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第四章磨削力 第1页，共13页，编辑于2022年，星期二 图3-2 各种磨削加工方式的三个磨削分力 a) 外圆磨削 b) 内圆磨削 c)卧式平面磨削 d)立式平面磨削 第2页，共13页，编辑于2022年，星期二 一般，FnFtFa，而法向磨削力与切向磨削力的比值Fn/Ft，是加工中一个重要数据，它可间接地说明砂轮工作表面磨粒的锋利程度。因为随着磨粒的钝化，将引起F的急剧增大，使砂轮磨损加快，系统振动增加，噪声加大，工件表面粗糙度上升和表面质量恶化等。所以，它也可作为砂轮耐用度的判断依据之一 三个分力的关系 第3页，共13页，编辑于2022年，星期二 ?砂轮速度v砂↑ →单位时间内参与切削的磨粒数量↑ →每个磨粒的切削厚度↓ →磨削力↓ ?工件速度vω、fa ↑ →单位时间内磨去的金属量↑ →每个磨粒的切削厚度↑→磨削力↑ ?径向进给量fr ↑ →每个磨粒的切削厚度↑、砂轮与工件的磨削接触弧长↑ →同时参与磨削的磨粒数↑ →磨削力↑ ?砂轮磨损↑磨削力↑ 3、影响磨削力的因素 1）磨具条件：磨料、粒度、结合剂、组织、硬度、磨具修整 2）工件条件：工件材料的硬度、强度、塑性、 3）工艺参数条件： 4）磨削液条件：液体成分、润滑冷却性能、供液压力 5）机床工艺系统的刚性和机床的精度 第4页，共13页，编辑于2022年，星期二 Ft=KtαVS-βVwγVaδBε 4、磨削力的实验式： Ft=KVs-βVwγtα 5、比磨削能 磨除工件上单位体积的金属所消耗的能量叫比磨削能 U=W/V 切屑的大小对比磨削能的影响被称之为尺寸效应 第5页，共13页，编辑于2022年，星期二 比磨削能对于估计磨削力和功是一个很有用的量 在钢坯的荒磨中，一个切屑的厚度大约g=0.1mm，其U大约为700kg.m/cm3，若以500公斤/小时（1093cm3/min）的速率切除金属，最小的功率消耗可估计如下： （马力）=12750（J/S） 如果Vs=80m/s （Kg） 若取Fn=3Ft倍，则 Fn=636(kg) 第6页，共13页，编辑于2022年，星期二 6、磨削力的测量 （1）功率计法:功率计法是根据电动机输入功率来计算切向磨削力的。由于磨床的砂轮轴多由独立的电机直接驱动，因此，可用电功率表实测磨头电动机的功率PE，然后按下式计算: 式中ηR--电动机传动效率； PE--磨头电动机实测输入功率(kW)； nS--砂轮转速(r/s)； DS--砂轮直径(mm)。 （2）电阻应变测力法 (3)电容式测力仪 (4)压电原理的平面磨削测力仪 第7页，共13页，编辑于2022年，星期二 第二节 磨削中的振动 在磨削加工中，振动对表面光洁度、磨削精度、砂轮的寿命带来的不良影响尤为突出。因而振动是影响产品质量和生产率的一个重要因素。 一、磨削中的振动形式 1、自由振动 如磨床周围其它机械产生的冲击力，磨床砂轮架快速进退或工作台换向时引起的振动属于自由振动 2、强迫振动 如磨床电机的转子的不平衡、砂轮的不平衡等因素引起的振动 3、自激振动 自激振动又叫做颤振，颤振是由系统自身产生的交变力所维持的振动。磨削过程中不断波动的磨削力就是维持颤振的交变力 其中自由振动和强迫振动，只要找出振源，总是可以找到消除它们的方法。而发生在砂轮和工件之间的颤动，不会因为有阻尼而衰减，一旦振动产生便会有增无减 第8页，共13页，编辑于2022年，星期二 二、稳态和动态切削过程 第9页，共13页，编辑于2022年，星期二 三、磨削中的颤振 再生效应: 不管是何种原因在工件上一转留有波纹，若切削过程不稳定都一定会反映到再次切削之中，并产生新的振纹激起再生振动，这种现象称为再生效应 一般说来，使用刀具进行切削加工，则后一次走刀与前一次走刀往往有重迭部分。这种情况在磨削中特别明显 重叠系数 B——砂轮宽度 S——轴向进给量 第10页，共13页，编辑于2022年，星期二