19.车削:粗车，半精车，精车IT7 Ra=0.8um 粗车IT10 Ra=12.5um 20.在车削加工中，主轴带动工件直线运动为主运动，溜板带动工件直线运动为进给运动 21.间隙配合：孔的公差带在轴的公差带上方Xmax=Dmax-dmin=Es-ei Xmin=EI-es 过盈配合：。。。在。。。下方，Ymax=dmax-Dmin=es-EI Ymin=ei-Es 过渡配合：相交叠Xmax=Dmax-dmin=Es-ei Ymax=es-EI 22.外圆柱面适宜车削加工表面，内圆柱面适宜钻，镗，扩，铰 23.内外锥面车削加工方法：小刀架转位法，偏移尾座法，靠模法，成形法 1、刀具的磨损大致可分为初磨损阶段；正常磨损阶段；和急剧磨损阶段_三个阶段。 2、逆铣加工是指铣刀旋转方向；和工件进给（顺序无关）的方向相反。 3、切削用量包括_切削速度（v）切削深度（ap）进给量（f）三要素。 4、钻孔时孔径扩大或孔轴线偏移和不直的现象称为_引偏。 5、切削液的作用有冷却、润滑、清洗、排屑及防锈等作用。 6、增加刀具后角，刀具后面与工件之间摩擦_减少；，刀刃强度降低。

第五节 磨削的工艺特点及其应用

第五节磨削的工艺特点及其应用 用砂轮或其他磨具加工工件，称为磨削。本节主要讨论用砂轮在磨床上加工工件的特点及其应用，磨床的种类很多，较常见的有外圆磨床、内圆磨床和平面磨床等。 作为切削工具的砂轮，是由磨料加结合剂用烧结的方法而制成的多孔物体。由于磨料、结合剂及制造工艺等的不同，砂轮特性可能差别很大，对磨削的加工质量、生产效率和经济性有着重要影响。砂轮的特性包括磨料、粒度、硬度、结合剂、组织以及形状和尺寸等。 一.磨削过程 磨削可以加工外圆面、内孔、平面、成形面、螺纹、齿轮等 1.外圆磨削 1、在外圆磨床上进行 磨法：纵磨法横磨法综合磨深磨法 2、无心外圆磨 圆面必须连续，不能有较长键槽等孔的磨削 2.平面磨削 周磨质量较高，但较慢 端磨较快，但质量不高 特点:主运动是砂轮的旋转运动； 磨削过程:实际上是磨粒对工件表面的切削、刻削和滑擦三种作用的综合效应； 砂轮的“自锐性” ：磨削中，磨粒本身也会由尖锐逐渐磨钝，使切削能力变差，切削力变大，当切削力超过粘结剂强度时，磨钝的磨粒会脱落，露出一层新的磨粒，这就是砂轮的“自锐性”。

磨削往往作为最终加工工序。 砂轮的修整 由于砂轮的“自锐性”以及切屑和碎磨粒会阻塞砂轮，在磨削一定时间后，需用金刚石车刀等对砂轮进行修整。 二.磨削的工艺特点 磨床的特点： a.使用磨料、磨具（如砂轮、砂带、油石、研磨料等）为工具，进行切削加工。 b.用来加工硬度较高的材料。 c.加工精度高、光洁度高。 d.一般加工余量较小。 工业发达国家，磨床比例高（约30％左右），磨床用于粗、精加工，发展了新型强力磨和高速磨。

三.磨削的应用和发展 (一)外圆磨床 磨床中所占比例较大的一种，包括万能外圆磨床、外圆磨床、无心外圆磨床。 1.万能外圆磨床 万能性好，常用于加工以下几种典型表面。 <1>磨外圆 加工所需的运动 砂轮主运动 n 工件的圆周进给运动 f1 工件的纵向进给运动 f2 砂轮的横向切入运动 c <2>磨长圆锥面 外圆磨床工作台分两层，上工作台相对下工作台调整至一定的角度位置（不超过±7°)机床运动与（1）相同，但工件回转中心线与工作台纵向进给方向不平行，故磨削出来的是圆锥面。 <3>磨短圆锥面 圆锥面的宽度小于砂轮宽度。砂轮架在水平面内转角度，工件不作往复运动。 <4>磨内锥孔（包括圆柱孔） 工件卡盘装在头架主轴上，头架可在水平面内转角度，此时大砂轮不转，内圆磨具支架翻下，小砂轮磨削。 由上可知：万能外圆磨床万能性高，但是机床的层次多，刚性差，加工精度低。 2.普通外圆磨床 与万能外圆磨床的区别～头架、砂轮架、头架主轴都固定不可转动，并且没有内圆磨具。主要加工外圆柱表面和锥度不大的圆锥表面。 特点：结构简单，刚性好，加工精度高，但万能性较差。 3.无心外圆磨 工件很短（如销钉）无法用顶针顶起，是以工件的外圆面作定位面的外圆磨床。 无心磨的两种方法： 1.贯穿磨法～工件中心高出e=(15~25%)D工件，导轮用橡胶和树脂作磨粒粘结剂，摩擦系数大，工件随导轮转，速度相同，且磨粒粒度细不产生磨削。 砂轮转速快，与工件有相对运动，产生磨削。导轮中心线倾斜α角，导轮与工件接触处的线速

