磨削機(jī)理與磨削幾何參數(shù)

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1、磨削機(jī)理與磨削幾何參數(shù)磨削機(jī)理與磨削幾何參數(shù)栗正新栗正新 教授教授河南工業(yè)大學(xué)河南工業(yè)大學(xué) 2021.5G r i n d i n g m e c h a n i s m a n d g e o m e t r yOutlookp 磨削加工方法種類p 常用磨削加工運(yùn)動(dòng)參數(shù)p 磨削中的磨粒p 磨削機(jī)理p 磨削幾何學(xué)參數(shù)p 磨削性能表征參數(shù)2磨削加工方法分類p磨削加工磨削加工磨削加工固定磨粒加工固定磨粒加工固結(jié)磨具加工固結(jié)磨具加工振動(dòng)磨削振動(dòng)磨削砂輪磨削砂輪磨削珩珩 磨磨超精磨削超精磨削電解磨削電解磨削涂附磨具加工涂附磨具加工葉輪磨削葉輪磨削砂帶磨削砂帶磨削自由自由(游離游離)磨粒加工磨粒加工研研

2、 磨磨拋拋 光光滾滾 磨磨噴射加工噴射加工磨料流加工磨料流加工彈性拋射加工彈性拋射加工頁(yè)布頁(yè)布(紙紙)加工加工3磨削加工方法分類-參考車削加工p 車削加工4磨削加工方法分類-參考車削加工p 車削加工5磨削加工方法分類-參考車削加工 刀具幾何角度刀具幾何角度主偏角主偏角r 基面中測(cè)量的主切削刃與假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角稱為基面中測(cè)量的主切削刃與假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角稱為主偏角。主偏角。刃傾角刃傾角s 切削平面中測(cè)量的主切削刃與過(guò)刀尖所作基面之間的夾角稱切削平面中測(cè)量的主切削刃與過(guò)刀尖所作基面之間的夾角稱為刃傾角。為刃傾角。前角前角O 正交平面中測(cè)量的前刀面與基面之間的夾角稱為前角。正交平面

3、中測(cè)量的前刀面與基面之間的夾角稱為前角。后角后角O 正交平面中測(cè)量的后刀面與切削平面之間的夾角稱為后角。正交平面中測(cè)量的后刀面與切削平面之間的夾角稱為后角。 副偏角副偏角r 基面中測(cè)量的副切削刃與假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角稱基面中測(cè)量的副切削刃與假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角稱為副偏角。為副偏角。 副后角副后角O 副正交平面中測(cè)量的副后刀面與副切削平面之間的夾角稱副正交平面中測(cè)量的副后刀面與副切削平面之間的夾角稱為副后角。為副后角。 楔角楔角O 正交平面中測(cè)量的前、后刀面之間的夾角稱為楔角正交平面中測(cè)量的前、后刀面之間的夾角稱為楔角O=90o-（O +O） 刀尖角刀尖角r 基面中測(cè)量的主、副切削刃

4、之間的夾角稱為刀尖角?；嬷袦y(cè)量的主、副切削刃之間的夾角稱為刀尖角。 r =180o（r+r） 刀具幾何要素刀具幾何要素-三面二韌一尖三面二韌一尖（1）前刀面前刀面A） 切屑流出時(shí)經(jīng)過(guò)的刀面稱為前刀面。切屑流出時(shí)經(jīng)過(guò)的刀面稱為前刀面。（2）后刀面后刀面A 與過(guò)渡表面相對(duì)的刀面稱為后刀面（也稱主后刀面）。與過(guò)渡表面相對(duì)的刀面稱為后刀面（也稱主后刀面）。 （3）副后刀面副后刀面A 與已加工表面相對(duì)的刀面稱為副后刀面。與已加工表面相對(duì)的刀面稱為副后刀面。（4）（主）切削刃）（主）切削刃S 前刀面與后刀面匯交的邊緣稱為（主）切削刃。在前刀面與后刀面匯交的邊緣稱為（主）切削刃。在切削加工過(guò)程中，它承擔(dān)主

