常用金屬加工方法

組成機(jī)器的零件大小不一,。金屬切削加工方法也多種多樣。常用的形狀和結(jié)構(gòu)各不相同,。有車削,、鉆削、鏜削,、刨削,、拉削、銑削和磨削等,。盡管它加工原理方面有許多共同之處,。切削運(yùn)動形式不同，但由于所用機(jī)床和刀具不同,，所以它有各自的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍,。

一、 車削  

1.1 車削的定義   

定義：工件旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動,，車刀作進(jìn)給運(yùn)動的切削加工方法,。  

車削的主運(yùn)動為零件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，特別適用于加工回轉(zhuǎn)面,，刀具直線移動為進(jìn)給運(yùn)動,。如圖1-1所示。

 

由于車削比其他加工方法應(yīng)用的普遍,。車床往往占機(jī)床總數(shù)的一般的機(jī)械加工車間中20%~50%甚至更多,。根據(jù)加工的需要。如臥式車床,、立式車床,、轉(zhuǎn)塔車床有很多類型車床、自動車床和數(shù)控車床等,。臥式車床和立式車床結(jié)構(gòu)如圖1-2,，1-3，1-4所示,。

1.2 車削的工藝特點(diǎn)：

 

 1. 易于保證零件各加工面的位置精度

  

零件各表面具有相同的回轉(zhuǎn)軸線(車床主軸的回轉(zhuǎn)軸線)——一次裝夾中加工車削時,，同一零件的外圓,、內(nèi)孔、端平面,、溝槽等,。能保證各外圓軸線之間及外圓與內(nèi)孔軸線間的同軸度要求。

 

2. 生產(chǎn)率較高  

 

 一般情況下車削過程是連續(xù)進(jìn)行的,，不易產(chǎn)生沖擊,，切削力基本上不發(fā)生變化。并且當(dāng)車刀幾何形狀,、吃刀量和進(jìn)給量次走刀過程中刀齒多次切入和切出一定時,，切削過程可采用高速切削和強(qiáng)切削層（公稱橫截面積）是不變的切削力變化很小。車削加工既適于單件小批量生產(chǎn),，生產(chǎn)效率高,，也適宜大批量生產(chǎn),。

 

3. 生產(chǎn)成本較低  

 

車刀是刀具中最簡單的一種,，故刀具費(fèi)用低，制造,、刃磨和安裝均較方便,。車床附件多，加之切削生產(chǎn)率高,，裝夾及調(diào)整時間較短,，故車削成本較低。 

 

4. 適于車削加工的材料廣泛 

 

 可以車削黑色金屬（鐵,、錳,、鉻）、有色金屬,，非金（除難以切削的30HRC（洛氏硬度）以上高硬度的淬火鋼件外）,，塑性材料(有機(jī)玻璃、橡膠等),，特別適合于有色金屬零件的精加工,。某些有色金屬零件的硬度較低，塑性較大,，若用砂輪磨削,，軟的磨屑易堵塞砂輪，難以得到很光潔的表面,。因此不宜采用磨削加工,，當(dāng)有色金屬零件外表粗糙度值要求較小時，而要用車削或銑削等方法精加工,。

 

1.3 車削的應(yīng)用   

 

     車床上使用不同的車刀或其他刀具,。如內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外可以加工各種回轉(zhuǎn)表面,，如圓錐面,、螺紋、溝槽,、端面和成形面等,。加工精度可達(dá)IT8~IT7，外表粗糙度Ra值為1.6~0.8?m,，  精細(xì)車的尺寸公差等級可達(dá)IT6～IT5,，表面粗糙度Ra值為0.4～0.1μm。車削常用來加工單一軸線的零件,，還可以加工多軸線的零件(如曲軸,、偏心軸等)或盤形凸輪,，只需將刀具位置或?qū)④嚧策m當(dāng)改裝,。 

 

1. 車外圓

左偏刀主要用于需要從左向右進(jìn)給車削右邊有直角軸肩的外圓以及右偏刀無法車削的外圓,。

 

2. 車孔 

 

車孔是用車削方法擴(kuò)大工件的孔或加工空心工件的內(nèi)表面。車盲孔和臺階孔時,，車刀先縱向進(jìn)給,，當(dāng)車到孔的根部時再橫向從外向中心進(jìn)給車端面或臺階端面。

 

3. 車端面 

 

車平面主要是車端面,。圖（a）是用彎頭刀車平面,，可采用較大背吃刀量，切削順利,，表面光潔,，大小平面均可切削；圖（b）是90°右偏刀從外向中心進(jìn)給車平面,，適宜車削尺寸較小的平面或一般的臺肩端面,；圖（c）是90°右偏刀從中心向外進(jìn)給車平面，適宜車削中心帶孔的端面或一般的臺肩端面,；圖（d）是左偏刀車平面,，刀頭強(qiáng)度較好，適宜車削較大平面,，尤其是鑄鍛件的大平面,。