磨削加工

磨削加工 一、磨削特点 磨削是在磨床上用砂轮作为切削刀具对工件进行切削加工的方法。该方法的特点是： 1.由于砂轮磨粒本身具有很高的硬度和耐热性，因此磨削能加工硬度很高的材料，如淬硬的钢、硬质合金等。 2.砂轮和磨床特性决定了磨削工艺系统能作均匀的微量切削，一般 ap=0.001～0.005mm；磨削速度很高，一般可达v=30～50m/s；磨床刚度好；采用液压传动，因此磨削能经济地获得高的加工精度（IT6～IT5）和小的表面粗糙度（Ra=0.8～0.2μm）。磨削是零件精加工的主要方法之一。 3.由于剧烈的磨擦，而使磨削区温度很高。这会造成工件产生应力和变形，甚至造成工件表面烧伤。因此磨削时必须注入大量冷却液，以降低磨削温度。冷却液还可起排屑和润滑作用。 4.磨削时的径向力很大。这会造成机床—砂轮—工件系统的弹性退让，使实际切深小于名义切深。因此磨削将要完成时，应不进刀进行光磨，以消除误差。 5.磨粒磨钝后，磨削力也随之增大、致使磨粒破碎或脱落，重新露出锋利的刃口，此特性称为“自锐性”。自锐性使磨削在一定时间内能正常进行，但超过一定工作时间后，应进行人工修整，以免磨削力增大引起振动、噪声及损伤工件表面质量。二、砂轮 砂轮是磨削的切削工具，它由许多细小而坚硬的磨粒和结合剂粘而成的多孔物体。磨粒直接担负着切削工作，必须锋利并具有高的硬度，耐热性和一定的韧性。常用的磨料有氧化铝（又称刚玉）和碳化硅两种。氧化铝类磨料硬度高、韧性好，适合磨削钢料。碳化硅类磨料硬度更高、更锋利、导热性好，但较脆，适合磨削铸铁和硬质合金。

同样磨料的砂轮，由于其粗细不同，工件加工后的表面粗糙度和加工效率就不相同，磨粒粗大的用于粗磨，磨粒细小的适合精磨、磨料愈粗，粒度号愈小。 结合剂起粘结磨料的作用。常用的是陶瓷结合剂，其次是树脂结合剂。结合剂选料不同，影响砂轮的耐蚀性、强度、耐热性和韧性等。 磨粒粘结愈牢，就愈不容易从砂轮上掉下来，就称砂轮的硬度，即砂轮的硬度是指砂轮表面的磨粒在外力作用下脱落的难易程度。容易脱落称为软，反之称为硬。砂轮的硬度与磨料的硬度是两个不同的概念。被磨削工件的表面较软，磨粒的刃口（棱角）就不易磨损，这样磨粒使用的时间可以长些，也就是说可选粘接牢固些的砂轮（硬度较高的砂轮）。反之，硬度低的砂轮适合磨削硬度高的工件。 砂轮在高速条件下工作，为了保证安全，在安装前应进行检查，不应有裂纹等缺陷；为了使砂轮工作平稳，使用前应进行动平衡试验。 砂轮工作一定时间后，其表面空隙会被磨屑堵塞，磨料的锐角会磨钝，原有的几何形状会失真。因此必须修整以恢复切削能力和正确的几何形状。砂轮需用金刚石笔进行修整。 三、平面磨床的结构与磨削运动 磨床的种类很多，主要有平面磨床、外圆磨床、内圆磨床、万能外圆磨床（也可磨内孔）、齿轮磨床、螺纹磨床，导轨磨床、无心磨床（磨外圆）和工具磨床（磨刀具）等。这里介绍平面磨床及其运动。 1.平面磨床的结构（以M7120A为例，其中：M——磨床类机床；71——卧轴矩台式平面磨床；20——工作台面宽度为200mm;A——第一次重大改进。） 1）砂轮架——安装砂轮并带动砂轮作高速旋转，砂轮架可沿滑座的燕尾导轨作手动或液动的横向间隙运动。 2）滑座——安装砂轮架并带动砂轮架沿立柱导轨作上下运动。 3）立柱——支承滑座及砂轮架。

各种加工方法的特点及比较

各种加工方法的特点分析及比较 学号：XXX 姓名：XXX 【摘要】随着机械加工工艺不断发展，企业间竞争的扩大，要求产品既节省成本又有可靠的性能。如何选择加工方法关系到竞争的胜败。本文从经济方面、质量方面、生产周期方面各种加工方法的特点总结，力求对“如何选择加工方法”有所用处。 【关键字】性能；生产周期；精度；加工；铸造；锻造；焊接；切削；钳工；数控加工 1.前言 希望本文通过对各种加工方法的分析能对制定工艺流程、降低机械加工的产品成本、提高产品质量等方面有帮助。灵活运用各种加工方法，才能在竞争中立于不败之地。 2.正文 2.1铸造、锻造、焊接、切削、钳工和数控加工的主要特点分别分析： 2.1.1铸造工艺 由于铸造采用液态下一次成形，所以对材料种类及零件形状、尺寸大小和生产批量的适应性非常广，特别适合复杂形状铸件的生产，且生产成本较低，在机械制造中具有重要的地位。铸造可直接利用成本低廉的废机件和切屑，设备费用较低。同时铸件加工余量小，节省金属，减少机械加工余量，从而降低制造成本。但液态成形的特点也使铸造工序多、铸件质量控制难度大、铸件力学性能差。 铸造车间一般工作环境差，容易对工人的健康有危害，而且对环境污染较严重。 铸造的应用范围：生产毛坯。如机床床身、内燃机等 2.1.2锻造工艺 由于金属材料经过锻造后，其内部组织更加致密、均匀，使同一种金属的锻件比铸件有更好的力学性能。