5、要的切削任務(wù)。切削加工過(guò)程中，它承擔(dān)主要的切削任務(wù)。（5）副切削刃副切削刃S 前刀面與副后刀面匯交的邊緣稱為副切削刃。它承擔(dān)少前刀面與副后刀面匯交的邊緣稱為副切削刃。它承擔(dān)少量的切削工作，配合主切削刃完成切削工作并最終形成工件上的已量的切削工作，配合主切削刃完成切削工作并最終形成工件上的已加工表面。加工表面。（6）刀尖刀尖 刀尖是主、副切削刃的連接部位，或者是主、副切削刃的交點(diǎn)。刀尖是主、副切削刃的連接部位，或者是主、副切削刃的交點(diǎn)。大多數(shù)刀具在刀尖處磨成大多數(shù)刀具在刀尖處磨成 一小段直線刃或圓弧刃，也有一些刀具主、一小段直線刃或圓弧刃，也有一些刀具主、副切削刃直接相交，形成尖刀尖。副切削刃直

6、接相交，形成尖刀尖。 切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng) 了形成工件表面所必需的、刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)了形成工件表面所必需的、刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。p主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng) 是切除工件多余金屬所需要的最基本的運(yùn)動(dòng)，主運(yùn)是切除工件多余金屬所需要的最基本的運(yùn)動(dòng)，主運(yùn)動(dòng)速度高、消耗功率大。動(dòng)速度高、消耗功率大。p進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 是使金屬層連續(xù)投入切削，從而加工出完整表面是使金屬層連續(xù)投入切削，從而加工出完整表面的運(yùn)動(dòng)。的運(yùn)動(dòng)。p合成運(yùn)動(dòng)合成運(yùn)動(dòng) 是當(dāng)主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)是當(dāng)主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)。的合成運(yùn)動(dòng)。切削

7、要素切削要素 包括切削用量和切削層參數(shù)。包括切削用量和切削層參數(shù)。切削用量三要素切削用量三要素 1) 切削速度切削速度：切削刃的選定點(diǎn)相對(duì)于工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度：切削刃的選定點(diǎn)相對(duì)于工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度2) 進(jìn)給量進(jìn)給量 ： 在工件或刀具的每一轉(zhuǎn)或每一往復(fù)行程的時(shí)間內(nèi)，刀在工件或刀具的每一轉(zhuǎn)或每一往復(fù)行程的時(shí)間內(nèi)，刀具與工件之間沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移。具與工件之間沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移。3) 背吃刀量（切削深度）：背吃刀量（切削深度）：背吃刀量是在通過(guò)切削刃基點(diǎn)并垂直背吃刀量是在通過(guò)切削刃基點(diǎn)并垂直于工作平面方向上測(cè)量的吃刀量，單位為于工作平面方向上測(cè)量的吃刀量，單位為mm，也就是工件，也

8、就是工件待加工表面與已加工表面之間的垂直距離，習(xí)慣上也將背吃待加工表面與已加工表面之間的垂直距離，習(xí)慣上也將背吃刀量稱為切削深度。刀量稱為切削深度。6p磨削加工- 按加工對(duì)象分類按加工對(duì)象分類p磨削加工- 按按砂輪與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系分類砂輪與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系分類 往復(fù)式和切入式p磨削加工-按砂輪與工件干涉處的運(yùn)動(dòng)線速度方向按砂輪與工件干涉處的運(yùn)動(dòng)線速度方向磨削加工方法分類平面磨削外圓磨削內(nèi)圓磨削無(wú)心磨削自由磨削杯形砂輪端面磨VW VS 順磨順磨VW VS 逆磨逆磨7磨削加工方法分類p磨削加工The types of workpieces and operations typical of

9、grinding: (a) cylindrical surfaces, (b) conical surfaces, (c) fillets on a shaft, (d) helical profiles, (e) concave shape, (f) cutting off or slotting with thin wheels, and (g) internal grinding8磨削加工方法分類p磨削加工-無(wú)心磨 Centerless-Grinding Operations9磨削加工方法分類p磨削加工10磨削機(jī)理和磨削幾何參數(shù)磨削機(jī)理和磨削幾何參數(shù)磨削與其他切削加工方式的比較磨削與其他

