毕业设计 - 典型零件的磨削工艺

新乡学院2010级毕业生毕业设计（论文）

典型零件磨削工艺分析

学校：新乡学院 姓名：位少北 学号：10050403037

班级：2010级机械制造及其自动化3班 院系：机电工程学院 指导老师：柳秀娥

目录

一、 磨削概论

1、 磨削的特点 2、 磨具——砂轮 3、 切削液

二、 不同材料磨削特点

1、 不锈钢 2、 硬质合金 3、 灰铸铁

4、 氮化钢——38CrMoAl 三、 典型零件磨削工艺

1、 调节杆 2、 轴

3、 料斗鼓轮 4、 轮体

一、磨削概论

一、磨削的特点

磨削加工是一种比较精密的金属加工方法，在零件加工工艺路线中往往安排在后面部分，作为最终加工工序。该工序可以有效保证工程图纸上所要求的形位公差。例如：⊥（靠磨台阶轴端面及台阶孔内端面），∥（平磨两端面，两台阶轴肩面），◎（台阶孔），↑（长轴类）。经过磨削加工的零件有很高的精度和很好的表面粗糙度，其在现代机械加工技术中占有重要地位。 1、 磨削过程

磨粒的微刃在磨削过程中与工件发生切削、划刻、摩擦抛光三个作用。粗磨时磨粒以切削为主，精磨时则以抛光为主。其磨削过程主要经历以下四个阶段： 1）、挤压阶段：当磨粒与工件刚接触时，工件表层的金属受到力的作用，发生弹性变形。 2）、滑移阶段：工件金属层受到更大的压力，金属晶格沿某方向滑移，即发生塑性变形。 3）、挤裂阶段：当磨粒对金属层的压力超过金属的强度极限时，金属沿某方向挤裂。 4）、切离阶段：磨粒走完切削的全部，磨屑被切离工件表面。

由于切下的磨屑非常微细，而且磨削温度又很高，所以当磨屑飞出时，就在空气中急速氧化、燃烧，形成磨削火花。

2、 磨削加工和其他加工方法比较具有以下特点 1）、工件表面能获得极高的加工精度和较小的粗糙度值，磨削公差等级通常可达到IT6-IT7级，表面粗糙度可达Ra1.25-Ra0.16。这是因为经过精细修整的砂轮磨粒具有微刃等高性，磨削厚度很小，除了切削作用外，还有挤压和抛光作用。磨床砂轮回转精度很高，工作台纵向液压传动，运动平稳，精度高，横向能微量进给。 2）、可以磨削高硬度材料。不但可以加工软材料，如未淬火钢、铜、树脂等，而且还可以磨削硬度很高的材料，如氮化钢件、渗碳淬火钢件、高硬度工具钢、硬质合金、陶瓷等。 3）、磨削时，一般砂轮的线速度可达35m/s左右，砂轮在磨削时除对工件表面有切削作用外，还有强烈的摩擦作用，在磨削区域温度可以达到400-1000°C。 但是，磨削与其他切削加工方法相比，切除单位体积的切削功率消耗大，磨削表面变形、烧伤、应力都比较大。

3、 影响工件表面质量的几种因素 1）、砂轮圆周速度 提高砂轮圆周速度，使砂轮表面在单位时间内参加磨削的磨粒数增多，每粒磨粒的负荷也相应减小，因此有利于提高工件表面质量和砂轮寿命。一般磨削时，生产中砂轮直径越磨越小，砂轮圆周速度会随着砂轮直径的减小而降低使工件表面质量下降，应注意及时更换砂轮。 2）、工件圆周速度

工件圆周速度增加，在各种磨削情形下都使切削厚度增加。由于切削厚度增加，每颗磨粒承受的负荷也相应增加，超过一定程度时砂轮的磨耗就会急剧增加，并引起工件振动，工件表面质量明显下降。所以选择工件圆周速度时应与砂轮圆周速度保持一定的比例关系。 3）、背吃刀量