因此，各种承受重载荷及冲击载荷的重要零件，多以锻件作为毛坯，但由于锻造固态塑性成形的特点，无法获得形状（特别是内腔）复杂的锻件。 2.1.3焊接工艺 焊接是通过加热加压或加压或两者并用的方法，使金属达到原子结合的一种加工方法。与其它方法相比，焊接具有节省材料、接头密封性好、经济性好、生产周期短等优。但对工人的技术要求比较高。 焊接的应用范围在造船、电力设备生产、航天工业中广泛应用。 2.1.4车削工艺 车削加工是指在车床上应用刀具与工件作相对切削运动，用以改变毛坯的尺寸和形状等，使之成为零件的加工过程。车工在切削加工中是最常用的一种加工方法。车床占机床总数的一半左右，故在机械加工中具有重要的地位和作用。 车床应用范围：用来加工各种回转表面，如：内、外圆柱面；内、外圆锥面；端面；内、外沟槽；内、外螺纹；内、外成形表面；丝杆、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、套丝、滚花等。 2.1.5铣削工艺 由于铣削的主运动是铣刀的旋转，铣刀又是多齿刀具，故铣削的生产效率高，刀具的耐用度高 铣床及其附件的通用性广，铣刀的种类很多，铣削的工艺灵活。 铣削的加工范围较广，铣削两样适用小批与大批量的生产。 2.1.6刨削工艺 在刨车上用刨刀加工工件的方法叫刨削。 常见的刨床有牛头刨、龙门刨。 刨削的适用范围主要有：加工平面、加工沟槽（如直槽、T形槽、燕尾槽）、母线为直线的成形面。 2.1.7磨削工艺 加工精度高，常用的磨削经济精度为IT6到IT5，表面粗糙度为0.8到0.2μm。同时适合于粗加工与精加工。磨削温度高，必须使用切削液。 适应范围广，不仅适用于一般的金属材料，而且适用于碳钢、铸铁、合金钢、淬火钢、合金。 2.1.8钳工工艺 钳工工作劳动强度大，生产效率低、对工人技术要求高，但所用工具简单，操作灵活简便。 因此，适应范围较为广泛。主要的操作包括：划线、锯削、锉削、錾削、钻孔、铰孔、攻丝、套扣、刮削、研磨、装配及修理。 2.1.9数控

第七章 磨削加工

第七章磨削加工 基本要求及重点： 1、了解磨削特点和各种磨削方法与磨削运动。 2、明确砂轮的特性及其选择原则。 3、理解砂轮磨损及耐用度、磨削力及功率、磨削温度及烧伤等概念。 4、了解磨削过程，知道磨削表面缺陷产生的原因及解决办法。 5、了解高效率和高精度及小粗糙度磨削的方法。 §7-1 磨削概述及其原理 一、概述 磨削加工是用硬质磨粒作为切削工具对工件进行微细切削加工过程的统称。它是一种精密加工方法。 1、磨削加工的优点及其应用 与其他切削加工方法相比，磨削加工是一种多刀多刃的高速切削方法。它是为适应传统金属材料的精加工及其淬硬表面加工的需要而发展起来的。随着磨料磨具和高效磨削工艺（如高速磨削、强力磨削、重负荷磨削、砂带磨削等）的发展，以及磨床结构性能的不断改进，磨削加工效率和经济性在显著提高，磨削的应用已从精加工逐步扩大到粗加工领域。同时，在当今的钛合金、高温合金、超高强度钢、不锈钢及高温结构陶瓷等难加工材料以及硬脆材料的加工中，磨削是一种非常有效的加工方法。 3、磨削加工机床分类 磨床是用磨料或磨具（砂轮、砂带、油石或研磨料）作为工具对工件表面进行加工的机床。 为了适应磨削加工表面、结构形状和尺寸大小不同的各种工件的需要，满足不同生产批量的要求，需要的磨床种类很多。 按加工工件表面不同，分为如下几类： (1) 外圆磨床包括万能外圆磨床、外圆磨床及无心外圆磨床等。 (2) 内圆磨床包括内圆磨床，无心内圆磨床及行星式内圆磨床等。 (3) 平面磨床包括卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床

及立轴圆台平面磨床等。 (4) 工具磨床 包括万能工具磨床（能刃磨各种常用刀具）、拉刀刃磨床、滚刀刃磨床等。 (5) 曲线磨床 (6) 专用磨床 包括曲轴磨床、凸轮轴磨床，花键轴磨床、轧辊磨床、轴承套圈滚道磨床等。 (7) 坐标磨床 (8) 锯磨机 (9) 精磨机床 包括研磨机、珩磨机、抛光机、超精加工机床及砂轮机等。 二、磨削原理 1、砂轮构造 磨削时所用的砂轮是由磨粒、结合剂 和气孔组成的，见图7-1。 2、磨削过程 磨削是由磨床、砂轮、工件，夹具 等形成的一种切削加工工艺系统。而磨 削过程是由处于砂轮和工件接触区域的 许多磨粒在挤压作用下不断同时地切入 工件，使金属层产生变形的过程。因此，磨削过程的本质是磨粒的切削过程。 磨粒的切削过程如图 7-2所示。磨粒 切削材料的过程经历了弹性变形、塑性变 形及切屑形成三个阶段。在EP 段中，由 于切削深度极小，磨粒刃尖圆弧形成的实 际负前角很大，磨粒仅在工件表面上滑擦 而过，所引起的变形完全弹性恢复，在工 件表面不残留任何沟痕，称为弹性滑擦阶 段。在PC 段中，随着磨粒挤入工件深度的增大，磨粒与工件表面间的压力逐步增加，工件表面由弹性变形逐步过渡到塑性变形。这时挤压摩擦剧烈，热应力急剧增加，磨粒在工件表面上挤压刻划出沟痕，沟痕 图7-2 磨粒的切削过程