10、切削加工方式的比較 工件工件 刀具刀具g g 切屑切屑g g 工件工件 磨粒磨粒 磨屑磨屑11為了描述磨削加工過(guò)程，必須找出一些能明確表征為了描述磨削加工過(guò)程，必須找出一些能明確表征主要的輸入或輸出參數(shù)。主要的輸入或輸出參數(shù)。表征輸入條件的參數(shù)有：磨刃幾何參數(shù)、有效表征輸入條件的參數(shù)有：磨刃幾何參數(shù)、有效磨刃數(shù)、切屑層磨刃數(shù)、切屑層(末變形末變形)斷面尺寸、接觸弧長(zhǎng)斷面尺寸、接觸弧長(zhǎng)度和砂輪當(dāng)量直徑等。度和砂輪當(dāng)量直徑等。表征輸出條件的參數(shù)有：材料切除率、砂輪耗損表征輸出條件的參數(shù)有：材料切除率、砂輪耗損率和磨削比、比法向力、功率消耗和比能以及加率和磨削比、比法向力、功率消耗和比能以及加工精度

11、和表面完整性指標(biāo)等。工精度和表面完整性指標(biāo)等。其中：磨刃幾何參數(shù)、有效磨刃數(shù)、切屑層斷而其中：磨刃幾何參數(shù)、有效磨刃數(shù)、切屑層斷而尺寸和磨削比等比較重要，稱為磨削基本參數(shù)。尺寸和磨削比等比較重要，稱為磨削基本參數(shù)。磨削機(jī)理和磨削幾何參數(shù)磨削機(jī)理和磨削幾何參數(shù)12 磨粒切削刃的形狀與分布磨粒切削刃的形狀與分布 一、磨粒切削刃的形狀一、磨粒切削刃的形狀 磨粒切削刃的尖端形狀對(duì)磨粒的磨削能力，磨削磨粒切削刃的尖端形狀對(duì)磨粒的磨削能力，磨削精度和磨削表面粗糙度有著重要的影響精度和磨削表面粗糙度有著重要的影響 （圓錐或角錐）球形尖端球形的圓錐尖端平面的圓錐切削刃的形狀可直接用顯微鏡或電子顯微鏡進(jìn)行觀測(cè)，

12、也可以切削刃的形狀可直接用顯微鏡或電子顯微鏡進(jìn)行觀測(cè)，也可以利用表面輪廓儀描繪尖端的形狀；或者間接地測(cè)定被磨表面上利用表面輪廓儀描繪尖端的形狀；或者間接地測(cè)定被磨表面上的磨削條痕，然后根據(jù)磨粒引起的水平分力值進(jìn)行推定，以獲的磨削條痕，然后根據(jù)磨粒引起的水平分力值進(jìn)行推定，以獲得切削刃的形狀得切削刃的形狀 磨削機(jī)理和磨削幾何參數(shù)磨削機(jī)理和磨削幾何參數(shù)13砂輪的組成砂輪的組成 a平均切刃間隔和連續(xù)切刃間隔a單位長(zhǎng)度 da 砂輪內(nèi)部的磨粒分布二、磨粒切刃的分布二、磨粒切刃的分布 14單位面積內(nèi)存在的切刃數(shù)為C，平均的切刃間隔為 ，則 Cw1 對(duì)分析磨粒的切入深度和切屑斷對(duì)分析磨粒的切入深度和切屑斷面

13、積是一個(gè)必要的數(shù)值面積是一個(gè)必要的數(shù)值 在砂輪內(nèi)部任意切斷的單位平面在砂輪內(nèi)部任意切斷的單位平面AB上（圖上（圖22）含有）含有Np顆磨粒，顆磨粒，磨粒的平均直徑為磨粒的平均直徑為do，那么在，那么在1do的體積內(nèi)含有的磨粒數(shù)的體積內(nèi)含有的磨粒數(shù) ogoPdVdN16326ogPdVNVg是砂輪的組織，即磨粒是砂輪的組織，即磨粒體積率。一般值體積率。一般值0.40.40.5 0.5 ogPdVNw61=（1.141.15）d0 砂輪表面上平均砂輪表面上平均的切刃間隔大約的切刃間隔大約為平均粒徑的為平均粒徑的1.52倍倍 15 磨削機(jī)理與磨削過(guò)程磨削機(jī)理與磨削過(guò)程 一、磨削過(guò)程一、磨削過(guò)程 磨削

