磨削加工工艺的基本参数及效果分析

在机械制造行业中，磨削加工是应用较为广泛的材料去除方法之一，是利用高速旋转的砂轮等磨具加工工件表面的切削加工。磨削加工，加工量少，精度高，通常用于半精加工和精加工。磨削的比功率比一般切削大，金属切除率比一般切削小，故在磨削之前工件通常都先经过其他切削方法去除大部分加工余量，仅留0.1～1mm或更小的磨削余量。

磨削中，一般有一个主运动和三个进给运动。主运动为砂轮的旋转运动，三个进给运动分别为工件绕本身轴线做旋转运动的圆周进给运动，工件沿本身轴线做往复运动的纵向进给运动和砂轮径向切入工件的横向进给运动，如图10－1所示。磨削速度、进给速度、轴向进给量和径向进给量四个运动参数即为磨削用量。

图10－1　磨削运动

磨削速度可表示为

式中，vc为砂轮圆周速度(m/s)，d为砂轮直径(mm)，n为砂轮旋转速度(r/min)。

一般外圆磨削时，vc＝30～35m/s。

进给速度为工件磨削处外圆的线速度，可表示为

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式中，vw为圆周进给速度(m/s)，dw为工件磨削处外圆直径(mm)，nw为工件速度(r/min)。

轴向进给量是工件每转一转，工件相对于砂轮的轴向移动距离，单位为mm/r。一般为砂轮宽度的0.2～0.8倍，粗磨时取大值，精磨时取小值。

径向进给量，即磨削深度，指工作台每单行程或每双行程工件相对砂轮径向移动的距离，一般取0.05～0.5mm。

与常见的切削方法相比，磨削具有以下特点。

(1)磨削的切削速度高，导致磨削温度高。一般外圆磨削时，vc＝30～35m/s，高速磨削vc>50m/s。磨削产生的切削热80%～90%传入工件(10%～15%传入砂轮，1%～10%由磨屑带走)，加上砂轮的导热性很差，易造成工件表面烧伤和微裂纹。因此，磨削时应采用大量的切削液以降低磨削温度。

(2)能获得高的加工精度和小的表面粗糙度值。加工精度可达IT6～IT4，表面粗糙度值可达Ra 0.8～0.02μm。磨削不但可以精加工，还可以粗磨、荒磨、重载荷磨削。

(3)磨削的背向磨削力大。因磨粒负前角很大，且切削刃钝圆半径较大，导致背向磨削力大于切向磨削力，造成砂轮与工件的接触宽度较大。会引起工件、夹具及机床产生弹性变形，影响加工精度。因此，在加工刚性较差的工件时(如细长轴)，应采取相应的措施，防止因工件变形而影响加工精度。

(4)砂轮有自锐作用。在磨削过程中，磨粒因破碎产生较锋利的新棱角，及磨粒的脱落而露出一层新的锋利磨粒，能够部分地恢复砂轮的切削能力，这种现象叫作砂轮的自锐作用，有利于磨削加工。

(5)能加工高硬度材料。磨削除可以加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料外，还能加工一般刀具难以切削的高硬度材料，如淬火钢、硬质合金、陶瓷和玻璃等。但不宜精加工塑性较大的有色金属工件。