机械加工工艺基础考试试题答案附后

【最新资料，WORD文档，可编辑修改】 1.1主运动:车削/铣削的回转运动，拉削的拉刀直线运动，功能切除工件上的切削层，形成新表V 2.进给运动：车削车刀纵向或横向移动速度用Vf或进给量f/af来表示 3.沙轮组成：磨料和结合剂烧结的多孔体特性：磨料。粒度。硬度，结合剂。组织，形状，尺寸 4.刀具材料具备的性能；高硬度，足够的强度和韧性，高耐磨性，高的热硬性，良好的工艺性 5.刀具材料的种类：碳素工具钢，合金工具钢，高速钢，硬质合金 6.切屑的种类：带状切屑（加工表面粗糙度小）挤裂切屑（大），崩碎切屑 7.切屑收缩：刀具下切屑外形尺寸比工件上短而厚。变形系数=L切削层长度/切削长度Lc=切屑厚度 A0/切削层厚度Ac 系数大于1 ，越大，变形越大 8.积屑瘤：切屑与刀具发生激烈摩擦，切屑底面金属流动速度变慢而形成滞留层，在产生和压力下， 滞留层金属与前刀面的外摩擦阻力大于切屑内部的分子结合力，滞留层粘结在刀刃形成 9.低速切削V小5m/min，高速大100，形成积屑流中速5到50 10.影响切削力的主要素：工件材料，切削用量，刀具几何角度的影响 11.刀具磨损主要原因：磨料，粘结，相变，扩散磨损。刀具主要有后刀面，前刀面，前后刀面同时磨损 12.精度；尺寸精度，形状精度（公差），位置精度（公差）按生产批量选择加工设备，按加工经济精度 选择加工方法

13.尽可能选择低的加工精度和高的粗糙度，降低成本，提高生产率 14.粗加工，选取大的Ap，其次较大的f，最后取适当的v；精加工：选取小的f和Ap，选取较高的切 削速度，证加工精度和表面粗糙度 15.在国家标准中，公差带包括公差带的大小，公差带的位置，公差带大小有标准公差确定，公差带位置 有基本偏差确 16.互换性：尺寸公差与配合，形状与位置公差，表面粗糙度 17.形位公差的标注：公差项目符号，形位公差值，基准字母及有关符号 18.形位公差项目的选择：零件的几何特征，零件的使用，检测的方便性 19.车削:粗车，半精车，精车IT7 Ra= 粗车IT10 Ra= 20.在车削加工中，主轴带动工件直线运动为主运动，溜板带动工件直线运动为进给运动 21.间隙配合：孔的公差带在轴的公差带上方Xmax=Dmax-dmin=Es-ei Xmin=EI-es 过盈配合：。。。在。。。下方，Ymax=dmax-Dmin=es-EI Ymin=ei-Es 过渡配合：相交叠Xmax=Dmax-dmin=Es-ei Ymax=es-EI 22.外圆柱面适宜车削加工表面，内圆柱面适宜钻，镗，扩，铰 23.内外锥面车削加工方法：小刀架转位法，偏移尾座法，靠模法，成形法 1、刀具的磨损大致可分为初磨损阶段；正常磨损阶段；和急剧磨损阶段_三个阶段。 2、逆铣加工是指铣刀旋转方向；和工件进给（顺序无关）的方向相反。 3、切削用量包括_切削速度（v）切削深度（ap）进给量（f）三要素。 4、钻孔时孔径扩大或孔轴线偏移和不直的现象称为_引偏。 5、切削液的作用有冷却、润滑、清洗、排屑及防锈等作用。 6、增加刀具后角，刀具后面与工件之间摩擦_减少；，刀刃强度降低。 7、切削液一般分为水溶液、乳化液和_切削油三类。 9、切削速度是（切削刃选定点相对于工件的主运动）的瞬时速度，它是主运动的参数。 10、磨削加工中（砂轮的旋转）为主运动。 11、为了测量和确定刀具角度而规定的三个相互垂直的辅助平面是切削平面、基面和主剖面（顺序无关）。 12、在切削深度、进给量相同的条件下，刀具主偏角增大，会使轴向切削力（增大），径向切削力（减小）。 13、主偏角是指在基面内测量的主切削刃与（进给）运动方向的夹角。 14、刀具上切屑流过的表面称为（前面）；通过主切削刃选定点并与该点切削速度方向相垂直的平面为_基面_。

砂带磨削加工的原理和特点

砂带磨削加工的原理和特点 砂带磨削特点： ①砂带磨削是一种弹性磨削，因而砂带磨削是一种具有磨削、研磨、抛光多种作用的复合加工工艺。 ②砂带上的磨粒比砂轮磨粒具有更强的切削能力，所以砂带磨削的效率非常高。 ③磨削速度稳定，由于接触轮极不磨损，砂带可运动可保持恒速，而不会象砂轮那样越磨直径越小速度越慢。 ④砂带磨削精度高。由于砂带制作质量和砂带磨床生产水平的提高，砂带磨削早已跨入精密和超精密加工行列。 ⑤砂带磨削成本低。这主要表现在： (1)与砂轮磨床相比，砂带磨床结构简单，传动链短。这主要是因为砂带质量轻，磨削力小，磨削过程中震动小，对机床的刚性及强度要求都远低于砂轮磨床。 (2)砂带磨削操作简便，辅助时间少。不论是手动还是机动砂带磨削，其操作都非常简便。从更换调整砂带到被加工工件的装夹，这一切都可以在很短的时间内完成。 (3)砂带磨削比大，机床功率利用率高，切削效率高。这使得切除同等重量或体积的材料所消耗的工具和能源费用减少，占用时间短。

⑥砂带磨削安全可靠，噪音和粉尘小，且易于控制，环境效益好。由于砂带本身质量很轻，即使断裂也不会有伤人的危险。砂带磨削不象砂轮那样脱砂严重，特别是干磨时，磨屑构成主要是被加工工件的材料，很容易回收和控制粉尘。由于采用橡胶接触轮，砂带磨削不会象砂轮那样形成对工件的刚性冲击，故加工噪音很小。 ⑦砂带磨削工艺灵活性大、适应性强。这表现在： (1)砂带磨削可以分方便地用于平面、内、外圆和复杂曲面的磨削。设计一台砂带磨头装置作为功能部件可以装在车床上进行车后磨削，也可以装在刨床上使用，同时还可以设计成各种专用的磨床。利用砂带磨削的这种特性能够很容易地解决一些难加工零件，如超长、超大的轴类和平面零件的精密加工。 (2)砂带的基材、磨料、粘结剂均有很大的选择范围，能适应各种用途的需要。砂带的粒度、长度和宽度也有各种规格，并有卷状、环状等多种形式可供选用。对同一种工件，砂带磨削可以采用各种不同的磨削方式和工艺结构进行加工。