4. 車錐面 

 

錐面可看作是內(nèi)外圓的一種特殊形式。內(nèi)錐面具有配合緊密,、拆卸方便,、多次拆卸后仍能保持準(zhǔn)確對中的特點(diǎn)，廣泛用于要求對中準(zhǔn)確和需要經(jīng)常拆卸的配合件上,。常用的標(biāo)準(zhǔn)圓錐有莫氏圓錐,、米制圓錐和專用圓錐三種。 

車錐面的方法：

 

（1）小滑板轉(zhuǎn)位法：主要用于單件小批生產(chǎn)中精度較低和長度較短（≤ 100mm）的內(nèi)錐面,。     

（2）尾座偏移法：用于單件或成批生產(chǎn)中軸類零件上較長的外錐面,。     

（3）靠模法：用于成批和大量生產(chǎn)中較長的內(nèi)外錐面。     

（4）寬刀法：用于成批和大量生產(chǎn)中較短（≤ 20mm）的內(nèi)外錐面,。

 單件小批生產(chǎn)中,，各種軸、盤,、套等類零件多選用適應(yīng)性廣的臥式車床或數(shù)控車床進(jìn)行加工,；直徑大而長度短(長徑比L/D＝0.3～0.8)的重型零件，多用立式車床加工,。 成批生產(chǎn)外形較復(fù)雜,，且具有內(nèi)孔及螺紋的中小型軸,、套類零件時，應(yīng)選用轉(zhuǎn)塔車床進(jìn)行加工,。 大批,、大量生產(chǎn)形狀不太復(fù)雜的小型零件，如螺釘,、螺母,、管接頭、軸套類等時,，多選用半自動和自動車床進(jìn)行加工,。它的生產(chǎn)率很高但精度較低。 

 

二,、鉆削

 

 2.1 鉆削的定義 

 

中文名稱：鉆削   

其他名稱：鉆孔  

定義：鉆削刀具與工件作相對運(yùn)動并作軸向進(jìn)給運(yùn)動,，在工件上加工孔的方法。  

鉆孔是一種最基本的孔加工方法,。鉆孔經(jīng)常在鉆床和車床上進(jìn)行,，也可以在鏜床和銑床上進(jìn)行。常用的鉆床有臺式鉆床,、立式鉆床和搖臂鉆床,。 

鉆孔與車削外圓相比，鉆頭工作局部處在已加工表面工作條件要困難得多,，因而引起一些特殊問題,。例如鉆頭的剛度和強(qiáng)度、容屑和排屑,、導(dǎo)向和冷卻潤解圍中滑等,，其特點(diǎn)可概括如下：

 

 1. 鉆頭易引偏  

 

引偏：指加工時由于鉆頭彎曲而引起的孔徑擴(kuò)大、孔不圓或孔的軸線歪斜等,，見圖2-6,。

 原因：由于鉆頭橫刃定心不準(zhǔn)，鉆頭剛性和導(dǎo)向作用較差,，切入時鉆頭易偏移,、彎曲。 

     

  2. 排屑困難  

 

鉆孔的切屑較寬,，容屑槽尺寸又受到限制,，流出時與孔壁發(fā)生劇烈摩表面，孔內(nèi)被迫卷成螺旋狀,。使切屑與孔壁發(fā)生較大的摩擦,，擠壓、拉毛和刮傷已加工表面,，降低表面質(zhì)量,。甚至?xí)行甲枞谌菪疾劾?，卡死或折斷鉆頭，刀具磨損快,。 

為了改善排屑條件,，可在鉆頭上修磨出分屑槽，將寬的切屑分成窄條,，以利于排屑,。當(dāng)鉆深孔時,，應(yīng)采用合適的深孔鉆進(jìn)行加工,。 

3. 切削溫度高。 

由于鉆削是一種半封閉式的切削,，主切削刃上近鉆芯處和橫刃上皆有很大的負(fù)前角,，鉆削時所產(chǎn)生的熱量由工件吸收的很多,大量高溫切屑不能及時排出，切削液難以注入到切削區(qū),，切削熱不易傳散,。 切屑、刀具與工件之間的摩擦很大,，因此切削溫度較高,，刀具磨損大，并限制了鉆削用量和生產(chǎn)率的提高,。 

4. 精度低 

鉆削的精度較低,，表面較粗糙，一般加工精度在IT10以下,，表面粗糙度Ra值大于12.5?m,，生產(chǎn)效率也較低。因此,，鉆孔主要用于粗加工或預(yù)加工工序,。 

 

  2.2  鉆削的應(yīng)用 

單件、小批生產(chǎn)中,，中小型工件上的小孔(D<13 mm)常用臺式鉆床加工,，較大的孔(D<50 mm)常用立式鉆床加工；大中型工件上的孔應(yīng)采用搖臂鉆床加工,，回轉(zhuǎn)體工件上的孔在車床上加工,。 在成批和大量生產(chǎn)中，為了保證加工精度,，提高生產(chǎn)效率和降低加工成本,，廣泛使用鉆模、多軸鉆或組合機(jī)床進(jìn)行孔的加工,。 