14、加工的特點(diǎn)磨削加工的特點(diǎn)決定了磨粒與工決定了磨粒與工件的干涉過(guò)程不件的干涉過(guò)程不同于一般切削方同于一般切削方式：切屑并不是式：切屑并不是從切削一開(kāi)始就從切削一開(kāi)始就產(chǎn)生的產(chǎn)生的磨削機(jī)理和磨削幾何參數(shù)磨削機(jī)理和磨削幾何參數(shù)16磨粒與工件的干涉過(guò)程可分為以下三個(gè)階段磨粒與工件的干涉過(guò)程可分為以下三個(gè)階段：（1）劃擦階段）劃擦階段: 砂輪與工件開(kāi)始接觸階段，磨粒切削砂輪與工件開(kāi)始接觸階段，磨粒切削刃與工件之間只發(fā)生彈性接觸。刃與工件之間只發(fā)生彈性接觸。（2）刻劃階段）刻劃階段: 砂輪與工件開(kāi)始接觸以后，繼續(xù)以恒砂輪與工件開(kāi)始接觸以后，繼續(xù)以恒定的進(jìn)給量切入工件。經(jīng)過(guò)滑擦階段后，磨粒上承受定的進(jìn)給量切

15、入工件。經(jīng)過(guò)滑擦階段后，磨粒上承受一定大小的法向力，增大到一定值之后，材料表面產(chǎn)一定大小的法向力，增大到一定值之后，材料表面產(chǎn)生塑性變形。使磨粒前方的材料被擠壓而隆起，如犁生塑性變形。使磨粒前方的材料被擠壓而隆起，如犁田的情況，故稱之為耕犁作用。這時(shí)一般不形成切屑田的情況，故稱之為耕犁作用。這時(shí)一般不形成切屑 （3）切削階段：）切削階段：砂輪繼續(xù)相對(duì)于材料表面作進(jìn)給。砂輪繼續(xù)相對(duì)于材料表面作進(jìn)給。使磨粒切入深度增加，達(dá)一定數(shù)值時(shí)，形成切屑。使磨粒切入深度增加，達(dá)一定數(shù)值時(shí)，形成切屑。17耕犁實(shí)際生成曲線實(shí)際干涉曲線理論干涉曲線切入深度切削磨粒切刃滑擦 磨粒與工件的干涉曲線18二、彈性變形過(guò)程分

16、析二、彈性變形過(guò)程分析一顆磨粒被作為一個(gè)剛體裝在一顆磨粒被作為一個(gè)剛體裝在彈簧常數(shù)為彈簧常數(shù)為K的彈簧上的彈簧上 接觸寬度為接觸寬度為2a 切削刃與工件的相對(duì)滑移切削刃與工件的相對(duì)滑移速度速度v vK：彈簧常數(shù) 2avig， iw 磨粒工件表面干涉角表面干涉角ig， 實(shí)際干涉角實(shí)際干涉角iw 從磨粒與工件開(kāi)始接觸到從磨粒與工件開(kāi)始接觸到轉(zhuǎn)入塑性變形之間的區(qū)域轉(zhuǎn)入塑性變形之間的區(qū)域稱為稱為彈性變形區(qū)彈性變形區(qū). .這個(gè)轉(zhuǎn)變點(diǎn)叫這個(gè)轉(zhuǎn)變點(diǎn)叫彈性臨界點(diǎn)彈性臨界點(diǎn)E E 19理論預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：理論預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1）臨界法向力隨切削刃與工件的摩擦系數(shù)增大而明顯降低；）臨界法向力隨切削刃與工件

