第五章 磨削课件.ppt

5.1.1 磨料 ⒈天然磨料： 二、磨削阶段 1）初磨阶段 2）稳定阶段 3）清磨阶段 由于机床、工件、夹具工艺系统的弹性变形，实际磨削深度小于径向进给量 当系统弹性变形达到一定程度后，继续进给时，其实际磨削深度基本上等于径向进给量。 由于工艺系统的弹性变形逐渐恢复，使实际磨削深度大于零。 要提高生产率，应缩短初磨阶段和稳定阶段。要提高表面质量必须保持适当的清磨进给次数和清磨时间。 结论 图5.6 磨削过程的三个阶段 5.4 磨削力及功率 图5.7 磨削的受力情况 5.4.1 磨粒的受力情况 # 磨粒切削时，作用在磨粒上的力可以分解成两个分力即法向力Fn和切向力Ft。并为结合剂桥上的结合力所平衡，如图5.7所示。 ① 磨粒所承受的合力FR与结合剂桥上抗力FR’的合力不一定在同一平面内；因此，有可能产生力矩M，使磨粒脱落； ② 磨粒本身受到剪力也可能崩裂。。 磨粒所受的应力决定于受力的强弱，它与切削截面积、工件材料性质等磨削条件有关；受力的频率则与砂轮转速有关 结论 5.4.2 磨粒的负前角磨削对磨削力的影响 磨粒的顶尖角多为90°～120°，其前刀面实际上是一个空间曲面。磨粒实际上多数在粒端负前角下切削工件。该前角多数为γo=-70°～-89°之间。 用负前角硬质合金刀具模拟磨粒，对含少许锰、铬、镍的低碳钢，在ap=0.01～0.025mm，切削速度v=200～600m/min时，金属流动情况示意如图5.8所示。 由于磨粒具有负前角，刃端具有γβ值，而切削厚度又很薄，故磨粒对工件的切削条件很差。实际上是滑擦、刻划、产生指向工件表层的很大的塑性变形区。到一定温度后，才形成切屑沿前刀面流出 结论 模拟试验： 图5.8 负前角切削时的金属流动 金属流分为两路 一路进入刀具下面 一路沿前刀面上升而成为切屑 1.一直到-75°的前角，刀具仍可切出切屑来。 2.在-85°前角时，刀具就仅仅擦过和刻划工件， 图5.9 负前角与切削力的关系 前角为负值时，法向力Fn均大于切向力Ft,尤以γo=-50°之后为甚，Fn/Ft=1～5左右。 5.4.3 砂轮上的磨削力 也可以磨削力分解成x方向和y方向的分力Fx,Fy。 ①Fy可用以计算进给功率； ②Fx则是设计机床床身和箱体的重要数据。 可以把磨削力分解为径向力Fn和切向力Ft 以前研究磨削过程时，常常假设所有的磨粒都处于同一圆周面上，磨粒间距离都相等，而且工件是绝对平滑的 实际上，工件有着一定的粗糙度，砂轮磨粒是三维分布的 图5.10 磨削力 (a)外圆圆磨 (b)切入磨 (c)平面磨 (d)端面磨 0.1～0.2 2.7～3.2 1.9～2.6 1.6～1.9 铸钢 淬硬钢 普通钢 工件材料 表5.5 磨削分力的比值 说明 材料硬度高时，比值大些 表中Fa为轴向切削分力 5.4.4 磨削力对磨削过程的影响 成形磨削时的磨削力Fn、Ft与磨削用量ap、vf的关系 ap增加时，Fn及Ft均增加； vf增加时，Fn及Ft均有所减小 工件速度vw与平均接触压力p 和比磨削能uc 的关系 磨削力与磨削时间tc 的关系 磨削力随着磨削时间tc的延长而不断增大 磨下单位体积金属时所消耗的能量称为比磨削能 图5.11 成形磨削时的磨削力与磨削用量的关系 砂轮：WA80K10V，工件：中碳钢；单位宽度磨除率：Z?=4mm/（mm·s）；修整速比： qd=0.5；砂轮速度：vc =30mm/s；砂轮半锥角α=60° 图5.12 vw与p及uc的关系 砂轮粒度：30，磨削深度：ap=0.025mm 精密磨削时的比磨削能可能为车削时的“比切削能” 的20～30倍 5.4.5 磨削功率消耗 功率消耗很大 主运动所消耗的功率为Pm （国际为Pc） kW (5.10) 式中Ft——砂轮的切向力（N）； vs——砂轮线速度（m/s）。 砂轮硬度较高时，功率消耗大些； 同一种工件材料的硬度较高时，功率消耗小些 结论 5.5 磨削温度 磨削表面的热损伤 表现为 热裂纹 热变形 残余应力 精度差 5.5.1 磨削热的来源 磨削时消耗能量 滑擦能 刻划能 切屑形成能 剪切能 (75% 左右) 摩擦能 (25%左右) 接近于工件金属的熔化能 有45%～55%传入工件 有75%左右传入工件 有69%左右传入工件 5.5.2 磨削温度的影响因素 图5.13 磨粒与工件 图5.14磨粒切削刃附近工件表面温