 精度高,、粗糙度小的中小直徑孔(D<50mm),，在鉆削之后，常常需要采用擴(kuò)扎和鉸孔進(jìn)行半精加工和精加工,。 

 

三 鏜削 

 

3.1 鏜削的定義 

 

中文名稱：鏜削    

其他名稱：鏜孔  

定義：鏜刀旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動,，工件或鏜刀作進(jìn)給運(yùn)動的切削加工方法。 鏜削加工主要在銑鏜床,、鏜床上進(jìn)行,。

  

  鏜孔是對鍛出，鑄出或鉆出孔的進(jìn)一步加工,，鏜孔可擴(kuò)大孔徑,，提高精度，減小表面粗糙度,，還可以較好地糾正原來孔軸線的偏斜,。鏜孔可以分為粗鏜、半精鏜和精鏜,。一般鏜孔精度達(dá)IT8～IT11,，表面粗糙度Ra值為0.8～l.6?m； 精細(xì)鏜時,，精度可達(dá)IT7～IT6,，表面粗糙度Ra值為0.2～0.8?m。單刃鏜刀和多刃鏜刀見圖3-2和圖3-3. 

 在銑鏜床上鏜孔的方法如圖3-4和3-5所示,。單刃鏜刀是把鏜刀頭安裝在鏜刀桿上,，其孔徑大小靠調(diào)整刀頭的懸伸長度來保證，多用于單件小批生產(chǎn)中,。在普通銑鏜床鏜孔,，與車孔基本類似，粗鏜的的尺寸公差等級為IT12～IT11,，表面粗糙度Ra值為25～12.5μm,，半精鏜的的尺寸公差等級為IT10～IT9；表面粗糙度Ra值為6.3～3.2μm,；精鏜的的尺寸公差等級為IT8～IT7,，表面粗糙度Ra值為1.6～0.8μm。 

 可調(diào)浮動鏜刀片（圖3-6（b））的兩切削刃之間的距離為孔徑尺寸,，可通過調(diào)節(jié)用百分尺檢測獲得,。

 

鏜孔分為一般鏜孔和深孔鏜孔，一般鏜孔在普通車床就可以,，把鏜刀固定在車床尾座或者固定在小刀架上都可以,。深孔鏜孔需要專用的深孔鉆鏜床，鏜刀要加上鏜稈,，還要加上液壓泵站利用冷卻液把鐵屑排除,。 

車床上鏜孔：工件旋轉(zhuǎn),、鏜刀進(jìn)給，如圖3-7所示.

 

 四 刨削 

 

 4.1 刨削的定義 

 

中文名稱：刨削    

定義：刨刀與工件作水平方向相對直線往復(fù)運(yùn)動的切削加工方法,。 

 

刨削是平面加工的主要方法之一.是單件小批量生產(chǎn)的平面加工最常用的加工方法,。常見的刨床類機(jī)床有牛頭刨床、龍門刨床和插床等,，如圖4-1和圖4-2所示,。

4.2 刨削的工藝特點(diǎn) 

 

 1. 通用性好 

     

 根據(jù)切削運(yùn)動和具體的加工要求。價格低,，刨床的結(jié)構(gòu)比車床,、銑床簡單。調(diào)整和操作也較方便,。所用的單刃刨刀與車刀基本相同,。制造、刃磨和安裝皆較方便,。形狀簡單?？杉庸ご怪?、水平的平面，還可加工T型槽,、V型槽,，燕尾槽等。

 

2. 生產(chǎn)率較低    

 

刨削的主運(yùn)動為往復(fù)直線運(yùn)動,。加之刀具切入和切出時有反向沖擊時受慣性力的影響,，一個表面往往要限制了切削速度的提高。單刃刨刀實(shí)際參加切削的切削刃長度有限,，經(jīng)過多次行程才干加工進(jìn)去,。加工不連基本工藝時間較長。刨刀返回行程時不進(jìn)行切削,。刨削的生產(chǎn)率低于銑削,。但是對于狹長外表(如導(dǎo)軌、長槽等)增加了輔助時間,，加工刨削的生產(chǎn)率可能高于銑削,。 

 

3. 加工精度不高 

 

刨削的精度可達(dá)IT8～IT7，表面粗糙度Ra值為1.6～6.3?m,。當(dāng)采用寬刀精刨時,，即在龍門刨床上進(jìn)行多件或多刀加工時，用寬刃刨刀以很低的切削速度,，切去工件表面上一層極薄的金屬,，平面度不大于0.02/1000,，表面粗糙度Ra值可達(dá)0.4～0.8?m。

 

4.3 刨削的應(yīng)用 

 

 由于刨削的特點(diǎn),。維修車間和模具車間應(yīng)用較多,。 刨削主要用在單件小批量生產(chǎn)中， 刨削主要用來加工平面,，也廣泛用于加工直槽,。如圖4-3所示。 