17、的摩擦系數(shù)增大而明顯降低；隨接觸寬度增加而呈直線增加；隨切削速度增加而減小。隨接觸寬度增加而呈直線增加；隨切削速度增加而減小。2）臨界切入深度隨切削速度增加而減小；隨摩擦系數(shù)減小而）臨界切入深度隨切削速度增加而減小；隨摩擦系數(shù)減小而減小。減小。3）彈性滑移長(zhǎng)度隨接觸寬度增加呈直線增加；隨干涉角）彈性滑移長(zhǎng)度隨接觸寬度增加呈直線增加；隨干涉角增加而直線地減??；隨彈簧常數(shù)的增加而減?。浑S切削增加而直線地減??；隨彈簧常數(shù)的增加而減?。浑S切削速度的變化無(wú)明顯影響。彈性滑移長(zhǎng)度是摩擦系數(shù)的復(fù)速度的變化無(wú)明顯影響。彈性滑移長(zhǎng)度是摩擦系數(shù)的復(fù)雜函數(shù)；且隨磨削液性能的變化而變化。雜函數(shù)；且隨磨削液性能的變化而

18、變化。彈性變形有如下基本特征彈性變形有如下基本特征20ig iw KS KS Vs Vs Dh xA段B段三、塑性變形三、塑性變形 從彈性臨界點(diǎn)從彈性臨界點(diǎn)E到塑性臨界點(diǎn)到塑性臨界點(diǎn)P之間的區(qū)域?yàn)橹g的區(qū)域?yàn)樗苄宰冃螀^(qū)塑性變形區(qū) 在切削刃前下方的變形中存在著兩個(gè)階段：在切削刃前下方的變形中存在著兩個(gè)階段： (a)段中切削刃前下方既有彈性變形，又有塑性變形，其長(zhǎng)度非常短。段中切削刃前下方既有彈性變形，又有塑性變形，其長(zhǎng)度非常短。塑性變形的最大部分是在塑性變形的最大部分是在(b)段，其特點(diǎn)是切削刃的耕犁作用只段，其特點(diǎn)是切削刃的耕犁作用只產(chǎn)生溝槽和堆積尚無(wú)切屑產(chǎn)生產(chǎn)生溝槽和堆積尚無(wú)切屑產(chǎn)生21塑性

19、變形的基本特征塑性變形的基本特征1)切削刃上方的堆積和前下方的塑性變形是前角切削刃上方的堆積和前下方的塑性變形是前角和摩擦系數(shù)和摩擦系數(shù)的的函數(shù)。較小的前角和摩擦系數(shù)使塑性變形程度較??；而較大的前角函數(shù)。較小的前角和摩擦系數(shù)使塑性變形程度較??；而較大的前角和摩擦系數(shù)則會(huì)在磨粒前下方產(chǎn)生大面積的塑性變形。和摩擦系數(shù)則會(huì)在磨粒前下方產(chǎn)生大面積的塑性變形。2) 發(fā)生塑性變形的金屬與切削刃前面的接觸長(zhǎng)度發(fā)生塑性變形的金屬與切削刃前面的接觸長(zhǎng)度h，在前角，在前角和摩擦和摩擦系數(shù)系數(shù)較小時(shí)隨前角較小時(shí)隨前角和摩擦系數(shù)和摩擦系數(shù)的增大而增加，但在前角的增大而增加，但在前角和摩擦和摩擦系數(shù)系數(shù)較大時(shí)則隨前角較

20、大時(shí)則隨前角和摩擦系數(shù)和摩擦系數(shù)的增大而減小。的增大而減小。3 3）在刃尖下方的塑性變形深度）在刃尖下方的塑性變形深度Dh隨前角隨前角和摩擦系數(shù)和摩擦系數(shù)的增加而的增加而增加。增加。 22在磨削中，切削刃和工件的干涉存在著以下幾種情況：在磨削中，切削刃和工件的干涉存在著以下幾種情況：a) 磨粒在整個(gè)接觸期間只進(jìn)行彈性滑移；磨粒在整個(gè)接觸期間只進(jìn)行彈性滑移；b) 磨粒在整個(gè)接觸期間由彈性滑移到塑性耕犁再轉(zhuǎn)磨粒在整個(gè)接觸期間由彈性滑移到塑性耕犁再轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥曰齐x開(kāi)磨削區(qū)；變?yōu)閺椥曰齐x開(kāi)磨削區(qū)；c) c) 磨粒在整個(gè)接觸期間要經(jīng)過(guò)彈性滑移、塑性耕犁和切磨粒在整個(gè)接觸期間要經(jīng)過(guò)彈性滑移、塑性耕犁和切

