第一节 磨削的应用及工艺特点

磨削的工艺特点及应用范围磨削是一种通过将磨料与工件接触并相对运动，以去除工件表面的材料来达到加工目的的工艺。

它是机械加工中常用的一种精密加工工艺，具有以下几个特点和应用范围。

首先，磨削具有高精度的特点。

由于磨削采用磨料的物理磨损作用，能够在工件表面形成较高的精度和光洁度。

这使得磨削可以在高要求的部件上进行加工，如模具、精密仪器零部件等。

其次，磨削具有高表面质量的优势。

由于磨削可产生微细破碎和位移切削，所以能够在工件表面形成比较光滑及均匀的表面。

磨削加工可将工件表面粗糙度控制在很低的范围内，以满足高精度零部件的要求。

第三，磨削可以加工各种材料。

由于磨料多种多样，几乎可以加工所有的工程材料，如钢、铸铁、有色金属、陶瓷、石材等。

而且磨削还可以加工硬度高、韧性好的材料，如硬质合金、高速钢等。

因此，磨削具有广泛的应用范围。

第四，磨削是一种高效率的加工方法。

尽管磨削是一种相对慢速的金属切削方式，但具有高的切削效率。

这是由于磨削通过很薄的材料去除率来实现加工，而它的单位材料去除率比其他加工方法要高得多。

此外，磨削可以实现连续加工，大大提高了生产效率。

第五，磨削可以加工各种形状的工件，如平面、曲面、孔等。

通过不同形状的磨具和磨料，可以加工出各种不同形状和精度要求的工件。

并且，由于磨削是一种柔性的加工方法，它可以根据加工需要进行不同的修整，以满足不同的要求。

最后，磨削还可以改善材料的机械性能和表面质量。

通过磨削可以降低材料的表面硬度和残余应力，从而提高材料的疲劳寿命和抗腐蚀性能。

此外，磨削还可以消除工件的加工硬化层，提高工件的尺寸精度和表面质量。

总之，磨削是一种高精度、高效率、多功能的加工方法。

它在航空航天、汽车、机床制造、电子仪器、模具制造等领域广泛应用。

在未来，随着科学技术的不断发展，磨削将更加趋向智能化，更好地满足不同领域对于精密加工的需求。

《木材切削原理与刀具》课程大纲一、课程概述课程名称：木材切削原理与刀具Fundamentals of Timber Cutting and Tools课程编号：14241022课程学分：2.5课程总学时：40课程性质：专业基础课二、课程内容简介（300字以内）本课程内容主要包括木材切削规律的分析，各种木工刀具的设计、结构、性能和使用方法等两大部分。

第一部分主要讲述木材切削的一些基本概念；切削区木材的变形特点及对木材表面质量的影响；切削力的大小、方向及变化规律及影响切削力的因素；刀具磨损的特点及原因，磨损限度和刀具的耐用度。

第二部分主要讲述铣削、锯切、钻削、磨削等木材切削加工的基本原理和工艺特点；叙述铣刀、锯子和圆锯片、钻头、砂轮和砂带等木工刀具的设计、结构、性能、选择和使用方法；介绍木工刀具材料的选择以及提高刀具耐磨性的方法。

三、教学目标与要求教学目标：通过本课程的学习使学生掌握木材切削的基本原理、木材切削加工基本方法及所用刀具的类型、特点和选择，为今后后续课程的学习奠定必要的基础。

要求：通过本课程的各个教学环节，学生应达到下列基本要求：1、了解国内外木材切削理论及木工刀具的发展现状及趋势；2、掌握木材切削的基本理论、切削质量的控制和常用木工刀具的类型及应用特点。

四、教学内容与学时安排绪论（2学时）一、课程的性质及任务二、课程的基本内容三、课程的研究方向及发展趋势第一章木材切削的基本原理（7学时）1. 教学目的与要求：了解切削运动的组成，刀具和工件的各组成部分；切削层的尺寸参数；切削力的理论公式的建立。