磨削加工教案-3

磨削加工教案-3(总5页)

磨削加工教案 一、教学目的及要求 1．了解磨床的类型、运动和磨削方法。 2．能独立操作平面磨床磨削平面。 3．在指导人员的指导下操作外圆磨床磨削外圆、外圆锥面。 4．遵守磨削加工安全操作规程。 二、教学进程（总时间0.5天） 三、教具 1．磨床液压传动示教系统。 2．零件图纸。 3．轴类工件，长方体、正方体、六方体等工件，千分尺，表面粗糙度比较块。 4．磨削加工工艺方法挂图。 磨削加工讲授内容 一、磨削的工艺特点及应用 磨削加工是零件精加工的主要方法。磨削时可采用砂轮、油石、磨头、砂带等作磨具，而最常用的磨具是用磨料和粘结剂做成的砂轮。通常磨削能达到的精度为IT7~IT5，表面粗糙度Ra值一般为0.8~0.2μm。 磨削的加工范围很广，不仅可以加工内外圆柱面、内外圆锥面和平面，还可加工螺纹、花键轴、曲轴、齿轮、叶片等特殊的成形表面。

从本质上来说，磨削加工是一种切削加工，但和通常的车削、铣削、刨削等相比却有以下的特点： 1．磨削属多刃、微刃切削 砂轮上每一磨粒相当于一个切削刃，而且切削刃的形状及分布处于随机状态，每个磨粒的切削角度、切削条件均不相同。 2．加工精度高 磨削属于微刃切削，切削厚度极薄，每一磨粒切削厚度可小到数微米，故可获得很高的加工精度和低的表面粗糙度值。 3．磨削速度大 一般砂轮的圆周速度达2000~3000m/min，目前的高速磨削砂轮线速度已达到60~250m/s。故磨削时温度很高，磨削区的瞬时高温可达800~1000℃，因此磨削时必须使用切削液。 4．加工范围广 磨粒硬度很高，因此磨削不但可以加工碳钢、铸铁等常用金属材料，还能加工一般刀具难以加工的高硬度、高脆性材料，如淬火钢、硬质合金等。但磨削不适宜加工硬度低而塑性大的有色金属材料。 磨削加工是机械制造中重要的加工工艺，已广泛用于各种表面的精密加工。许多精密铸造成形的铸件、精密锻造成形的锻件和重要配合面也要经过磨削才能达到精度要求。因此，磨削在机械制造业中的应用日益广泛。 二、砂轮 1．砂轮的组成 砂轮是由磨料和结合剂经压坯、干燥、烧结而成的疏松体，由磨粒、结合剂和气孔三部分组成。砂轮磨粒暴露在表面部分的尖角即为切削刃。结合剂的作用是将众多磨粒粘结在一起，并使砂轮具有一定的形状和强度，气孔在磨削中主要起容纳切屑和磨削液以及散发磨削液的作用。 2．砂轮特性 1）磨料 磨料是砂轮的主要成分，它直接担负切削工作，应具有很高的硬度和锋利的棱角，并要有良好的耐热性。常用的磨料有氧化物系、碳化物系和高硬磨料系三种，其代号、性能及应用详见下表。 2）粒度 粒度用来表示磨料颗粒的大小。一般直径较大的砂粒称为磨粒，其粒度用磨粒所能通过的筛网号表示；直径极小的砂粒称为微粉，其粒度用磨粒自身的实际尺寸表示。一般粗磨和磨软材料时选用粗磨粒；精磨或磨硬而脆的材料时选用细磨粒。常用磨料的粒度号为30#~100#。粒度号越大，磨料越细。

第一章 磨削加工的基本知识

第一章磨削加工的基本知识 培训学习目标 1.磨削用量包括那几个基本参数？如何计算砂轮圆周速度、工件圆周速度？ 2.试述切削液的作用、种类及特点。 3.砂轮由哪三要素构成？ 4.如何选择砂轮硬度？ 5.如何选择砂轮粒度？ 6.引起砂轮不平衡的原因是什么？试述平衡砂轮的目的和方法。 一、磨床的基本知识 1.磨床工作在制造业中的地位 磨削是一种比较精密的金属加工方法，经过磨削的零件有很高的精度和很小的表面粗糙度值。目前用高精度外圆磨床磨削的外圆表面，其圆度公差可达到0.001mm左右，相当于一个人头发丝粗细的1/70或更小；其表面粗糙度值达到Ra0.025um，表面光滑似镜。 在现代制造业中，磨削技术占有重要的地位。一个国家的磨削水平，在一定程度上反映了该国的机械制造工艺水平。随着机械产品质量的不断提高，磨削工艺也不断发展和完善。 2. 普通磨床简介 以常用的万能外圆磨床为例，磨床主要由床身、工作台、头架、尾座、砂轮架和内圆磨具等部件组成。见图1。磨床还包括液压系统。

（1）床身：磨床的支承。 （2）头架：安装与夹持工件，带动工件旋转，可在水平面内逆时针转90°； （3）内圆磨具：支承磨内孔的砂轮主轴。 （4）砂轮架：支承并传动砂轮主轴旋转，可在水平面±30°范围内转动； （5）尾坐：与头架一起支承工件； （6）滑鞍与横进给机构：通过进给机构带动滑鞍上的砂轮架实现横向进给； （7）横向进给手轮 （8）工作台：a.上工作台：上面装有头架与尾坐；b.下工作台：上工作台可绕下工作台在水平面转±10°角度。 3.磨床的型号 磨床的种类很多，按GB/T15375-1994磨床的类、组、系划分表，将我国的磨床品种分为三个分类。一般磨床为第一类，用字母M表示，读作“磨”。超精加工机床、抛光机床、砂带抛光机为第二类，用2M表示。轴承套圈、滚球、叶片磨床为第三类，用3M表示。齿轮