21、削三個(gè)過(guò)程。削三個(gè)過(guò)程。 切削刃即將離開(kāi)工件時(shí)由于磨粒與工件材料的干涉深切削刃即將離開(kāi)工件時(shí)由于磨粒與工件材料的干涉深度迅速減小，工件又將產(chǎn)生塑性和彈性變形，但這一度迅速減小，工件又將產(chǎn)生塑性和彈性變形，但這一階段非常短暫，實(shí)際研究中常常不作考慮。階段非常短暫，實(shí)際研究中常常不作考慮。 23 磨削幾何學(xué)參數(shù)磨削幾何學(xué)參數(shù) 一、連續(xù)切刃間隔一、連續(xù)切刃間隔a 實(shí)際參加切削的切刃視為實(shí)際參加切削的切刃視為有效切削刃有效切削刃 連續(xù)切刃間隔連續(xù)切刃間隔是在垂直于砂輪軸的砂輪截面上，磨粒是在垂直于砂輪軸的砂輪截面上，磨粒在砂輪在砂輪圓周方向上，由磨粒圓周方向上，由磨粒向后量得的距離向后量得的距離a a

22、，稱為連續(xù)切刃間隔。，稱為連續(xù)切刃間隔。 顯然磨粒顯然磨粒的尖端比磨的尖端比磨粒粒的尖端，在徑向差的尖端，在徑向差一個(gè)一個(gè)值值 磨粒的最大切入深度g是 DtVVagSW/2磨削機(jī)理和磨削幾何參數(shù)磨削機(jī)理和磨削幾何參數(shù)24因此磨粒成為有效切刃的條件是g必須有正值, 即 ：g 0DtVVaSW2在這個(gè)不等式中，左邊僅與砂輪表面幾何參數(shù)有關(guān)。右邊僅與磨削在這個(gè)不等式中，左邊僅與砂輪表面幾何參數(shù)有關(guān)。右邊僅與磨削工藝參數(shù)有關(guān)工藝參數(shù)有關(guān)這意味著，即使磨具的幾何參數(shù)不變，有效切刃的數(shù)量也會(huì)隨這意味著，即使磨具的幾何參數(shù)不變，有效切刃的數(shù)量也會(huì)隨VS、VW或或t的變化而變化。的變化而變化。因此，連續(xù)切削刃

23、間隔不僅由砂輪本身結(jié)構(gòu)所決定，而且還受因此，連續(xù)切削刃間隔不僅由砂輪本身結(jié)構(gòu)所決定，而且還受磨削用量變化的影響磨削用量變化的影響磨削機(jī)理和磨削幾何參數(shù)磨削機(jī)理和磨削幾何參數(shù)25二、磨粒的最大切入深度二、磨粒的最大切入深度g(未變形切屑的最大厚度未變形切屑的最大厚度) 在磨削過(guò)程中，作為切削的最小單元在磨削過(guò)程中，作為切削的最小單元磨粒磨粒，以高速運(yùn)動(dòng)和，以高速運(yùn)動(dòng)和本身的形狀對(duì)工件進(jìn)行干涉，其結(jié)果是被切除的金屬形成獨(dú)本身的形狀對(duì)工件進(jìn)行干涉，其結(jié)果是被切除的金屬形成獨(dú)立的切屑而干涉的痕跡留在了工件表面上，形成了微觀不平立的切屑而干涉的痕跡留在了工件表面上，形成了微觀不平的工件表面輪廓的工件表面