理解和掌握刀具角度的定义及特点；纵向切削、横向切削和端向切削的概念；各种切屑形态的形成条件和切削区木材的变形及对加工质量的影响；切削力和切削功率的分析；影响切削力的主要因素。

2. 教学重点与难点：重点：刀具角度的定义及特点；切削力的主要影响因素。

难点：不同切削条件下切削区木材的变形及对加工质量的影响，切削力经验公式的建立及计算。

《金属切削原理》第十二章：磨削加工详解磨削用于加工坚硬材料及精加工、半精加工内圆磨削外圆磨削平面磨削普通平面磨削圆台平面磨削超精磨削加工第一节砂轮的特性及选择砂轮由磨料、结合剂、气孔组成特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织决定一、磨料分为天然磨料和人造磨料人造磨料氧化物系刚玉系（Al2O3）碳化物系碳化硅系碳化硼系超硬材料系人造金刚石系立方氮化硼系二、粒度表示磨粒颗粒尺寸的大小＞63µm号数为通过筛网的孔数／英寸（25.4mm）机械筛分一般磨粒＜63µm号数为最大尺寸微米数（W）显微镜分析法微细磨粒精磨细粒降低粗糙度粗磨粗粒提高生产率高速时、接触面积大时粗粒防烧伤软韧金属粗粒防糊塞硬脆金属细粒提高生产率国标用磨粒最大尺寸方向上的尺寸来表示三、结合剂作用：将磨料结合在一起，使砂轮具有必要的强度和形状1、陶瓷结合剂（A）常用由黏土等陶瓷材料配成特点：粘结强度高、耐热、耐酸、耐水、气孔率大、成本低、生产率高、脆、不能承受侧向弯扭力2、树脂结合剂（S）切断、开槽酚醛树脂、环氧树脂特点：强度高、弹性好、耐热性差、易自砺、气孔率小、易糊塞、磨损快、易失廓形、与碱性物质易反应、不易长期存放3、橡胶结合剂（X）薄砂轮、切断、开槽、无心磨导轮人造橡胶特点：弹性好、强度好、气孔小、耐热性差、生产率低4、金属结合剂（Q）磨硬质合金、玻璃、宝石、半导体材料青铜结合剂（制作金刚石砂轮）特点：强度高、自砺性差、形面成型性好、有一定韧性四、硬度在磨削力作用下，磨粒从砂轮表面脱落的难易程度分为超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬工件材料硬砂轮软些防烧伤工件材料软砂轮硬些充分发挥磨粒作用接触面积大软砂轮精度、成形磨削硬砂轮保持廓形粒度号大软砂轮防糊塞有色金属、橡胶、树脂软砂轮防糊塞五、组织磨粒、气孔、结合剂体积的比例关系分为：紧密（0～3）、中等（4～7）、疏松（8～14）（磨粒占砂轮体积％↘）气孔、孔穴开式（与大气连通）占大部分，影响较大闭式（与大气不连通）尺寸小、影响小开式空洞型蜂窝型前两种构成砂轮内部主要的冷却通道管道型5～50µm六、砂轮的型号标注形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、允许最高圆周线速度P300x30x75WA60L6V35外径300，厚30，内径75第二节磨削运动一、磨削运动1、主运动砂轮外圆线速度 