第8讲成形磨削

成形磨削的加工原理
成形磨削是一种通过磨削砂轮的旋转来加工工件的方法。

它的加工原理主要包括以下几个步骤：
1. 砂轮进给：砂轮被安装在磨床的主轴上，并以高速旋转。

工件被安装在工作台上，然后由工作台控制移动。

砂轮和工件之间有一个逐渐减小的间隙。

2. 磨粒切削：砂轮的旋转会使磨粒与工件接触并切削工件表面。

磨粒是在砂轮上固定的砂粒，具有尖锐的边缘。

当磨粒与工件接触时，通过切削和抛光的作用，将工件表面的材料去除。

3. 磨屑去除：在磨削过程中，被去除的工件材料以磨屑的形式产生。

这些磨屑会被冲洗液或喷气等方法及时清除，以防止堵塞磨削过程并影响加工质量。

4. 磨削力的形成：在磨削过程中，磨粒对工件表面施加力，使其发生变形和剥离。

这些力包括切削力、磨削力和垂向力。

切削力是指磨粒对工件的切割力，垂向力是指砂轮对工件施加的垂直力，磨削力是指切削力和垂向力的合力。

总的来说，成形磨削通过砂轮的旋转和磨粒的切削作用，将工件表面的材料去除，从而达到精加工和改善工件表面质量的目的。

加工原理的关键在于砂轮和工件之间的切削作用和力的相互作用。

成形磨削在模具制造中的应用董海涛【摘要】介绍了非圆型凸模采用成形磨削的一般工艺流程以及成形磨削的原理和成型磨削方法;用实例详细介绍了成形砂轮磨削法修整砂轮的工具和工艺过程,简要说明了成型夹具磨削法的工艺要点;成形磨削有提高加工精度和减少加工时间的优势,被广泛应用在模具企业的精密模具制造中.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】3页(P55-57)【关键词】成形磨削;砂轮;成形夹具;模具制造;金刚笔【作者】董海涛【作者单位】山西机电职业技术学院,山西长治046011【正文语种】中文【中图分类】TH162模具技术已经成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一，模具工业是我国国民经济的基础产业之一，近年来我国模具制造水平明显提高，而精密化是模具制造发展的一个趋势，模具中凸模、型芯、镶拼凹模和镶拼型腔等具有复杂截面形状的零件精加工时，需要采用成形磨削的加工方法。

用成型磨削加工代替传统的电火花加工，可使加工时间缩短60%左右［1］。

1.1 非圆型凸模采用成形磨削加工的工艺流程图1为非圆型凸模的几种结构形式，它的精加工一般采用成形磨削的方法，具体工艺流程如下：1）毛坯准备，用圆钢锻成六面体；2）退火处理；3）刨削或铣削6个面，留单面余量0.4 mm；4）磨上、下两平面及基准面；5）钳工划线，钻孔、攻螺纹；6）用铣床加工外形(留磨削余量)；7）淬火；8）磨削上、下两平面；9）成形磨削；10）精修。

1.2 成形磨削的原理成形磨削的原理就是把复杂零件的轮廓分解为若干线段和圆弧，然后按照一定工艺顺序逐段磨削，使其在衔接处平整光滑，达到产品的设计要求［2］。

成形磨削具有精度高、效率高等优点，磨削精度可达IT5～IT6，表面粗糙度为Ra0.4，最低可达Ra0.1。

成形磨削常采用成形磨床或者平面磨床。

1.3 成形磨削的方法成形磨削的方法有很多种，常用的有成形砂轮磨削法和成形夹具磨削法。

第八讲成形刀具和拉刀第一成形刀具第一节成形表面及其加工方法有些机器零件的表面，不是简单的圆柱面、圆锥面、平面及其组合，而是形状复杂的表面，这些复杂表面称为成形表面。

