第五章 磨工实习
一、目的和要求
1、了解砂轮的特性、砂轮的选择和使用方法.
2、了解磨床的种类及用途，掌握外圆磨床和平面磨床的操作方法.
3、熟悉磨削的加工范围和加工方法.
4、掌握在外圆磨床及平面磨床上正确安装工件的方法，完成磨外圆和磨平面的加工。
二、安全技术
除参照执行车工实习安全技术外，还应注意以下几点：
1、操作者必须戴工作帽，长发压入帽内，以防发生人身事故。
2、多人共用一台磨床时，只能一人操作并注意他人的安全。
3、砂轮是在高速旋转下工作的，禁止面对砂轮站立。
4、砂轮启动后，必须慢慢靠近工件，严禁突然接触工件；背吃刀量也不能过大，以径向力过大而发生事故。
三、基本知识
1、概述
在磨床上用砂轮对工件进行切削加工称为磨削。磨削原理和砂轮组成的表面放大图如图5-1所示，可以看到砂轮表面杂乱无章地布满很多尖棱形多角的磨粒。每个磨粒相当于一把小铣刀，当砂轮高速旋转时，磨粒就将工件表面的金属不断地的切除。所以，磨削的实质相当于多刀刃的超高速铣削。
由于砂轮的磨粒硬度极高，因此磨削不仅可以加工一般的金属材料，如碳钢、铸铁和有金属，而且可以加工其它切削方法难以加工的各种硬材料，如淬硬钢、硬质合金、超硬材料、宝石、玻璃等。
磨削加工后工件的尺寸精度一般能达到IT5～IT7级，表面粗糙度值见为O.2～O.8μm；采用超精磨削或研磨，工件的尺寸精度可达到IT3～IT5级，表面粗糙度值Rα为0.05～0.1μm 。在磨削过程中，由于磨削速度很高，产生大量的切削热，其温度可达1000°C以上；同时，剧热的磨屑在空气中被氧化产生火花。为了防止工件表面烧伤、工件变形，要使用大量的切削液来帮助散热，降低磨削温度，及时冲走磨屑，以保证工件加工质量。
磨削不仅可用于零件的内外圆柱面、圆锥面、成形表面的精加工，还可以代替车削、铣
削、刨削作粗加工和半精加工用，而且可以代替气割、锯削来切断钢锭，以及清理铸、锻件
的硬皮和飞边，作毛坯的粗加工用。
2、砂轮
砂轮是由许多极硬的磨粒经过结合剂粘结而成的切削工具。砂轮表面上尖硬的棱角颗粒称为磨料，起着切削作用。把磨料粘结在一起的粘结材料叫做结合剂。磨料、结合剂之间有许多空隙，起着散热和容纳磨屑的作用。磨料、结合剂和空隙构成砂轮结构的三要素。
1、砂轮的特性和选用
砂轮特性包括磨料、磨料粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等。每种砂轮根据其本身的特性都有一定的适用范围，选用时应根据工件的材料、热处理方法以及形状和尺寸等选用合适的砂轮。
（1）磨料 磨料是砂轮的主要成分，它直接担负切削工作，必须具有很高的硬度、热硬性和相当的韧性，常用的磨料见表5-1。
表5-1常用磨料
类别 | 名 称 | 代 号 | 特 性 | 用 途 |
氧化物 | 棕刚玉 | A | 含91％～96％氧化铝，棕，硬度高，韧性好,价格便宜 | 磨碳钢，合金钢，可锻铸铁 |
白刚玉 | WA | 含97％～99％氧化铝，白，硬度比棕刚玉高，韧性低，磨削发热少 | 精磨淬火钢，高碳钢，高速钢，易变形的钢件 | |
碳化硅 | 黑碳化硅 | C | 含95％以上的碳化硅，黑或深蓝，有光泽，硬度比白刚玉高，性脆而锋利，导热性能好 | 磨铸铁，黄钢，铝及非金属材料 |
绿碳化硅 | GC | 含97％以上的碳化硅，绿，硬度和脆性比黑碳化硅高，导热导电性能好 | 磨硬质合金，玻璃，宝石，玉石，陶瓷等 | 工商银行信用卡积分兑换|
高硬磨料 | 人造金刚石 | MBD | 无透明或淡黄、黄绿、黑，性脆，硬度极高。价格贵 | 磨硬质合金，玻璃，宝石，难加工的高硬材料等 |
立方氮化硼 | CBN | 黑或淡白，立方晶体，硬度略低于人造金刚石，耐磨，发热量小 | 磨高温合金，高钼，高钒，高钴合金，不锈钢等 | |