m/s2、径向进给运动进给量fr 工件相对砂轮径向移动的距离间歇进给 mm/st 单行程mm/dst 双行程连续进给 mm/s3、轴向进给运动进给量fa 工件相对砂轮轴向的进给运动圆磨 mm/r平磨 mm/行程4、工件速度vw线速度 m/s二、磨削金属切除率ZQ＝Q/B＝1000·vw·fr·fa/B mm^3/(s·mm)ZQ：单位砂轮宽度切除率Q：每秒金属切除量用以表示生产率B：砂轮宽度三、砂轮与工件加工表面接触弧长lc＝sqrt(fr·d0)影响参加磨削磨粒数目及磨粒负荷，容屑，冷却条件四、砂轮等效直径将外圆（内圆）砂轮直径换算成接触弧长相等的假想平面磨削的砂轮直径结论：对砂轮耐用度影响内圆＞平面＞外圆第三节磨削的过程一、单个磨粒的磨削过程磨粒的模型锐利120°圆锥钝化半球实际磨粒：大的负前角，大的切削刃钝圆半径滑擦、耕犁、切削滑擦：（不切削，不刻划）产生高温，引起烧伤裂纹耕犁：（划出痕迹）磨粒钝或切削厚度小于临界厚度，工件材料挤向两侧隆起切削：切削厚度大于临界厚度，形成切屑v↑→隆起↓（线性）塑性变形速度＜磨削速度二、磨削的特点1、精度高、表面粗糙度小高速、小切深、机床刚性2、径向分力Fn较大多磨粒切削3、磨削温度高磨粒角度差、挤压和摩擦、砂轮导热差4、砂轮的自砺作用三、磨削的阶段1、初磨阶段实际磨深小于径向进给量2、稳定阶段实际磨深等于径向进给量3、清磨阶段实际磨深趋向于0提高生产率缩短1、2提高质量保证3第四节磨削力及磨削功率一、磨削力的特征分解成三个分力Ft切向力 Fn法向力 Fa轴向力特征：1、单位切削力k很大磨粒几何形状的随机性和参数的不合理性7000～20000kgf/mm^2 其他切削方式k＜700kgf/mm^22、Fn值最大Fn/Ft 通常2.0～2.5工件塑性↓、硬度↑→Fn/Ft↑切深小，砂轮严重磨损 Fn/Ft 可达5～103、磨削力随磨削阶段变化初磨、稳定、光磨二、磨削力及磨削功率摩擦耗能占相当大的比例（70～80％）切向力（N）：Ft＝9.81·(CF·(vw·fr·B/v)+µ·Fn)径向力（N）：Fn＝9.81·CF·(vw·fr·B/v)·tan(α)·(π/2) vw：工件速度v：砂轮速度fr：径向进给量B：磨削宽度CF：切除单位体积切屑所需的能 kgf/mm^2µ：工件－砂轮摩擦系数α：假设粒度为圆锥时的锥顶半角磨削功率P＝Ft·v/1000 Kw理论公式精度不高，常用实验测定（顶尖上安装应变片）第五节磨削温度耕犁、滑擦和形成切屑的能量全部转化成热，大部分传入工件一、磨削温度砂轮磨削区温度θA：砂轮与工件接触区的平均温度影响：烧伤、裂纹的产生磨粒磨削点温度θdot：磨粒切削刃与切屑接触部分的温度温度最高处，是磨削热的主要来源影响：表面质量、磨粒磨损、切屑熔着工件温升：影响：工件尺寸、形状精度受影响二、影响磨削温度的因素切削液为降温的主要途径1、工件速度对磨粒磨削点温度的影响大于砂轮速度vw↑→acgmax↑→F↑→θdot↑大v↑→acgmax↓→θdot↑小→摩擦热↑↗acgmax：单个磨粒最大切削厚度 