按照成形表面的几何特征一般分为以下三种类型：(1)回转成形面由一条母线(曲线)绕一固定轴线旋转而成。

如滚动轴承内、外圈的圆弧滚道和手柄等。

(图8-1(a))(2)直线成形面由一条直母线沿一条曲线平行移动而成。

它可分为：①外成形面，如凸轮(图8-1(b))和冷冲模的凸模等；②内成形面，如叶片泵定子内曲面和冷冲模的凹模型孔等。

(3)立体成形面即零件各个剖面具有不同的轮廓形状，如汽轮机扭曲变截面叶片和某些锻模(图8—1(c))、压铸模、塑压模的型腔。

成形表面常用的加工方法有车、铣、刨、拉和磨削(表8—1)。

成形表面的加工方法很多，按成形原理分述如下。

一、用成形刀具加工刀具的切削刃按工件表面轮廓形状制造，加工时，刀具相对工件作简单的直线进给运动。

1．车削成形面用成形车刀可加工内、外回转成形面。

常用的成形车刀有棱体成形车刀(图8—2(a))和圆体成形车刀(图8—2(b))。

前者只能加工外成形面，而后者可以加工内、外回转成形面，故应用较为广泛。

2．铣削成形面用成形铣刀铣削成形面，一般在卧式铣床上进行(图8—3)，常用来加工直线成形面。

一般成形铣刀的前角γ。

=0º，重磨时只刃磨前刀面以保证刃形不变3．刨削成形面成形刨刀的结构与成形车刀相似，一般只用于加工形状简单的直线成形面。

4．拉削成形面拉削可加工多种内、外直线成形面。

加工质量好、生产率高，但拉削成形面的拉刀复杂，成本高，故宜用于成批大量生产。

5．铰削内球面用球形铰刀可以铰削小直径的球窝(图8—4)，以及处于深孔的球窝(图8—5)。

铰削前先用钻头在工件上钻出盲孔，再用成形车刀粗车成形，然后进行粗铰、精铰。

球铰刀一般有4～6个齿，粗铰刀刀齿上开有分屑槽，精铰刀上没有。

精铰钢件的表面粗糙度Ra为1.6µm，加工青铜件时，Ra 可达0.4～0.8 µ m。

成形磨削的原理成形磨削是一种通过磨削工具将工件表面进行加工的方法。

其原理是通过在工件表面造成局部的塑性变形和断裂，将工件表面的材料去除，形成所需的形状和尺寸。

成形磨削主要包括两个基本元素：磨粒和磨削工具。

磨粒是磨削过程中的主要切削体，它通过旋转的方式与工件表面进行接触和相互作用。

磨粒是由磨削工具上的磨石或砂轮上的磨粒颗粒组成的，通过磨削工具的转动带动了磨粒与工件表面的相对运动。

成形磨削过程中，磨粒与工件表面的接触处产生了压力。

当压力超过了工件表面材料的塑性变形临界值时，工件表面材料就会发生塑性变形。

塑性变形是成形磨削的基本方式之一，通过控制磨粒与工件表面的接触压力，可以控制工件表面的塑性变形程度。

成形磨削过程中，磨粒与工件表面的接触还会产生断裂。

在磨削过程中，磨粒与工件表面的相对运动会导致工件表面的一些杂质或缺陷出露，这些杂质或缺陷会成为磨粒与工件表面之间的断裂起始点。

当磨削工具转动时，磨粒会通过断裂点进一步断裂和分散，最终将工件表面的材料去除。

同时，在成形磨削过程中，磨粒与工件表面的相对运动还会产生磨擦热。

由于磨削过程中存在相当大的切削力和相对运动速度，所以会产生磨擦热。

磨擦热会导致磨削区域的温度升高，这会进一步增强版面材料的塑性变形和断裂。

在成形磨削过程中，工件表面的材料不仅被塑性变形和断裂，还会受到磨削工具的磨削力的剪切和压缩。

这些力的作用下，工件表面的材料会发生塑性变形和切削断裂。

这种切削方式主要取决于磨削工具上的磨粒形状和磨粒与工件表面的接触情况。

除了以上基本原理之外，成形磨削还受到其他一些因素的影响，如切削液的使用、磨削速度、磨削力等。

切削液的使用可以降低磨削过程中的摩擦和磨损，从而提高磨削效果。

磨削速度的选择可以影响磨粒与工件表面的相对运动速度，从而影响磨削的效率和质量。

磨削力的大小则直接影响了工件表面的塑性变形和断裂程度。

总之，成形磨削是一种通过磨削工具将工件表面进行加工的方法，它的主要原理是通过控制磨粒与工件表面之间的接触压力，引起工件表面材料的塑性变形和断裂，从而达到加工工件表面的目的。