磨削加工的特点(新版)

( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 磨削加工的特点(新版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes

磨削加工的特点(新版) 磨削加工是借助磨具的切削作用，除去工作表面的多余层，使工件表面质量达到预定要求的加工方法。进行磨削加工的机床称为磨床。磨削加工应用范围很广，通常作为零件（特别是淬硬零件）精加工工序，可以获得很高的加工精度和表面质量，可以用于粗加工、切割加工等。 从安全角度来看，磨削加工有以下特点： 1、磨具的运转速度高。普通磨削可达30-50m /s，高速磨削可达45-60m /s甚至更高，其速度还有日益提高的趋势。 2、磨具的非均质结构。磨具是由磨料，结合剂和气孔三要素组成的复合结构，其结构强度大大低于由单一均匀才智组成的一半金属切削刀具。

3、磨削的高热现象。磨具的高速运动、磨削加工的多刃性和微量切削，都会产生大量的磨削热，不仅可能烧伤工件表面，而且高温时磨具本身发生物理、化学变化、产生热反应力、降低磨具的强度。 4、磨具的自砺现象。在磨削力度作用下，磨钝的磨粒自身脆裂或脱落的现象，称为磨具的自砺性。磨削过程中的磨具自砺作用以及修正磨具的作业，都会产生大量磨削粉尘。 云博创意设计 MzYunBo Creative Design Co., Ltd.

常见的3种磨削方法介绍

常见的3种磨削方法介绍 磨削过程就是砂轮表面上的磨粒对工件表面的切削、划沟和滑擦的综合作用过程。 （一）外圆磨削 外圆磨削可以在普通外圆磨床或万能外圆磨床上进行，也可在无心磨床上进行，通常作为半精车后的精加工。 1、纵磨法 磨削时，工件作圆周进给运动，同时随工作台作纵向进给运动，使砂轮能磨出全部表面。每一纵向行程或往复行程结束后，砂轮作一次横向进给，把磨削余量逐渐磨去。可以磨削很长的表面，磨削质量好。特别在单件、小批生产以及精磨时，一般都采用纵磨法。 2、横磨法（切入磨法） 采用横磨法，工件无纵向进给运动。采用一个比需要磨削的表面还要宽一些（或与磨削表面一样宽）的砂轮以很慢的送给速度向工件横向进给，直到磨掉全部加工余

量。横磨法主要用于磨削长度较短的外圆表面以及两边都有台阶的 3、深磨法 特点是全部磨削余量（直径上一般为～0.6mm）在一次纵走刀中磨去。磨削时工件圆周进给速度和纵向送给速度都很慢，砂轮前端修整成阶梯形或锥形。深磨法的生产率约比纵磨法高一倍，能达到IT6级，表面粗糙度的Ra值在～之间。但修整砂轮较复杂，只适于大批、大量生产，磨削允许砂轮越出被加工面两端较大距离的工件。 4、无心外圆磨削法 工件放在磨削砂轮和导轮之间，下方有一托板。磨削砂轮（也称为工作砂轮）旋转起切削作用，导轮是磨粒极细的橡胶结合剂砂轮。工件与导轮之间的摩擦力较大，从而使工件以接近于导轮的线速度回转。无心外圆磨削在无心外圆磨床上进行。无心外圆磨床生产率很高，但调整复杂；不能校正套类零件孔与外圆的同轴度误差；

不能磨削具有较长轴向沟槽的零件，以防外圆产生较大的圆度误差。因此，无心外圆磨削多用于细长光轴、轴销和小套等零件的大批、大量生产轴径。 （二）内圆磨削 内圆磨削除了在普通内圆磨床或万能外圆磨床上进行外，对大型薄壁零件，还可采用无心内圆磨削；对重量大、形状不对称的零件，可采用行星式内圆磨削，此时工件外圆应先经过精加工。 内圆磨削由于砂轮轴刚性差，一般都采用纵磨法。只有孔径较大，磨削长度较短的特殊情况下，内圆磨削才采用横磨法。 与磨外圆磨削相比，内圆磨削有以下一些特点： (1)磨内圆时，受工件孔径的限制，只能采用较小直径的砂轮。内圆磨削砂轮需要经常修整和更换，同时也降低了生产率。(2)砂轮线速度低，工件表面就磨不光，而且限制了进给量，使磨削生产率降低。(3)内圆磨削时砂轮轴细而长，刚性很差，容易振动。因此只能采用很小的切入量，

磨削加工简介

磨削加工简介 1、光整磨削 使工件获得粗糙度Ra值0. 1以下的磨削称为光整磨削，其中值Ra在 0.16-0.08um的叫精密磨削；获得Ra，值0.02.-- 0.044um 的叫超精密磨削；获得R，值0.01um 以下的叫镜面磨削. 光整磨削主要靠砂轮的精细修整，使砂轮磨粒微刃具有很好的等高性，因此能使被加工表面留下大量极微细的磨削痕迹。残留高度很小，加上在无火花磨削阶段时，在微刃切削、滑挤、抛光、摩擦等综合作用下，使表面较低的数值. 光整磨削时，砂轮修整是关键，但砂轮的选择也很重要. 如对钢和铸铁件进行精密磨削时，选白刚玉(WA),粒度为 60#—80# ，一般情况下为了充分发挥粗粒度磨料的微刃切削作用，常用陶瓷结合剂砂轮. 但是为了不出现烧伤，使加工表面质量稳定，也可选用定弹性的树脂结合剂砂轮. 为了获得高的加工精度，实行光整磨削的机床应有高的几何精厦，高精度的横向进给机构，以保证砂轮修整时的微刃性和微刃等高性，并且还应有低速稳定性好的工作台移动以保证砂轮修整质量和加工质量. 光整磨削与一般磨削的主要区别如下： （1）砂轮粒度更细，一般磨削时为46# —60# ，光整磨削时为60# 以上至w10 （2）砂轮线速度较低. 达12—20m/s。 （3）砂轮修整时工作台速度慢. 达10-25mm/min (4)横向进给量更小，一般为0. 02-O. 0Smm. 光整加工时为0. 0025-O. 00Smm. （5）工件线速度低，一般磨削时为20-30m/min，光整加工时为4-10mrn/min。 （6）无火花磨削次数多，一般为1—2 次，光整加工时为10-20 次. 光整磨削适用于各类精密机床主轴.关键轴套.轧辊.塞规.轴承套圈等的加工。 2、研磨 研磨是用游离磨粒和研具对工件表面进行微量去除的工艺方法，它可以获得高精度和低粗糙度值的工件. 尺寸精度可达亚微米级，表面粗糙度值达Ra0. 01um，是传统的光整.精密加工方法之一。 3. 衍磨