24、輪廓 切屑的尺寸包含著十分重要的意義切屑的尺寸包含著十分重要的意義 1 1）切屑的大小決定著切屑和磨粒間的接觸面積和作用在整個(gè)磨）切屑的大小決定著切屑和磨粒間的接觸面積和作用在整個(gè)磨粒上的力，也就是決定著結(jié)合劑把持磨粒保持固定位置所需要的粒上的力，也就是決定著結(jié)合劑把持磨粒保持固定位置所需要的力。力。 2 2）在磨削過(guò)程中，當(dāng)切屑厚度變小時(shí)，比磨削能增加）在磨削過(guò)程中，當(dāng)切屑厚度變小時(shí)，比磨削能增加 3 3）比磨削能的大小強(qiáng)烈地影響著磨粒尖端的溫度、磨除率、工）比磨削能的大小強(qiáng)烈地影響著磨粒尖端的溫度、磨除率、工件溫度件溫度 4 4）最終留在磨削表面上的許多獨(dú)立劃痕的集合，決定著磨削）最終留在

25、磨削表面上的許多獨(dú)立劃痕的集合，決定著磨削表面的粗糙度和表面完整性表面的粗糙度和表面完整性 265）磨粒上的徑向力，隨著接觸面積的增加而增加，會(huì)引起工件變磨粒上的徑向力，隨著接觸面積的增加而增加，會(huì)引起工件變形，破壞工件的加工精度形，破壞工件的加工精度 圖圖29 磨粒最大切入深度與其它因素的關(guān)系磨粒最大切入深度與其它因素的關(guān)系 磨削機(jī)理和磨削幾何參數(shù)磨削機(jī)理和磨削幾何參數(shù)27t砂輪轉(zhuǎn)速VS 工件速度Vw 前一個(gè)有小磨粒的切削軌跡CA后一個(gè)有小磨粒的切削軌跡CB未變形切屑CAB未變形切屑CAB的最大厚度AH砂輪速度和工件速度的夾角 磨粒與工件干涉時(shí)砂輪和工件轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角分別是、 砂輪與工件的干涉

26、深度t. 28磨粒的最大切入深度磨粒的最大切入深度g g sinBAAHgswVVaBA由圖中幾何關(guān)系可知由圖中幾何關(guān)系可知 :sinsin2cos2cos2dDtdDdD由于砂輪切入深度由于砂輪切入深度t比砂輪和工件的比砂輪和工件的直徑直徑D和和d小得多小得多, 因此因此: : =sin(=sin(+ +)=sin)=sin+s+sininDddtDdDDtd2244所以所以 sin+sin=+ )11(24422dDtdDdtDdDDtd29)11(2dDtVVwagS磨粒的最大切入深度磨粒的最大切入深度 的的指導(dǎo)意義指導(dǎo)意義 ： 當(dāng)當(dāng)VW增大，增大，VS減少時(shí)，減少時(shí)，g將增大。單顆磨粒

27、的切削力也增大，將增大。單顆磨粒的切削力也增大，對(duì)于軟砂輪而言，會(huì)引起磨粒脫落加快，或?qū)τ谟采拜唩?lái)說(shuō)，則會(huì)對(duì)于軟砂輪而言，會(huì)引起磨粒脫落加快，或?qū)τ谟采拜唩?lái)說(shuō)，則會(huì)加快磨粒的鈍化速度，從而使磨具的壽命減少。加快磨粒的鈍化速度，從而使磨具的壽命減少。 最大切屑厚度與連續(xù)切刃間隔最大切屑厚度與連續(xù)切刃間隔a成正比。粒度粗而硬度低的成正比。粒度粗而硬度低的砂輪其砂輪其a值較大，值較大，g也就較大。也就較大。 砂輪和工件的尺寸也影響著砂輪和工件的尺寸也影響著g的大小，當(dāng)使用小直徑的砂輪磨的大小，當(dāng)使用小直徑的砂輪磨削大直徑的工件時(shí)削大直徑的工件時(shí), g將變大將變大30 當(dāng)磨削參數(shù)相同時(shí)當(dāng)磨削參數(shù)相同時(shí)