简述在平面磨床上进行零件成形磨削的几种方法生产中，利用平面磨床进行零件的成形磨削，主要有两种方法。

一种是利用修整后的成形砂轮磨削，另一种则是由夹具进行磨削。

1、利用成形砂轮来磨削凸模，即是把砂轮修整成与工件型面*吻合的反型面，然后再以此砂轮进行对工件磨削，使其获得所需的形状。

修整砂轮的方法很多，其主要有以下几种：（1）用石修整砂轮用石修整砂轮时，多数是将成形面的几何形状分段进行修整，但也有的将砂轮修整成整形的。

这种修整砂轮的方法，住要是通过各种修砂轮工具；来完成的。

生产中修砂轮工具主要有修角度、修圆弧砂轮工具、修砂轮工具、靠模修砂轮工具等。

卧式修砂轮角度工具。

它主要用来修磨0～90之间的各种角度的成形砂轮，然后用此砂轮磨出工件的斜面。

修整砂轮时，刀尖的位置是根据所修砂轮的凸或凹的形状及半径大小计算垫块值来调整的。

卧式圆弧修整砂轮夹具，可修整各种不同半径的凹、凸圆弧，或由圆弧与圆弧相连的型面。

在修整非圆弧曲面时，若被磨削的工件形状比较复杂或轮廓又是非圆弧时，可采用专门的靠模工具来修整砂轮。

工具是；爱修整凸面的成形砂轮的靠模工具。

修整凹面成形砂轮的栲栳模工具与凸面成形砂轮的靠模工具基本相同，但所采用的靠模样板的触头，而应是尖状的。

（2）利用滚轮挤压砂轮挤压的滚轮型面尺寸与零件型面尺寸相同，轮周开有辐向不等距的直槽斜槽，其槽宽 1.5～2.5mm，深度应超过成形部分低点 2.5 mm以上。

其槽主要起切削刃作用，并能容纳挤下来的砂粒。

材与挤轮中心线成10～15斜角，在1～2条的直槽内嵌入铁片，在挤压精加工后，铁片也加工成形，可用此铁片检查磨削的型面和成形砂轮或反面滚轮。

滚轮的直径一般为50～60mm.挤压砂轮工具，主要由两个顶针构成。

活年个针由电动机通过带轮或齿轮传动。

当滚论逐渐压向砂轮时，在压力作用下，使砂轮终获得所需要的形状。

挤压砂轮工具在使用时，安装在平面磨床的磁力工作台上。

在安装时，必须时滚轮的轴线与砂轮的轴线平行。

成形磨削的概念成形磨削是一种精密磨削加工方法，通过使用特殊形状的砂轮将工件的外形加工成所需形状和尺寸的技术。

它广泛应用于精密磨削领域，如航空航天、汽车制造、模具制造、工具制造等。

成形磨削相比传统的磨削方法具有许多优势。

首先，其砂轮可以根据需要制作成各种形状，如平面、圆柱、球形、齿轮等，因此可以实现各种复杂外形的加工。

这使得成形磨削成为高精度、高效率的加工方法，尤其适用于要求外形特殊的零部件的制造。

其次，成形磨削可以实现无心磨削，即砂轮可以根据工件的轮廓形成相应的磨削轮廓，从而使得加工后的工件轮廓与模具或砂轮的轮廓一致。

这种特性使得成形磨削可以用于加工各种非圆形的工件，如凸轮、槽孔、齿轮等。

与其他加工方法相比，成形磨削具有更高的精度和更好的表面质量。

第三，成形磨削具有较大的自适应能力。

由于砂轮可以根据工件轮廓变形，因此在加工时可以自动调整切削参数，使得加工过程更加稳定和可靠。

这种自适应能力使得成形磨削能够应对工件形状复杂、切削条件发生变化等情况，提高加工效率和质量。

成形磨削的加工过程主要包括以下几个步骤：首先，选择合适的砂轮，并安装在磨床主轴上。

其次，根据工件的轮廓形状调整砂轮的位置和方向，并固定在磨床上。

然后，通过调节磨床的进给量和转速，使得砂轮与工件表面接触，并开始进行磨削。

在磨削过程中，砂轮会根据工件的轮廓变形，从而使得磨削的切削条件逐渐适应工件的形状。

最后，根据需要进行润滑和冷却处理，以保证加工质量。