磨削加工的特点实用版

YF-ED-J4073 可按资料类型定义编号 磨削加工的特点实用版 Management Of Personal, Equipment And Product Safety In Daily Work, So The Labor Process Can Be Carried Out Under Material Conditions And Work Order That Meet Safety Requirements. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日

磨削加工的特点实用版 提示：该安全管理文档适合使用于日常工作中人身安全、设备和产品安全，以及交通运输安全等方面的管理，使劳动过程在符合安全要求的物质条件和工作秩序下进行，防止伤亡事故、设备事故及各种灾害的发生。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 磨削加工是借助磨具的切削作用，除去工 作表面的多余层，使工件表面质量达到预定要 求的加工方法。进行磨削加工的机床称为磨 床。磨削加工应用范围很广，通常作为零件 （特别是淬硬零件）精加工工序，可以获得很 高的加工精度和表面质量，可以用于粗加工、 切割加工等。 从安全角度来看，磨削加工有以下特点： 1、磨具的运转速度高。普通磨削可达30- 50m /s，高速磨削可达45-60m

/s甚至更高，其速度还有日益提高的趋势。 2、磨具的非均质结构。磨具是由磨料，结合剂和气孔三要素组成的复合结构，其结构强度大大低于由单一均匀才智组成的一半金属切削刀具。 3、磨削的高热现象。磨具的高速运动、磨削加工的多刃性和微量切削，都会产生大量的磨削热，不仅可能烧伤工件表面，而且高温时磨具本身发生物理、化学变化、产生热反应力、降低磨具的强度。 4、磨具的自砺现象。在磨削力度作用下，磨钝的磨粒自身脆裂或脱落的现象，称为磨具的自砺性。磨削过程中的磨具自砺作用以及修正磨具的作业，都会产生大量磨削粉尘。

砂带磨削加工的原理和特点

砂带磨削加工的原理和特点 砂带磨削是以砂带作为磨具并辅之以接触轮(或压磨板)、张紧轮、驱动轮等磨头主体以及张紧快换机构、调偏机构、防(吸)尘装置等功能部件共同完成对工件的加工过程。具体讲就是将砂带套在驱动轮、张紧轮的外表面上,并使砂带张紧和高速运行,根据工件形状和加工要求以相应接触和适当磨削参数对工件进行磨削或抛光,如下图所示。(1为接触轮，2为张紧轮，3为砂带，4为工件) 砂带磨削特点： ①砂带磨削是一种弹性磨削，因而砂带磨削是一种具有磨削、研磨、抛光多种作用的复合加工工艺。 ②砂带上的磨粒比砂轮磨粒具有更强的切削能力，所以砂带磨削的效率非常高。 ③磨削速度稳定，由于接触轮极不磨损，砂带可运动可保持恒速，而不会象砂轮那样越磨直径越小速度越慢。 ④砂带磨削精度高。由于砂带制作质量和砂带磨床生产水平的提高，砂带磨削早已跨入精密和超精密加工行列。 ⑤砂带磨削成本低。这主要表现在： (1)与砂轮磨床相比，砂带磨床结构简单，传动链短。这主要是因为砂带质量轻，磨削力小，磨削过程中震动小，对机床的刚性及强度要求都远低于砂轮磨床。 (2)砂带磨削操作简便，辅助时间少。不论是手动还是机动砂带磨削，其操作都非常简便。从更换调整砂带到被加工工件的装夹，这一切都可以在很短的时间内完成。 (3)砂带磨削比大，机床功率利用率高，切削效率高。这使得切除同等重量或体积的材料所消耗的工具和能源费用减少，占用时间短。 ⑥砂带磨削安全可靠，噪音和粉尘小，且易于控制，环境效益好。由于砂带本身质量很轻，即使断裂也不会有伤人的危险。砂带磨削不象砂轮那样脱砂严重，特别是干磨时，磨屑构成主要是被加工工件的材料，很容易回收和控制粉尘。由于采用橡胶接触轮，砂带磨削不会象砂轮那样形成对工件的刚性冲击，故加工噪音很小。 ⑦砂带磨削工艺灵活性大、适应性强。这表现在： (1)砂带磨削可以十分方便地用于平面、内、外圆和复杂曲面的磨削。设计