mm假设：磨粒前后对齐，均匀分不在砂轮表面平面磨：acgmax=(2·vw·fa/(v·m·B))sqrt(fr/dt)外圆磨：acgmax=(2·vw·fa/(v·m·B))sqrt((fr/dt)+(fr/dw))dt：砂轮直径m：每毫米周长磨粒数用于定性分析2、径向进给量Frfr↑→acgmax↑→θdot↑fr↑→接触区↑→同时参加切削磨粒数↑→θA↑3、其他因素fa↑→θdot↑、θA↑工件材料硬度↑、强度、↑韧性↑→θdot↑、θA↑θA↑→工件温升↑vw↑→被磨削点与砂轮接触时间↓→工件温升↗三、磨削温度的测量（热电偶）第六节砂轮的磨损及表面形貌一、砂轮的磨损类型磨耗磨损磨粒磨损破碎磨损磨粒或结合剂破碎（取决于磨削力与磨粒、结合剂强度）破碎磨损消耗砂轮多磨耗磨损通过磨削力影响破碎磨损阶段初期磨损磨粒破碎磨损（个别磨粒受力大，磨粒内部应力与裂纹）二期磨损磨耗磨损三期磨损结合剂破碎磨损二、砂轮的耐用度T砂轮相邻两次修整期间的加工时间 s各因素通过平均切削厚度来影响T经验公式：T=6.67·(dw^0.6)·km·kt/(10000·(vw·fa·fr)^2)dw：工件直径kt：砂轮直径修正系数km：工件材料修正系数粗磨时间常用单位时间内磨除金属体积与砂轮磨耗体积之比来选择砂轮三、砂轮的修整作用去除钝化磨粒或糊塞住的磨粒，使新磨粒露出来增加有效切削刃，提高加工表面质量工具单颗金刚石、单排金刚石、碳化硅修整轮、电镀人造金刚石滚轮、硬质合金挤压轮等使用单颗金刚石：导程小于等于磨粒平均直径，每颗磨粒都能修整深度小于等于磨粒平均直径，提高砂轮寿命四、表面形貌单位面积上磨粒数目越多→acgmax↓→磨粒受力↓→磨粒寿命↑→T↑磨粒高度分布越均匀→粗糙度↓磨粒间距均匀性越好→粗糙度↓第七节磨削表面质量与磨削精度一、表面粗糙度比普通切削小小于 Ra2～4µmvw↓、v↑、R工↑、R砂↑、细粒度→粗糙度↓细粒度→m↑→粗糙度↓B↑→acgmax↓→粗糙度↓磨粒等高性好→粗糙度↓二、机械性能1、金相组织变化烧伤：C↑、合金元素↑→导热性↓→易烧伤高温合金↑→磨削功率↑→θA↑→易烧伤影响：破坏工件表层组织，产生裂纹，影响耐磨性和寿命2、残余应力原因：相变引起金相组织体积变化温度引起热胀冷缩和塑性变形的综合结果光磨10次残余应力减少2～3倍光磨15次残余应力减少4～5倍fa↓、fr↓→拉应力↓3、磨削裂纹磨削速度垂直方向上的裂纹（局部高温急冷造成热应力）三、磨削精度1、磨床与工件的弹性变形2、磨床与工件的热变形3、砂轮磨损导致形状尺寸变化3、磨床与工件振动研磨加工是应用较广的一种光整加工。