成形磨削还可以与其他加工方法结合使用，如电火花加工、齿轮加工等。

这种组合加工可以进一步提高加工的精度和效率。

此外，成形磨削还可以与数控技术相结合，实现自动化和智能化加工，提高生产效率和质量。

总之，成形磨削是一种重要的精密磨削加工方法，其特点是可以根据工件的轮廓形状来磨削，并具有较高的精度、表面质量和自适应能力。

在工业生产中，成形磨削广泛应用于各种外形复杂、精度要求高的零部件的制造，对提高飞机、汽车、机床等行业产品的质量和性能具有重要意义。

成形磨床磨削的原理和办法是什么
在磨床模具制作中，使用成形磨削的办法来精加工凸模、凹模及型腔模块和型心，是当时最常用的，也是最有用的一种加工办法。

零件通常在热处理后进行成形磨削加工，减小了因为热处理后零件变形对模具精度的影响。

成形磨削加工的特点是质量好、精度高、加工速度快。

①成形磨削的原理模具的成形零件如凸模刃口及型腔拼块的几许形状，通常由鬃毛砖圆弧与直线
或圆弧与圆弧等几许线形分解成若干直线、圆弧等简略的几许线形，然后分段进行磨削，使其连接成油滑，光整并契合图样的一种磨削加工办法。

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②成形磨削的办法成形磨削的办法主要有两种。

一种是在平面磨床上选用修整后的成形砂轮或专用卡具进行成形磨削。

另一种办法是使用光学曲线磨床、坐标磨床、全能东西磨床等专用成形磨床磨削。

因为设备条件的约束，当前在中小型工厂大多仍使用一般平面磨床进行成形磨削。

高效率的强力成形磨削作者：杭州机床集团公司周昕高效、高精度、低成本强力成形磨削技术从20世纪60年代后期开始被投入应用，是一项先进的工艺技术，它是在砂轮线速度保持常规磨削情况不变的情况下加大切深量、工作台作缓速运动、一次进给的磨削方法。

至今，强力成形磨削技术日臻成熟与完善，已广泛应用于航天航空、汽车、机械等行业。

强力成形磨削机床的布局结构如图1所示，其加工工艺特点主要表现为：有较大的切削深度，砂轮一次切入量可达几毫米到十几毫米；其二，由于磨削切削深度大，磨削力和磨削热都很大，这样限制了工件的进给速度，一般纵向进给速度为30～250mm/min；其三，强迫冷却——因为磨削切削深度大，砂轮同时工作的磨粒多，每一个磨粒都是一个切削刃，由于切削长度长，屑成丝状金属，在撕裂变形过程中产生很大的热量，甚至可以将磨屑熔化形成焊珠并使零件表面烧伤，因此冷却液应必须以一定的压力和流量送入磨削区，起到强迫冷却作用，将砂轮所产生的的热量迅速带走，同时冲掉附着在砂轮表面上的一部分丝状磨屑。

由此也可见强力成形磨削相对普通往复磨削的优点：生产效率高，平均是一般普通磨削的3～5倍；工件成形快，可以从毛坯直接加工到成品，不需要预加工，简化了工序，节省了工时，降低了成本；成形精度高，表面质量好；可以实现自动化磨削循环等。

图1 数控强力成形磨床布局结构示意图自主研发随着制造技术和控制技术的不断发展，国际上的强力成形磨削机床日新月异，产品具有越来越高的技术含量和性价比，在我国，以杭州机床集团公司的产品为代表的强力成形磨削机床也已打破了以往我国此类高端数控机床完全依赖进口的局面，极大地提高了我国制造业，尤其是航空航天和汽车制造业的装备水平。

目前，杭州机床集团公司的数控强力成形磨床已形成系列产品——台面宽度规格200～500mm，长度630～2500mm，其中以MKLD7140数控强力双磨头磨床和MKL7150×16/2七轴五联动的数控叶冠圆弧强力成形磨床最具代表性。