 牛頭刨床的最大刨削長度一般不超過1000mm,，因此只適于加工中,、小型工件。龍門刨床主要用來加工大型工件,，或同時加工多個中,、小型工件。 

插床又稱立式牛頭刨床,，主要用來加工工件的內(nèi)表面,，如鍵槽、花鍵槽等,，也可用于加工多邊形孔,，如四方孔、六方孔等,。特別適于加工盲孔或有障礙臺肩的內(nèi)表面,。

 

五 拉削 

 

5.1 拉削的定義 

 

中文名稱：拉削  

 定義：用拉刀在拉力作用下作軸向運(yùn)動，加工工件內(nèi),、外表面的方法,。利用多齒的拉刀，逐齒依次從工件上切下很薄的金屬層,，使表面達(dá)到較高的精度和較小的粗糙度值,，如圖5-1所示。

 

 5.2拉削的工藝特點(diǎn): 

 

 1 生產(chǎn)率高,。由于拉刀是多齒刀具,，同時參加工作的刀齒數(shù)較多，同時參與切削的切削刃較長,，并且在拉刀的一次工作行程中能夠完成粗—半精—精加工,，大大縮短了基本工藝時間和輔助時間。

 2 加工精度高,、外表粗糙度較小,。拉刀具有校準(zhǔn)部分，其作用是校準(zhǔn)尺寸，修光表面,，并可作為精切齒的后備刀齒,。拉削的切削速度較低，切削過程比較平穩(wěn),，并可避免積屑瘤的產(chǎn)生,。一般拉孔的精度為IT8～IT7，表面粗糙度Ra值為0.4～0.8?m,。 

3 拉床結(jié)構(gòu)和操作比較簡單,。拉削只有一個主運(yùn)動。但拉削時切削速度較低,。刃磨一次可以加工數(shù)以千計的零件,，刀具磨損較慢，一把拉刀又可以重磨多次,。 

4 拉刀成本高,。由于拉刀的結(jié)構(gòu)和形狀復(fù)雜,制造成精度和表面質(zhì)量要求較高。 

5 不能拉削加工盲孔,、深孔,、階梯孔及有障礙的外表面,拉削不能糾正孔的位置誤差。 

 

5.3 拉削的應(yīng)用 

 

雖然內(nèi)拉刀屬定尺寸刀具,。但每把內(nèi)拉刀只能拉削一種尺寸和形狀的內(nèi)表面,。內(nèi)拉刀可以加工各種形狀的通孔。例如圓孔,、方孔、多邊形孔,、花鍵孔和內(nèi)齒輪等,。還可以例如鍵槽、T形槽,、燕尾槽和渦輪盤上的榫槽等,。外拉削可以加工平面、加工多種形狀的溝槽,。成形面,、外齒輪和葉片的榫頭等。如圖5-2所示

 

六,、銑削 

 

6.1 銑削的定義

 

中文名稱：銑削   

定義：銑刀旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動,，工件或銑刀作進(jìn)給運(yùn)動的切削加工方法，見圖6-1,。  銑削是平面的主要加工方法之一,。銑削時，零件隨工作臺的運(yùn)銑刀的旋轉(zhuǎn)是主運(yùn)動,。 常用的升降臺臥式銑床和立式銑床,，圖6-2所示,。銑削大型零件的動是進(jìn)給運(yùn)動。銑床的種類很多,，平面則用龍門銑床,。多用于批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率較高,。 

加工對象：平面（水平面,、垂直面、斜面）,、溝槽（直角槽,、鍵槽、V形槽,、燕尾槽,、T形槽、圓弧槽,、螺旋槽）,、成形面、孔（鉆孔,、擴(kuò)孔,、鉸孔、銑孔）和分度工作,。

1. 生產(chǎn)率較高  

 

銑刀是典型的多齒刀具,。并且參與刀削的切削刃較銑削時有幾個刀齒同時參加工作。且無刨削那樣的空回行程,，切削速度也較高,。但加工狹長平面或長直刨削比銑削生產(chǎn)率高。 

2. 振動容易發(fā)生  

銑刀的刀齒切入和切出時產(chǎn)生沖擊,，并將引起同時工作刀齒數(shù)的增減,。在切削過程中每個刀齒的切削層厚度隨刀齒位置的不同而變化，引起切削層橫截面積變化,。 

3. 刀齒散熱條件較好  

銑刀刀齒在切離工件的一段時間內(nèi),，可以得到一定的冷卻，散熱條件較好,，但是,，切入和切出時熱和力的沖擊將加速刀具的磨損，甚至可能引起硬質(zhì)合金刀片的碎裂,。 

 

4 加工精度 

 

 加工精度一般為IT8～IT7,，表面粗糙度Ra值為1.6～3.2?m。 

 

6.3 逆銑與順銑的區(qū)別 

  

·逆銑時，每個刀齒的切削層厚度是由零增大到最大值,。刀齒接觸工件的初期,，不能切入工件，而是在工件表面上擠壓,、滑行,，使刀齒與工件之間的摩擦加大，加速刀具磨損,，同時也使表面質(zhì)量下降,。順銑時，每個刀齒的切削層厚度是由最大減小到零,。 ? 