磨削加工工艺知识一、磨削特点磨削是在磨床上用砂轮作为切削刀具对工件进行切削加工的方法。

该方法的特点是：1.由于砂轮磨粒本身具有很高的硬度和耐热性，因此磨削能加工硬度很高的材料，如淬硬的钢、硬质合金等。

2.砂轮和磨床特性决定了磨削工艺系统能作均匀的微量切削，一般a p=0.001～0.005mm；磨削速度很高，一般可达v=30～50m/s；磨床刚度好；采用液压传动，因此磨削能经济地获得高的加工精度（IT6～IT5）和小的表面粗糙度（Ra=0.8～0.2μm）。

磨削是零件精加工的主要方法之一。

3.由于剧烈的磨擦，而使磨削区温度很高。

这会造成工件产生应力和变形，甚至造成工件表面烧伤。

因此磨削时必须注入大量冷却液，以降低磨削温度。

冷却液还可起排屑和润滑作用。

4.磨削时的径向力很大。

这会造成机床—砂轮—工件系统的弹性退让，使实际切深小于名义切深。

因此磨削将要完成时，应不进刀进行光磨，以消除误差。

5.磨粒磨钝后，磨削力也随之增大、致使磨粒破碎或脱落，重新露出锋利的刃口，此特性称为“自锐性”。

自锐性使磨削在一定时间内能正常进行，但超过一定工作时间后，应进行人工修整，以免磨削力增大引起振动、噪声及损伤工件表面质量。

二、砂轮砂轮是磨削的切削工具，它由许多细小而坚硬的磨粒和结合剂粘而成的多孔物体。

磨粒直接担负着切削工作，必须锋利并具有高的硬度，耐热性和一定的韧性。

常用的磨料有氧化铝（又称刚玉）和碳化硅两种。

氧化铝类磨料硬度高、韧性好，适合磨削钢料。

碳化硅类磨料硬度更高、更锋利、导热性好，但较脆，适合磨削铸铁和硬质合金。

同样磨料的砂轮，由于其粗细不同，工件加工后的表面粗糙度和加工效率就不相同，磨粒粗大的用于粗磨，磨粒细小的适合精磨、磨料愈粗，粒度号愈小。

结合剂起粘结磨料的作用。

常用的是陶瓷结合剂，其次是树脂结合剂。

结合剂选料不同，影响砂轮的耐蚀性、强度、耐热性和韧性等。

磨粒粘结愈牢，就愈不容易从砂轮上掉下来，就称砂轮的硬度，即砂轮的硬度是指砂轮表面的磨粒在外力作用下脱落的难易程度。

一、实习目的通过本次磨削加工实习，我旨在深入了解磨削加工的基本原理、工艺特点、操作方法以及安全规范，掌握磨削加工的实践技能，提高对机械加工工艺的理解和实际操作能力。

二、实习时间与地点实习时间：2023年X月X日至2023年X月X日实习地点：XX机械加工厂磨削车间三、实习内容1. 磨削加工的基本原理磨削加工是利用磨具（如砂轮、油石等）对工件表面进行切削的一种加工方法。

