A. 磨削加工
(一)磨削加工概述
1.磨削加工概念
用砂輪或其他磨具切除工件表面多餘材料的加工方法稱磨削。磨削是零件精加工的主要方法之一,但有時也用於粗加工,如用砂輪切斷材料,或切除鑄件上的澆、冒口和飛邊等工作。常用的磨削加工方法所能達到的精度為IT7～IT5,表面粗糙度值Ra為0.8～0.2μm。磨削可以加工各種形狀的表面,如外圓、內孔、花鍵軸、螺紋、齒輪的齒形、機床導軌面、特殊的成形表面及外圓錐面等。
2.磨削加工的特點
磨削的本質也是一種切削加工,但它與車削、鑽削、銑削加工相比較有以下顯著特點:
1)磨削為多刃、微刃刀具。
2)磨削加工精度高,粗糙度Ra值低。
3)磨削速度快,切削溫度高。砂輪的圓周速度可以達到2000～6000m/min,高速磨削中砂輪線速度可達60～250m/s。因此磨削時切削溫度很高,磨削壓瞬時溫度可達800～1000℃。
4)能加工高硬度的材料。如可以加工淬硬的鋼材、硬質合金工件、寶石、玻璃等製品。
5)磨削時的背向分力比其他切削方法的背向分力大。因為磨削時,磨具與工件在吃刀方向的接觸面積比較大。
6)磨具具有自銳性,可以進行連續的強力切削。
(二)磨床的種類
磨床的類型很多;根據加工的工件的不同,可分為外圓磨床、內圓磨床、平面磨床、工具磨床、刀具刃具磨床、專門化磨床等種類。而每類又有多種形式。
圖2-17所示為萬能外圓磨床的外形圖。其主要組成部分有:床身、工件頭架、工作台、切削液噴嘴、內圓磨具、砂輪架、尾座、控制器等。外圓磨床也有普通外圓磨床和無心外圓磨床之分。
圖2-17 萬能外圓磨床外形圖
1—床身;2—工件頭架;3—工作台;4—切削液噴嘴;5—內圓磨具;6—砂輪架;7—尾座;8—控制器
對於磨削加工來說,砂輪就是切削刀具。在實際工作中,應當根據磨床類型、工件的材料、形狀、尺寸和加工要求等選擇合適的砂輪。選擇砂輪時要決定砂輪的形狀、尺寸、磨料、粒度、硬度、組織、結合劑等。
(三)磨削加工工藝及應用
1.磨削運動及磨削用量
磨削運動是為了切除工件表面多餘材料,加工出合格的、完整的表面,是磨具與工件之間必須產生的所有相對運動的總稱。下面以磨削外圓柱面為例加以說明(圖2-18)。
圖2-18 磨削時的運動
(1)主運動
砂輪的高速旋轉是主運動。用砂輪外圓的線速度vs來表示,單位為m/s。
(2)圓周進給運動
指工件繞自身軸線的旋轉運動。用工件回轉時待加工面的線速度vw表示,單位為m/s。
(3)縱向進給運動
指工作台帶動工件作縱嚮往復運動。用工件每轉一圈沿自身軸線方向的移動量fa表示,單位為mm/r。
(4)橫(徑)向進給運動
指工作台帶動工件每一次縱嚮往復行程內,砂輪相對於工件的徑向移動的距離vp,稱背吃刀量,單位為mm。
2.磨削加工的應用
(1)磨平面
磨削平面一般在平面磨床上進行。對鋼和鑄鐵等導磁性工件可直接安裝在有電磁吸盤的機床工作台上。對非導磁性工件,要用精密平口鉗或導磁直角鐵等夾具裝夾。根據磨削時砂輪工作表面的不同,磨削平面的工藝方法有兩種,即周磨法和端磨法。
(2)外圓及外圓錐面
磨外圓時工件常用前、後頂尖裝夾,用夾頭帶動旋轉;還可用心軸裝夾,用三爪自定心或四爪單動卡盤裝夾,用卡盤和頂尖裝夾。磨削方法有:縱磨法、橫磨法、綜合磨法、深磨法(圖2-19)。
圖2-19 在外圓磨床上磨外圓
磨外圓錐面時可採用轉動工作台、轉動頭架、轉動砂輪架和用角度修整器修整砂輪等方法(圖2-20)。
圖2-20 磨外圓錐面的加工方法
(3)磨內圓柱孔
內圓柱孔的磨削,可以在內圓磨床上進行,也可以在萬能外圓磨床上用內圓磨頭進行磨削。磨內孔時,工件一般都用卡盤夾持工件外圓,其運動與磨外圓時基本相同,但砂輪的旋轉方向與前者相反(圖2-21)。
圖2-21 磨內圓柱孔方法