28、g將依內(nèi)圓，平面，外圓的順序變大磨削將依內(nèi)圓，平面，外圓的順序變大磨削效率提高效率提高 g與成正比，即與與成正比，即與比磨除率比磨除率(VW t)有相同的變化趨勢(shì)，但隨著有相同的變化趨勢(shì)，但隨著t的增大，的增大，g和比磨除率和比磨除率Z都會(huì)增大，但增大速率不同，都會(huì)增大，但增大速率不同，Z快速增快速增長(zhǎng)，而長(zhǎng)，而g的增幅較小。這為在成型磨削中保持砂輪地表形態(tài)和保的增幅較小。這為在成型磨削中保持砂輪地表形態(tài)和保持較高的磨除率提供了指導(dǎo)方向。緩進(jìn)給磨削工藝就是在此基礎(chǔ)持較高的磨除率提供了指導(dǎo)方向。緩進(jìn)給磨削工藝就是在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的。上開(kāi)發(fā)出來(lái)的。比磨除率比磨除率Z 砂輪的單位寬度在單位時(shí)間內(nèi)磨

29、除的工件材砂輪的單位寬度在單位時(shí)間內(nèi)磨除的工件材料體積料體積31三、切屑弧長(zhǎng)三、切屑弧長(zhǎng)(砂輪接觸弧長(zhǎng)砂輪接觸弧長(zhǎng))l 一個(gè)切刃在一次切削中所產(chǎn)生的切屑，其未經(jīng)變形的長(zhǎng)度稱一個(gè)切刃在一次切削中所產(chǎn)生的切屑，其未經(jīng)變形的長(zhǎng)度稱為為切屑弧長(zhǎng)切屑弧長(zhǎng) （圖中（圖中CB的長(zhǎng)度）的長(zhǎng)度）2422DdDDtdDl)11/(dDt內(nèi)圓磨削時(shí)的內(nèi)圓磨削時(shí)的d取負(fù)值取負(fù)值, 平面磨削時(shí)平面磨削時(shí)d為為, 即即 )11/(dDtliDtls在工件速度較大的情況下在工件速度較大的情況下 )11/()1 (dDtVVVlVllSWSW32四、磨屑的形狀四、磨屑的形狀 (1)帶狀切屑帶狀切屑 在正常磨削中在正常磨削中和

30、自銳性良好的情況下，砂輪表和自銳性良好的情況下，砂輪表面磨粒銳利，由于磨粒具有負(fù)前面磨粒銳利，由于磨粒具有負(fù)前角并且切削速度十分高，常常產(chǎn)角并且切削速度十分高，常常產(chǎn)生帶狀切屑。生帶狀切屑。 (2)擠裂切屑擠裂切屑 砂輪表面工作砂輪表面工作磨粒處于銳利狀態(tài)下，磨削脆性磨粒處于銳利狀態(tài)下，磨削脆性工件材料時(shí)得到這種切屑特別顯工件材料時(shí)得到這種切屑特別顯著著 (3)單元切屑單元切屑 這種切屑短而不這種切屑短而不規(guī)則并經(jīng)受了較大的塑性變形。多規(guī)則并經(jīng)受了較大的塑性變形。多見(jiàn)于磨粒鈍化后或砂輪被堵塞的磨見(jiàn)于磨粒鈍化后或砂輪被堵塞的磨削狀態(tài)之中削狀態(tài)之中 33(4)積屑瘤積屑瘤 在磨削軟質(zhì)材料在磨削軟質(zhì)材料時(shí)砂輪被堵塞時(shí)所特有的現(xiàn)象，時(shí)砂輪被堵塞時(shí)所特有的現(xiàn)象，即切屑時(shí)而堆積在砂輪表面時(shí)而即切屑時(shí)而堆積在砂輪表面時(shí)而脫落形成了積屑瘤脫落形成了積屑瘤 (5)熔融切屑熔融切屑 粉末狀切粉末狀切屑在高溫下熔融并在飛散過(guò)屑在高溫下熔融并在飛散過(guò)程中球化而成，這種切屑在程中球化而成，這種切屑在磨削硬度較高材料中砂輪發(fā)磨削硬度較高材料中砂輪發(fā)生堵塞的磨削狀態(tài)下最為明生堵塞的磨削狀態(tài)下最為明顯顯 34作業(yè)：畫(huà)圖推導(dǎo)磨削厚度和磨削長(zhǎng)度計(jì)算公式作業(yè)：畫(huà)圖推導(dǎo)磨削厚度和磨削長(zhǎng)度計(jì)算公式Homework35