·逆銑時,，銑削力上抬工件；而順銑時,，銑削力將工件壓向工作臺,，減少了工件振動的可能性，尤其銑削薄而長的工件時,，更為有利,。

?· 順銑時忽大忽小的水平分力Ff與工件的進(jìn)給方向是相同的，工作臺進(jìn)給絲杠與固定螺母之間一般都存在間隙,，間隙在進(jìn)給方向的前方,。由于Ff的作用使工件連同工作臺和絲桿一起向前竄動，造成進(jìn)給量突然增大甚至打刀,。而逆銑水平分力與進(jìn)給方向相反,，銑削過程中工作臺絲桿始終壓向螺母，不會引起工件竄動,。如圖6-3,6-4所示,。

逆銑與順銑的確定： 

·根據(jù)上面分析，當(dāng)工件表面有硬皮,，機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)有間隙時，應(yīng)選用逆銑,。因?yàn)槟驺姇r,，刀齒是從已加工表面切入，不會崩刃,；機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的間隙不會引起振動和爬行,，因此粗銑時應(yīng)盡量采用逆銑。生產(chǎn)中多用逆銑,。 ? 

·當(dāng)工件表面無硬皮,，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)無間隙時，應(yīng)選用順銑。因?yàn)轫樸娂庸ず螅?/span>零件表面質(zhì)量好,，刀齒磨損小因此，精銑時,，尤其是零件材料為鋁鎂合金、鈦合金或耐熱合金時,，應(yīng)盡量采用順銑,。 6.4 銑削的應(yīng)用 主要用來加工平面(包括水平面,、垂直面和斜面),、溝槽,、成形面和切斷等。單件,、小批生產(chǎn)中,，加工小,、中型工件多用升降臺式銑床(臥式和立式兩種),。加工中、大型工件時可以采用龍門銑床,。龍門銑床與龍門刨床相似，有3～4個可同時工作的銑頭,，生產(chǎn)率高,，廣泛用于成批和大量生產(chǎn)中。在單件小批生產(chǎn)中，有些盤狀成形零件,，也可以用立銑刀在立式銑床上加工。 

 

1. 端銑 

 

對稱端銑：銑刀和工件相對對稱,。 

不對稱端銑：銑刀和工件相對不對稱,。 

可以通過調(diào)整銑刀和工件相對位置來調(diào)節(jié)刀齒切入和切出時的切削層厚度,，改善銑削過程,。 見圖6-5所示,。

2. 周銑和端銑比較

·周銑時，同時工作的刀齒數(shù)與加工余量有關(guān)，一般僅有1～2個,。而端銑時,，同時工作的刀齒數(shù)與被加工表面的寬度有關(guān),，而與加工余量無關(guān)。 ? 

·端銑的切削過程比周銑時平穩(wěn),，有利于提高加工質(zhì)量,。 ? 

·端銑刀的刀齒切入和切出工件時，雖然切削層厚度較小,，但不像周銑時切削層厚度變?yōu)榱?，從而改善了刀具后刀面與工件的摩擦狀況，提高了刀具耐用度,，并可減小表面粗糙度,。

·端銑刀直接安裝在銑床的主軸端部，懸伸長度較小,，刀具系統(tǒng)的剛度較好,，而圓柱銑刀安裝在細(xì)長的刀軸上，刀具系統(tǒng)的剛度遠(yuǎn)不如端銑刀,。 ?

· 端銑刀可方便地鑲裝硬質(zhì)合金刀片,，而圓柱銑刀多采用高速鋼制造。端銑時可以采用高速銑削,，不僅大大提高了生產(chǎn)效率,，也提高了已加工表面質(zhì)量。 

2. 銑平面 

銑削平面是周銑和端銑的復(fù)合加工,，根據(jù)銑刀的不同,，一般有以下用途。 

（1）鑲齒端銑刀：刀齒為硬質(zhì)合金,，切削速度Vc>100m/min,，生產(chǎn)率高,，主要加工大平面。 （2）套式立銑刀：高速鋼,，切削速度Vc為30～40 100m/min，生產(chǎn)率低,，用于銑削各種中小平面和臺階面,。 

（3）圓柱銑刀：高速鋼，臥銑銑削中小平面,。 

（4）三面刃銑刀：臥銑銑削小型臺階面和四方,、六方螺釘頭等小平面。

（5）立銑刀：銑削中小平面,。

3.銑溝槽

 

七,、磨削  

 

7.1 磨削的定義 

 