（2）粒度 粒度是指磨料颗粒的大小，即粗细程度。粒度分磨粒和微粉两组：磨粒是用筛选法分类，是以一英寸长的筛子上的孔网数来表示，粒度号越大，磨粒越细；微粉是用显微测量法实际量到的磨粒尺寸分类，在磨料尺寸前加W来表示，因此用这种方法表示的粒度号越小，磨粒越细。通常磨软材料时，为防止砂轮堵塞，用粗磨粒；磨硬、脆材料和精磨时，用细磨粒。粒度大小对磨削效率和工件表面粗糙度有很大影响。不同粒度的使用范围见表5-2。
表5-2不同粒度的使用范围表
粒度号 | 一般使用范围 |
14～24 | 磨钢锭，铸件毛刺，切断钢坯 |
36～60 | 磨平面，外圆，内圆，无心磨 |
60～100 | 精磨，工具刃磨等 |
120～W20 | 精磨，珩磨，螺纹磨等 |
W20以下 | 镜面磨，精细珩磨，超精磨等 |
（3）结合剂 结合剂是砂轮中用以粘结磨粒的物质，它的种类和性质将影响砂轮的强度、热硬性、耐冲击性和耐蚀性等。结合剂对磨削温度、工件表面粗糙度也有影响，常见的结合剂见表5-3所示。
表5-3 常用的结合剂表
名 称 | 代号 | 性 能 | 用 途 |
陶 瓷 结合剂 | V | 性能稳定，气孔率大，热硬性、耐蚀性好，强度较大，粘结力大；弹性、韧性、抗振性差，价格便宜 | 轮速< 35m/s，用于成形磨削，磨螺纹齿轮，曲轴。能制各种磨具，应用最广 |
树 脂 结合剂 | B | 强度大，弹性好，耐冲击，自锐性好，气孔率小；热硬性、耐腐蚀性差，不宜长期存放 | 轮速> 50m/s的高速磨削，能制成薄片，砂轮磨槽，刃磨刀具，高精度磨削 |
橡 胶 结合剂 | R | 强度，弹性更好，退让性好，磨时振动小，气孔率小，热硬性、耐油性差， | 可制成更薄的砂轮，无心磨导轮，柔软抛光轮， |
金 属 结合剂 | M | 韧性、成形性好，强度大，使用寿命长，自锐性差 | 制造各种金刚石磨具，一般用青铜，当直径< 1.5mm用电镀镍 |
（4）硬度 砂轮硬度是指结合剂粘结磨粒的牢固程度，即砂轮工作表面上的磨料在磨削力的作用下脱落的难易程度。砂轮硬度软的，磨粒易脱落；反之，不易脱落。所以，砂轮的硬度与磨粒的硬度不是一个概念。砂轮的硬度对磨削生产率和加工的表面质量影响极大，砂轮的硬度等级见表5-4。
表5-4 砂轮的硬度等级名称及代号表
硬度 等级 | 大级 | 超 软 | 软 | 中 软 | 中 | 中 硬 | 硬 | 超硬 | |||||||||
小级 | 超 软1 | 超 软2 | 超 软3 | 软1 | 软2 | 软3 | 中 软1 | 中 软2 | 中1 | 中2 | 中 硬1 | 中 硬2 | 中 硬3 | 硬1 | 硬2 | ||
代号 | D | E | F | G | H | J | K | L | M | N | P | Q | R | S | T | Y | |
一般情况下，工件材料越硬，砂轮的硬度应选得软些，使磨钝的砂粒及时脱落，以便露出有尖锐棱角的新磨粒，以防止磨削温度过高而产生“烧伤”。工件材料越软，砂轮的硬度应选得硬些，以便充分发挥磨粒的切削作用。
（5）组织 砂轮的组织表示砂轮结构的松紧程度，它与磨粒、结合剂和气孔三者的比例有关。砂轮的组织号是以磨粒所占砂轮体积的百分比来确定。组织号越大，砂轮组织越松，磨削时不易堵塞，磨削效率高，但由于磨刃少，磨削后工件表面粗糙度较高。砂轮的组织分类及用途见表5-5。
表5-5 砂轮的组织分类及用途表
类 别 | 紧 密 | 中 等 | 疏 松 |
组织号 | 0 1 2 3 | 4 5 6 7 | 8 9 10 11 12 13 14 |
磨料占砂轮体积（％） | 62 60 58 56 | 54 52 50 48 | 46 44 42 40 38 36 34 |