2018年机床加工工艺基础试题大全

2018年机床加工工艺基础试题大全1.1主运动:车削/铣削的回转运动，拉削的拉刀直线运动，功能切除工件上的切削层，形 成新表V 2.进给运动：车削车刀纵向或横向移动速度用Vf或进给量f/af来表示 3.沙轮组成：磨料和结合剂烧结的多孔体特性：磨料。粒度。硬度，结合剂。组织，形 状，尺寸 4.刀具材料具备的性能；高硬度，足够的强度和韧性，高耐磨性，高的热硬性，良好的工 艺性 5.刀具材料的种类：碳素工具钢，合金工具钢，高速钢，硬质合金 6.切屑的种类：带状切屑（加工表面粗糙度小）挤裂切屑（大），崩碎切屑 7.切屑收缩：刀具下切屑外形尺寸比工件上短而厚。变形系数=L切削层长度/切削长度Lc= 切屑厚度A0/切削层厚度Ac 系数大于1 ，越大，变形越大 8.积屑瘤：切屑与刀具发生激烈摩擦，切屑底面金属流动速度变慢而形成滞留层，在产 生和压力下，滞留层金属与前刀面的外摩擦阻力大于切屑内部的分子结合力，滞留层粘结在刀刃形成 9.低速切削V小5m/min，高速大100，形成积屑流中速5到50 10.影响切削力的主要素：工件材料，切削用量，刀具几何角度的影响 11.刀具磨损主要原因：磨料，粘结，相变，扩散磨损。刀具主要有后刀面，前刀面，前后 刀面同时磨损 12.精度；尺寸精度，形状精度（公差），位置精度（公差）按生产批量选择加工设备，按 加工经济精度选择加工方法 13.尽可能选择低的加工精度和高的粗糙度，降低成本，提高生产率 14.粗加工，选取大的Ap，其次较大的f，最后取适当的v；精加工：选取小的f和Ap，选 取较高的切削速度，证加工精度和表面粗糙度 15.在国家标准中，公差带包括公差带的大小，公差带的位置，公差带大小有标准公差确定， 公差带位置有基本偏差确 16.互换性：尺寸公差与配合，形状与位置公差，表面粗糙度 17.形位公差的标注：公差项目符号，形位公差值，基准字母及有关符号 18.形位公差项目的选择：零件的几何特征，零件的使用，检测的方便性 19.车削:粗车，半精车，精车IT7 Ra=0.8um 粗车IT10 Ra=12.5um 20.在车削加工中，主轴带动工件直线运动为主运动，溜板带动工件直线运动为进给运动 21.间隙配合：孔的公差带在轴的公差带上方Xmax=Dmax-dmin=Es-ei Xmin=EI-es 过盈配合：。。。在。。。下方，Ymax=dmax-Dmin=es-EI Ymin=ei-Es 过渡配合：相交叠Xmax=Dmax-dmin=Es-ei Ymax=es-EI 22.外圆柱面适宜车削加工表面，内圆柱面适宜钻，镗，扩，铰 23.内外锥面车削加工方法：小刀架转位法，偏移尾座法，靠模法，成形法 1、刀具的磨损大致可分为初磨损阶段；正常磨损阶段；和急剧磨损阶段_三个阶段。 2、逆铣加工是指铣刀旋转方向；和工件进给（顺序无关）的方向相反。 3、切削用量包括_切削速度（v）切削深度（ap）进给量（f）三要素。 4、钻孔时孔径扩大或孔轴线偏移和不直的现象称为_引偏。 5、切削液的作用有冷却、润滑、清洗、排屑及防锈等作用。 6、增加刀具后角，刀具后面与工件之间摩擦_减少；，刀刃强度降低。 7、切削液一般分为水溶液、乳化液和_切削油三类。 9、切削速度是（切削刃选定点相对于工件的主运动）的瞬时速度，它是主运动的参数。

磨加工总结

磨加工总结 篇一：刘冬冬m7120型平面磨床实习报告 课题：电气控制系统工程 m7120型平面磨床实习报告 学院：机控学院 班级：机械11-2班 学号： 姓名：刘冬冬 指导老师：覃彦之马文铭张群英张玉 2016年7月3日 一、实习的性质、目的、意义 电气控制技术实习 时在学习常用低压电器设备，电气控制线路的基本控制环节。其目的是培养学生掌握本专业 所必须的基本技能和专业知识，他用过学习使学生首席并掌握各种常用低压电器设备的构造， 工作原理及使用按照方法，初步掌握电气控制基本的控制的原理，连接规则，故障排除方法， 学习常用机机床的电器控制的线路结构，工作原理，故障分析和排除方法。通过实习培养学 生热爱专业，热爱劳动，吃苦耐劳，刻苦专研精神。 二、实习的要求 1、学习常用低压电

器的实际应用，常用电器控制电路的实际应用，各种电动机控制电路的应用； 2、对于交流接触器， 热继电器，时间继电器，按钮，熔断器，行程开关，低压断路器等常用低压电器具有安装， 使用，维修和选择的能力； 3、初步掌握常用电 器控制电路的安装工艺，接线方法，操作要领，试验规程和故障排除技能； 4、初步掌握常用机 床电气控制电路的控制要求，电器动作原理，操作步骤，常见故障分析和排除技能。 三、实习内容 1、拆装交流接触器， 掌握其内部结构，动作原理；短路环的位置，作用：触电的作用和接线位置；测试吸合电压， 释放电压以及额定电压；简单故障处理。 2、熟悉热继电器, 按钮,熔断器,位置开关,低压断路器的结构,原理及安装接线规则,了解其实用方法和技术参 数的选择. 3、练习各种基本电

气控制线路的接线盒操作,如三相异步电动机的点动和连续运转,顺序控制,两地控制,正反转 控制,形成控制,y-降压启动控制,能好自动控制。 4、现场参观,熟悉 常用机床的结构,组成,操作和动作情况，了解电器设备的位置和电气控制线路的接线方法。 5、完成典型机床电 气控制系统的安装,调试。四、电气原理图 二、m7120平面磨床电气线路的安装的实训设备和元件 1.主电路：m7120 型平面磨床的主线路有四台电动机，m1为液压泵电动机，它在工作中起到工作台往复运动的 作用；m2是砂轮电动机，可带动砂轮旋转起磨削加工工件作用；m3电动机做辅助工作，它是 冷却泵电动机，为砂轮磨削工作起冷却作用；m4为砂轮机升降电动机，用于调整砂轮与工作 件的位置。m1、m2及m3电动机在工作中只要求正转，其中对冷却泵电动机还要求在砂轮电 动机转动工作后才能使它工作，否则没有意义。对升降电动机要求它正反方向均能旋转。 控制线路对m1、m2、