中文名稱：磨削    

定義：磨具以較高的線速度旋轉(zhuǎn)，對工件表面進(jìn)行加工的方法,。如圖7-1所示,。通常把使用磨具進(jìn)行加工稱為磨床。常用的磨具有固結(jié)磨具(如砂輪,、油石等)和涂附磨具(如砂帶,、砂布等),，磨床按加工用途的不同可分為外圓磨床,、內(nèi)圓磨床和平面磨床等,。

7.1 砂輪的特征要素

  

砂輪是由一定比例的硬度很高的粒狀磨料和結(jié)合劑壓制燒結(jié)而成的多孔物體。磨削時與砂輪的選擇合理與否至關(guān)重要,。砂輪的性能主要取能否取得較高的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率,。決于砂輪的磨料,、粒度、結(jié)合劑,、硬度、組織及形狀尺寸等因素,。這些稱為砂輪的特征要素,。如圖7-2所示,。

 

7.2 磨粒的切削過程（如圖7-3所示） 

 

磨削過程的實(shí)質(zhì)是切削,、刻劃和摩擦拋光的綜合作用過程，由此可獲得較小的表面粗糙度值,。粗磨時以切削作用為主,，精磨時切削作用和摩擦拋光作用同時并存。 

（1）砂輪表面突起高度較大和較為鋒利的磨粒,，切入工件較深且有切屑產(chǎn)生，起切削作用（圖a）,。 

（2）突起高度較小和較鈍的磨粒,，只能在工件表面刻畫細(xì)微的溝痕，工件材料被擠向兩旁而隆起,，此時無明顯切屑產(chǎn)生,，僅起刻劃作用（圖b）。 

（3）比較凹下和已經(jīng)鈍化的磨粒,，既不切削也不刻劃,，只能從工件表面滑擦而過，起摩擦拋光作用（圖c）,。

7.3 磨削工藝的特點(diǎn)  

 

1. 精度高,、外表粗糙度小 。

·磨削時,，砂輪表面有極多的切削刃,，并且刃口圓弧半徑較小。磨粒上較鋒利的切削刃,，能夠切下一層很薄的金屬,，切削厚度可以小到數(shù)微米，這是精密加工必須具備的條件之一,。 

 

·磨削所用的磨床,，比一般切削加工機(jī)床精度高，剛度及穩(wěn)定性較好,，并且具有微量進(jìn)給的機(jī)構(gòu),，可以進(jìn)行微量切削，從而保證了精密加工的實(shí)現(xiàn),。 

 

·磨削時,，切削速度很高。當(dāng)磨粒以很高的切削速度從工件表面切過時，同時有很多切削刃進(jìn)行切削,，每個磨刃僅從工件上切下極少量的金屬,，殘留面積高度很小，有利于形成光潔的表面,。

 ? 

·加工精度為IT7～IT6,，表面粗糙度Ra值為0.2～0.8?m。 

 

2. 砂輪有自銳作用  

 

磨削過程中,，磨砂輪的自銳作用是其他切削刀具所沒有的一般刀具的切削刃,。如果鈍損壞，則切削不能繼續(xù)進(jìn)行,，必需換刀或重磨,。而砂輪由于本身的自銳性，使得磨粒能夠以較鋒利的刃囗對零件進(jìn)行切削,。實(shí)際生產(chǎn)中,，有時就利用這一原理進(jìn)行強(qiáng)力連續(xù)磨削以提高磨削加工的生產(chǎn)效率。  磨削過程中,，磨粒在高速,、高壓與高溫的作用下，將逐漸磨損而變得圓鈍,，圓鈍的磨粒,，切削能力下降，作用于磨粒上的力不斷增大,。當(dāng)此力超過磨粒強(qiáng)度極限時,，磨粒就會破碎，產(chǎn)生新的較鋒利的棱角,，代替舊的圓鈍磨粒進(jìn)行磨削,；當(dāng)此力超過砂輪結(jié)合劑的粘結(jié)力時，圓鈍的磨粒就會從砂輪表面脫落,，露出一層新鮮鋒利的磨粒,，繼續(xù)進(jìn)行磨削。 

 

3. 背向磨削力 Fp較大

如圖7-4所示,，磨削時砂輪作用在工件的力為總磨削力F,。F可分解為三個相互垂直方向的分力，即磨削力Fc ,、背向力Fp和進(jìn)給磨削力Ff,。磨削時，由于背吃刀量很小,，所以磨削力Fc較小,，進(jìn)給磨削力Fc則更小,，一般可忽略不計。但背向磨削力Fp很大,。4~5.1?c pFF,，這是因?yàn)樯拜喌膶挾容^大，磨粒又是以很大的負(fù)前角切削的緣故,。在刀具切削加工中,，一般切削力Fc最大，而磨削時是背向磨削力Fp最大,，這是磨削加工的一個顯著特點(diǎn),。 

影響：Fp作用于砂輪切入方向，砂輪以很大的力推壓工件,，加速砂輪鈍化,，使砂輪軸和工件均產(chǎn)生彎曲變形，工件易出現(xiàn)圓柱度誤差,，直接影響工件的形狀精度和表面質(zhì)量,，如圖7-5所示。     