用 途 | 成形磨削，精密磨削 | 磨削淬火钢，刃磨刀具 | 磨削韧性大而硬度低的材料，大面积磨削 |
（6）形状与尺寸 为了适应在不同类型的磨床上磨削各种形状和尺寸的工件，砂轮也需制成各种形状和尺寸。在可能的情况下，砂轮的外径应尽量选得大一些，提高砂轮的线速度，以获得较高的生产率和较低的表面粗糙度。表5-6为常用砂轮的形状、代号。
表5-6常用砂轮的形状、代号表
砂轮名称 | 简 图 | 代号 | 主要用途 |
平形砂轮 | P | 磨外圆，内圆，平面，螺纹，用于无心磨，工具磨和砂轮机上 | |
双斜边一号砂轮 | PSX | 磨齿轮和单线螺纹 | |
双面凹砂轮 | PSA | 磨外圆，刃磨刀具，用作无心磨的磨轮和导轮 | |
薄片砂轮 | PB | 切断和开槽 | |
碟形一号砂轮 | D1 | 刃磨铣刀，铰刀，拉刀，和其它刀具，大尺寸还可用于磨齿轮 | |
碗形砂轮 | BW | 磨机床捣鬼，刃磨工具 | |
杯形砂轮 | B | 端面刃磨铣刀、铰刀，扩孔钻，拉刀等，圆周磨平面，内圆 | |
筒形砂轮 | 抖音音乐N | 用于立式平面磨床的立轴上磨平面 | |
（7）砂轮标志 砂轮标志是用符号和数字表示该砂轮的特性，标在砂轮的非工作表面上。例如：
P 400×40×203 A 46 L 5 V 30
形状 外径厚度孔径 磨料 粒度 硬度 组织号 结合剂 允许的磨削速度
2、砂轮的检查、安装、平衡和修整
砂轮是在高速运转下工作，安装前先外观检查，再敲击听其响声判断砂轮是否有裂纹，以防止高速旋转时砂轮破裂。
安装砂轮时，砂轮内孔与砂轮轴配合间隙要适当，过松会使砂轮旋转时偏向一边而产生振动；过紧，则磨削时受热膨胀易将砂轮胀裂，一般配合间隙为0.1～O.8mm。砂轮用法兰盘与螺帽紧固，在砂轮与法兰盘之间垫以O.3～3mm厚的皮革或耐油橡胶垫片，如图梦见鬼5-2所示。
为使砂轮工作时平稳，不发生振动，一般直径在125mm以上的砂轮都要进行静平衡调整。图5-3所示，即将砂轮装在心轴上，再放在平衡架导轨上，如果不平衡，较重的部分总是转
到下面，这时可移动法兰盘端面环形槽内的平衡块进行平衡。反复进行，直到砂轮在导轨上任意位置都能静止为止。
砂轮工作一段时间后，磨粒逐渐变钝，砂轮表面空隙堵塞，砂轮几何形状失准，使磨削质量和生产率都下降，这时需要对砂轮轮几何形状失准，使磨削质量和生产率都下降，这时需要对砂轮进行修整。修整砂轮通常用金刚石刀进行。修整时，金刚石刀与水平面倾斜10。左右，与垂直面呈20°～30°，刀尖低于砂轮中心l～2mm以减少振动，见图5-4。修整时要用冷却液充分冷却，横向进给量O.01危险化学品～0.02mm碳化硅用途，纵向进给量与加工表面粗糙度有关，进给量越小，砂轮表面修出的微刃等高性好，磨出的工件表面粗糙度越低。
3、磨床
（1）磨床类型与型号 磨床有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、齿轮磨床、导轨磨床、无心磨床、工具磨床等，常用的是外圆磨床和平面磨床。磨床型号的表示可见JBl838—85《金属切削机床型号编制方法》规定，如M1432A表示内容如下：
M——磨床类机床，14——万能外圆磨床，32——最大磨削直径的击，即最大磨削直径为320mm，A——第一次重大改进。
（2）外圆磨床主要组成 外圆磨床又分为普通外圆磨床和万能外圆磨床。两者的主要区别是：万能外圆磨床的头架和砂轮下面都装有转盘，能绕垂直轴线偏转一定角度，并增加了内圆磨头等附件。因此万能外圆磨床不仅可以磨削外圆柱面、端面及外圆锥面，还可以磨内圆柱面、内台阶面及锥度较大的内圆锥面。现以M1432A型万能外圆磨床为例（图5-5）。介绍外圆磨床主要组成部分及作用。
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