背吃刀量增加，是每颗磨粒的负荷增加，工件表面质量下降。粗磨时，采用较大的背吃刀量，提高生产效率。精磨时，采用较小的背吃刀量，特别是粗糙度要求极小时，采用

薄屑或无火花磨削，使磨粒对工件仅仅起细微的切削和摩擦抛光作用。 4）、砂轮粒度 细粒度的砂轮，在砂轮表面参加磨削的磨粒数多，磨削厚度减小有利于减小工件表面粗糙度值。粗磨粒砂轮则相反，但其有利于提高磨削效率。 5）、砂轮宽度和纵向进给量

纵向进给量对磨削生产率和工件表面粗糙度有很大影响。加大纵向进给量，会使磨屑变厚；增大砂轮宽度则使磨屑变薄。因此，精磨时，应选用较小的纵向进给量和宽度较大的砂轮。粗磨时，为提高生产效率，可适当增大纵向进给量。 4、 磨削热及减小措施

磨削时，砂轮对工件表面的剧烈摩擦，使磨削局部区域的瞬时温度高达1000°C。磨削火花就是磨屑在空气中氧化、燃烧的现象。其危害主要有：使工件表面烧伤，降低工件表面硬度，缩短零件使用寿命；使工件产生热膨胀变形，影响工件的形状精度和尺寸精度；使金属表层产生金相组织变化，并产生应力，当局部应力超过工件材料的强度极限时，会产生裂纹。减小其影响的措施主要有：

1)、合理选用砂轮，使磨削性能达到最大化。如磨削薄壁零件，应选用单晶刚玉砂轮，热变形小。在磨削材料导热性差、磨削量大的情况下，可选用大气孔砂轮，这种砂轮不易阻塞，切削能力强，且散热快。树脂结合剂砂轮弹性好，与陶瓷结合剂砂轮相比，不易使工件表面烧伤。用砂轮端面磨平面时，可将砂轮端面倾斜地修整一个很小的角度（约2°~3°）或将砂轮端面修凹，以减小与工件的接触面积，避免烧伤。 2）、采用良好的冷却措施，如选用合适的切削液或高压冷却均可使冷却条件得到改善，或采用喷雾冷却，切削液透过砂轮体内的内冷却方法，可以有效地避免表面烧伤。

二、磨具——砂轮

对大多数磨具来说，它是由磨粒、结合剂和气孔三部分组成的。磨粒是构成磨具的主要原料，具有高的硬度和适当脆性，在磨削过程中对工件起切削作用。结合剂的作用是将磨粒固结起来，使之成为有一定形状和强度的磨具。气孔是磨具中存在的空隙，磨削时，起容纳磨屑和散逸磨削热量作用。此外，磨具中的气孔还可浸渍某些填充剂或添加剂，如硫、蜡、树脂和金属银等，以改善磨具性能，满足某些特殊加工需要。

1、 磨料

为适应各种工件材料加工需要，磨料应具备以下基本性能有：很高的硬度；有一定的韧性；一定的强度；很好的热稳定性（红硬性）；很好的化学稳定性。 常用磨料品种及应用范围

棕刚玉：代号：A ，棕褐色。化学成分：Al2O3>95.0%;SiO2<2.0%;Fe2O3<1.0%;显微硬度（HV）20000~22000，硬度较低，韧性较好。适于磨削碳素钢、合金钢、可锻铸铁与青铜。

白刚玉：代号：WA，白色。化学成分：Al2O3>98.5%;SiO2<1.2%;Fe2O3<0.15%;显微硬度（HV）22000~24000，较A硬度高，磨粒锋利，韧性差。适于磨削淬火高碳钢、合金钢、高速钢。薄壁零件、成形零件。 铬刚玉：代号：PA，玫瑰红。化学成分：

Al2O3>97.5%;SiO2<1.0%;Fe2O3<0.01%;Cr2O3>1.15~1.30%。显微硬度（HV）22780，韧性比WA好。适于磨削高速钢、不锈钢。成形磨削、刃磨刀具、高表面质量磨削。 黑碳化硅：代号：C，黑色带光泽。化学成分：SiC>98.5%;C<0.2%;Fe2O3<0.6%;SiO2<0.5%。显微硬度（HV）28400~33200。比刚玉类硬度高，导热性好，但韧性差。适于磨削铸铁、黄铜、耐火材料及其他非金属材料。