它通过高速旋转的磨具与工件之间的摩擦、切削作用，去除工件表面的材料，从而达到提高工件精度和表面质量的目的。

2. 磨削加工的分类磨削加工主要分为以下几种类型：- 外圆磨削：用于加工圆柱形工件的外圆表面。

- 内圆磨削：用于加工圆柱形工件的内孔表面。

- 平面磨削：用于加工平面、槽、台阶等平面形状的工件。

- 成形磨削：用于加工具有特殊形状的工件，如螺纹、齿轮等。

3. 磨削加工的工艺特点- 精度高：磨削加工可以达到较高的尺寸精度和表面粗糙度。

- 效率高：磨削加工具有较高的生产效率。

- 适应性强：磨削加工适用于各种材料和形状的工件。

4. 磨削加工的操作方法- 磨削加工前的准备工作：包括工件的选择、磨具的选择、磨削参数的确定等。

- 磨削加工的操作步骤：包括工件的装夹、磨削参数的调整、磨削过程的控制等。

- 磨削加工后的检验：包括尺寸精度、表面粗糙度、形状误差等。

5. 磨削加工的安全规范- 操作人员必须穿戴好防护用品，如安全帽、防护眼镜、防护手套等。

- 严禁在磨削过程中触摸旋转的磨具和工件。

- 严禁在磨削过程中操作人员离开机床。

- 严禁在磨削过程中操作人员饮酒、吸烟等。

四、实习过程在实习过程中，我首先了解了磨削加工的基本原理和工艺特点。

随后，在师傅的指导下，我学习了磨削加工的操作方法，包括工件的选择、磨具的选择、磨削参数的调整、磨削过程的控制等。

在实习过程中，我亲自操作磨床进行了磨削加工，并按照磨削加工的安全规范进行了操作。

通过实习，我掌握了以下技能：- 正确选择磨具：根据工件的材料、形状、精度要求等因素选择合适的磨具。

教师姓名授课形式讲授授课时数1授课日期年月日授课班级授课项目及任务名称第九章磨削第一节磨削的应用及工艺特点教学目标知识目标掌握磨削的应用及其工艺特点等基础知识。

技能目标学会应用磨削的基础知识加工工件。

教学重点磨削的工艺特点及应用教学难点磨削的工艺特点教学方法教学手段借助于多媒体课件和相关动画及视频，详细教授磨削的工艺特点及应用等基础知识。

教师先通过PPT课件进行理论知识讲解，再利用相关动画和视频进行演示，让学生能够将理论知识转化成实践经验。

同时学生根据所学内容，完成知识的积累，为以后的实践实训打下基础。

学时安排1.磨削的应用约10分钟；2.磨削的工艺特点约35分钟；教学条件多媒体设备、多媒体课件。

课外作业查阅、收集磨削的相关资料。

检查方法随堂提问，按效果计平时成绩。

教学后记授课主要内容第一节磨削的应用及工艺特点近年来，磨削正朝着两个方向发展：一是高精度、低粗糙度磨削；另一个是高效磨削。

高精度、低粗糙度磨削包括精密磨削、超精密磨削和镜面磨削，可以代替研麿加工，以便节省工时和减轻劳动强度。

高效磨削包括高速磨削、强力磨削和砂带磨削，主要目标是提高生产效率。

一、磨削的应用磨削可以加工的零件材料范围很广，既可以加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料，也能够加工高硬度的淬硬钢、硬质合金、陶瓷和玻璃等难切的材料，但是，磨削不宜精加工塑性较大的有色金属零件。

磨削可以加工外圆、内圆、平面、螺纹和齿轮等各种的表面，还常用于各种刀具的刃麿。

二、磨削的工艺特点磨削是机器零件精密加工的主要方法之一，去除的加工余量很小。

磨削的工艺特点有：1.精度高比一般切削加工机床精度高，刚度及稳定性较好，并有微量进给机构。

2.表面粗糙度小一般磨削表面粗糙度值为0.8μm～0.2μm，当采用小粗糙度磨削时，表面粗糙度值可达0.1μm～0.08μm。

3.背向磨削力较大麿外圆时总麿削力F也可以分解为三个互相垂直的力，其中：FX称为进给磨削力，很小，一般可忽略不计。

磨削运动以及磨削的加工特点磨削运动磨削时，一般有四个运动：1.主运动Vs ：是砂轮的旋转运动。

主运动速度即磨削速度Vs 是砂轮外圆的线速度：1000ss s n d v π= m/sd s —砂轮直径，mm ；n s —砂轮转速，r ／s2.径向进给运动：砂轮切入工件的运动径向进给量f r ：工作台每双(单)行程，砂轮切入工件的深度。

其单位为mm ／d ·str(当工作台每单行程作进给时，单位为mm/str ；当作连续进给时，f r 单位为mm ／s)。

一般情况下，f r ＝0.005—0.02mm/d ·str 。

3.轴向进结运动轴向进结量f a ：工件相对砂轮沿轴向的进结运动。

一般情况下f a＝(0.2—0.8)B ；B 为砂轮宽度，单位是mm ；f a 的单位，圆磨是mm ／r ，平磨是mm ／(d ·str)。

4.工件圆周（或直线）进给运动工件进给速度V w ：工件圆周线速度或工作台的移动速度外圆磨削时：工件的回转运动，进行纵向或横行磨削1000ww w n d v π=平面磨削时 ：工作台的直线往复运动，进行周边或端面磨削 10002tab Ln v wL ：工作台行程，mm ， d w ：工件直径，mm ；n w ：工件转速，r ／s ； N tab ：工作台往复频率，s -1。

磨削的加工特点磨削是一种常用的半精加工和精加工方法，砂轮是磨削的切削工具，磨削是由砂轮表面大量随机分布的磨粒在工件表面进行滑擦、刻划和切削三种作用的综合结果。

磨削的基本特点如下：1.磨削的切削速度高，导致磨削温度高。

普通外圆磨削时v =35m/s ，高速磨削v ＞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Ra0.8-0.02μm 。