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1、§14 —4 磨削力及磨削功率
14-1 砂輪的特性和砂輪選擇
14-2 磨削加工類型和磨削運動
14-3 磨削加工表面形成機理和磨削要素
14-4 磨削力及磨削功率
一、磨削力的特征
二、磨削力及磨削功率
三、磨削力的測試方法
14-5 磨削溫度
14-6 砂輪的磨損及砂輪表面形貌
14-7 磨削表面質(zhì)量與磨削精度
14-8 幾種高效和小粗糙度的磨削方法 一、磨削力的特征
盡管砂輪單個磨粒切除的材料很少，但因砂輪表層有大量的磨粒同時工作，而且磨粒 的工作角度很不合理， 因此總的磨削力仍相當(dāng)大。 同其他切削加工一樣， 總磨削力可分解為 三個分力： Fc —主磨削力 （切
2、向磨削力 ）；Fp —切深抗力 （徑向磨削力 ）；Ff—— 進給抗力 （軸向 磨削力 ）。幾種不同類型磨削加工的三向分力示如圖 14— 15。
磨削力的主要特征有以下三點：
（1） 單位磨削力 kc 值很大： 由于磨粒幾何形狀的隨機性和幾何參數(shù)不合理， 磨削時的單位 磨削力 kc 值很大；根據(jù)不同的磨削用量， kc 值約在 7— 20KN ／mm2 之間，而其他切削加 工的單位切削力 kc 值均在 7KN/mm2 以下。
（2） 三向分力中切深為 Fp 值最大：原因同上。在正常磨削條件下， Fp／ Fc 的比值約為
2.0—2.5 ，而且工件材料的塑性越小，硬度越大時， Fp/Fc 的
3、比值越大 （見表 14—7）。在磨
削深度 （切深 ）很小和砂輪嚴(yán)重磨損致使磨粒刃區(qū)圓弧半徑增大時， Fp/Fc 的比值可能加大到
5—10 。
（3） 磨削力隨不同的磨削階段而變化：由于 Fp 較大，使機床、工件和夾具產(chǎn)生彈性變形。 在開始的幾次進給中，實際徑向進給量 frac遠遠小于名義徑向進給量 frap，即frac v frap。
隨著進給次數(shù)的增加，工藝系統(tǒng)的變形抗力也逐漸增大，這時實際的徑向進給也逐漸增大， 直至變形抗力增大到等于名義的徑向磨削力 Fpap 時，實際徑向進給量才會等于名義值。這 一過程可用圖14 —16中的0A 一段曲線來表示，稱為初磨階段。在初磨階段中，f
4、rac v frap。 若機床、工件和夾具的剛度越低，則此階段越長。此后，當(dāng) frac = frap時，即進入穩(wěn)定階段 AB。當(dāng)余量即將磨完時，就可停止進給進行光磨，以提高表面質(zhì)量，圖中 BC 一段稱為光
磨階段。
由上述可知，要提高生產(chǎn)率，就必須縮短韌磨階段及穩(wěn)定階段的時間，即在保證質(zhì)量的 前提下，可適當(dāng)增加徑向進給 fr;要提高已加工表面質(zhì)量，則必須保持適當(dāng)?shù)墓饽ミM給次數(shù)。
、磨削力及磨削功率
前已述及，磨削過程是磨粒在工件表面上進行滑擦、耕犁和切屑形成的過程。由于磨削 速度很高， 所以摩擦在磨削過程中所消耗的能量占的比例相當(dāng)大。 試驗表明： 干磨退火碳素 鋼時， 材料剪切所消耗的
5、能量占 20％—30％，摩擦所消耗的能量占 70％—80％。所以在磨
削力的公式中應(yīng)能反映出滑擦力的影響。磨削力的公式表示如下：
(14 — 9)
(14 —l0)
式中 Fc、 Fp —— 分別為切向和徑向磨削力， N；
Vw —工件速度， m ／s；
Vc —砂輪速度， m／ s；
fr —徑向進給量， mm ；
B—— 磨削寬度， mm；
CF —切除單位面積的切屑所需的力， N／mm2( 表 14 —8)；
a—假設(shè)磨粒為圓錐形時的錐頂半角；
卩一匸件和砂輪間摩擦系數(shù)(表14 — 9)。
磨削功率 Pm 為：
Pm=Fc?Vc/1000KW (14— 11)
6、
式中 Fc — 一切向磨削力， N；
Vc— 砂輪線速度， m／ s。
三、磨削力的測試方法
磨削過程很復(fù)雜，影響磨削力因素很多，而對磨削的機理研究向有待深入，目前的磨削 力計算理論公式精確度不高， 所以一般都用實驗方法來測定磨削力。 測定磨削力的方法很多， 下面只介紹其中的一種。
圖 14—17 所示為測定外圓磨削力的測定裝置原理圖。 此法是把工件支持在頂尖上。 由于
頂尖的圓周上粘有電阻應(yīng)變片， 所以頂尖所受的磨削力可通過應(yīng)變片的阻值變化而測出。 在
工作中，切向磨削力使頂尖下彎，所以用 1、2、3、4 應(yīng)彎片來測出 Fc 。而徑向磨削力是
使頂尖前后彎曲，因此 Fp 可用 5、6、 7、 8 應(yīng)變片測出。 上述電阻應(yīng)變片式測力裝置要進行精確的標(biāo)定
磨削力及磨削