解決方法：采用精磨,，增加光磨次數(shù)，或采用輔助支承,，以消除或減少因Fp所引起的形狀誤差,。     

光磨：工件磨到接近最后尺寸（余量一般為0.005~0.01mm)時不再吃刀的磨削。光磨可提高工件的形狀精度,，降低表面粗糙度,。磨削質(zhì)量隨著光磨次數(shù)的增多而提高。      

4. 磨削溫度高  

磨削速度高,，為一般切削加工的1020倍,，且為負(fù)前角切削，這樣高的切削速度下,，磨削時滑擦,、刻劃和切削 3個階段所消耗的能量絕大擠壓和摩擦較嚴(yán)重。局部轉(zhuǎn)化為熱量,，加上磨粒多,，又因?yàn)樯拜啽旧淼膫鳠嵝院懿睿罅康哪ハ鳠嵩诙虝r間內(nèi)傳散不出去,，磨削區(qū)形成瞬時高溫,，并且大部分磨削熱將傳入零件。一般有80％切削熱傳入工件（刀具切削低于20％）,，而且瞬時聚集在工件表層,，形成很大的溫度梯度。工件表層溫度可高達(dá)1000℃ 以上，而表層1mm以下接近室溫,。當(dāng)局部溫度很高時,，表面易產(chǎn)生熱變形，甚至燒傷,。因此,，磨削時需施加大量切削液，以降低磨削溫度,。 

 

5.表面變形強(qiáng)化和殘余應(yīng)力嚴(yán)重 

 

與刀具切削加工相比,，雖然磨削的表面變形強(qiáng)化和殘余應(yīng)力層要淺很多，但程度更為嚴(yán)重,。影響零件的加工工藝,、加工精度和使用性能。      

解決方法：及時用金剛石工具修整砂輪,，施加足夠切削液,，增加光磨次數(shù)。

 

 7.4   磨削的應(yīng)用 

 

 1）外圓磨削：一般在普通外圓磨床或萬能外圓磨床上進(jìn)行,，外圓磨削有縱,、橫、綜合,、深磨法等,，如圖7-6所示。

縱磨法 

 

 

·主運(yùn)動：砂輪高速旋轉(zhuǎn)      

·圓周進(jìn)給運(yùn)動：工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,；  

·縱向進(jìn)給運(yùn)動：工件和磨床工作臺的往復(fù)直線運(yùn)動,；   ? 

·橫向進(jìn)給運(yùn)動：砂輪周期性橫向進(jìn)給。

·特點(diǎn)：每次磨削量小,，磨削力小,，產(chǎn)生的熱量少，散熱條件較好,。加工精度和表面質(zhì)量好,。適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)率較低,。 

 ·應(yīng)用：單件小批生產(chǎn),，精磨，特別是細(xì)長軸的磨削,。實(shí)際中用的最多,。 

 

橫磨法

  

·切削運(yùn)動：工件不作縱向移動，砂輪以慢速作連續(xù)的橫向進(jìn)給,。 

特點(diǎn)：生產(chǎn)率高,。工件與砂輪接觸面積大,，磨削力較大，發(fā)熱量多,，磨削溫度高,，工件易發(fā)生變形和燒傷。 

·應(yīng)用：成批及大量生產(chǎn),，尤其是工件上的成形表面,。加工表面不太寬且剛性較好的工件。軸的磨削,。 

 

綜合磨法

  

·先用橫磨法將工件表面分段進(jìn)行粗磨,，相鄰兩段間有5～10mm的搭接，工件上留下0.0l～0.03mm的余量,，然后用縱磨法進(jìn)行精磨,。 ? 

·綜合了橫磨法和縱磨法的優(yōu)點(diǎn)。  

 

深磨法 

 

·磨削時用較小的縱向進(jìn)給量,、較大的背吃刀量(一般為0.3mm左右),，在一次行程中切除全部余量。

 ·前端錐面進(jìn)行粗磨,，圓柱部分精磨和修光,。 

·應(yīng)用：大批大量生產(chǎn)中加工剛度較大的工件，且被加工表面兩端有較大的距離,，允許砂輪切入切出,。

 

 2）在無心外圓磨床上磨外圓 

磨削時，工件放在兩個砂輪之間,，下方用托板托住，不用頂尖支持,。較小的一個用橡膠結(jié)合劑做的,，磨粒較粗，稱為導(dǎo)輪,；另一個是用來磨削工件的砂輪,，稱為磨削輪。 導(dǎo)輪軸線相對于砂輪軸線傾斜一角度,，以比磨削輪低得多的速度轉(zhuǎn)動,，靠摩擦力帶動工件旋轉(zhuǎn)。 工件一方面旋轉(zhuǎn)作圓周進(jìn)給,，另一方面作軸向進(jìn)給運(yùn)動,，如圖7-7所示。 

 無心外圓磨床特點(diǎn)：

 ·工件兩端不需預(yù)先打中心孔,，安裝比較方便,；

 ·機(jī)床調(diào)整好之后,，可連續(xù)進(jìn)行加工，易于實(shí)現(xiàn)自動化,，生產(chǎn)效率較高,。

·工件被夾持在兩個砂輪之間，不會因背向磨削力而被頂彎,，有利于細(xì)長軸類零件的磨削,。 

·無心外圓磨削要求工件的外圓面在圓周上必須是連續(xù)的，如果圓柱表面上有較長的鍵槽或平面等,，導(dǎo)輪將無法帶動工件連續(xù)旋轉(zhuǎn),，故不能磨削。 

·因?yàn)楣ぜ煌性谕邪迳?，依靠本身的外圓面定位,，若磨削帶孔的工件，則不能保證外圓面與孔的同軸度,。 

·無心外圓磨床的調(diào)整比較復(fù)雜,。

 

 3） 孔的磨削  

 

可以在內(nèi)圓磨床上進(jìn)行，也可以在萬能外圓磨床上進(jìn)行,，它可以加工圓柱孔,、圓錐孔和成形內(nèi)圓面等。 

 磨削過程：

●縱磨圓柱孔時,，工件安裝在卡盤上旋轉(zhuǎn),，并沿軸向作往復(fù)直線運(yùn)動；砂輪高速旋轉(zhuǎn)并作周期性的橫向進(jìn)給,。 ? 

●若磨圓錐孔,，只需將磨床的頭架在水平方向偏轉(zhuǎn)半個錐角。 

 

4） 平面磨削  

 

周磨：利用砂輪的外圓面進(jìn)行磨削,。 ? 

●特點(diǎn)：砂輪與工件的接觸面積小,，散熱、冷卻和排屑情況較好,，加工質(zhì)量較高,。 ? 

●應(yīng)用：加工質(zhì)量要求較高的工件。 ? 設(shè)備：臥軸平面磨床,。 端磨：利用砂輪的端面進(jìn)行磨削,。 ? 

●特點(diǎn)：磨頭伸出長度較短，剛度較好,，允許采用較大打磨削用量,，生產(chǎn)率較高。但砂輪與工件的接觸面積大,，發(fā)熱量多,、冷卻較困難,，加工質(zhì)量較低。 ? 

●應(yīng)用：加工質(zhì)量要求不很高的工件,，代替銑削作為精磨前的預(yù)加工,。 ? 

●設(shè)備：立軸平面磨床。 

 

7.5  磨削發(fā)展方向 

 

1,、高精度,、小粗糙度磨削 

 

如精密磨削、超精磨削,，鏡面磨削,。 

要求：磨床精度，運(yùn)動平穩(wěn)性,，合理的工藝參數(shù),，砂輪精細(xì)修整。 

磨削過程：磨削時,，磨粒的微刃在工件表面上切下微細(xì)切屑,，同時在適當(dāng)?shù)哪ハ鲏毫ο拢柚脞g狀態(tài)的微刃,，對工件表面產(chǎn)生摩擦拋光作用,，從而獲得高的精度和小的表面粗糙度。 

 

2,、高速磨削 

 

磨削速度VC≥50m/s的磨削加工,。因提高工件速度而增加金屬切除率，生產(chǎn)率提高,。 由于磨削速度高,，單位時間內(nèi)通過磨削區(qū)的磨粒數(shù)增多，每個磨粒的切削層厚度將變薄,，切削負(fù)荷減小,，砂輪的耐用度可顯著提高。 由于每個磨粒的切削層厚度小,，工件表面殘留面積的高度小，并且高速磨削時磨?？虅澴饔盟纬傻穆∑鸶叨纫残?，因此磨削表面的粗糙度較小。且高速磨削的背向力相應(yīng)減小,，有利于保證工件(特別是剛度差的工件)的加工精度,。

 

3、強(qiáng)力磨削 

 

以大的背吃刀量和小的縱向進(jìn)給速度進(jìn)行磨削,，又稱緩進(jìn)深切磨削或深磨,。適用于加工各種成形面和溝槽,，特別能有效地磨削難加工材料(如耐熱合金等)。它可以從鑄,、鍛件毛坯直接磨出合乎要求的零件,，生產(chǎn)率大大提高。 

高速磨削和強(qiáng)力磨削都對機(jī)床,、砂輪及冷卻方式提出了較高的要求,。

 

4、砂帶磨削 

 

設(shè)備一般都比較簡單,。砂帶回轉(zhuǎn)為主運(yùn)動,，工件由傳送帶作進(jìn)給運(yùn)動，工件經(jīng)過支承板上方的磨削區(qū),，即完成加工,。

 

砂帶磨削的生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量好,，能較方便地磨削復(fù)雜形面,，因而成為磨削加工的發(fā)展方向之一,，其應(yīng)用范圍越來越廣,。