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轴承磨工工艺学.pdf

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轴承 磨工 工艺学
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轴 承 磨 加 工 技 能 ( 初 )第二讲 金属切削基本概念 第六讲 切削液 第三讲 磨削加工的运动和特点 第四讲 磨床简介和型号编制 第五讲 磨削用量 第七讲 防锈知识 第八讲 磨床的维护和保养 第一讲 滚动轴承的发展 第九讲 砂轮知识滚动轴承的发展 o 滚 动 轴 承 的 产 生 滚动轴承制造工业的诞生 早期滚动摩擦的运用 滚动轴承的出现 世 界 轴 承 工 业 的 发 展 过 程 ( 三 个 阶 段 ) 世界轴承工业的发展阶段 世界轴承工业的初创阶段 世界轴承工业的成长阶段中国轴承行业的发展(三个阶段) 高质快速发展阶段(1978~) 奠基阶段(1949~1957年) 体系形成阶段(1958~1977年) 初步形成了瓦房店、哈尔滨、洛阳、 上海四个主要生产基地 建立起了五个生产基地和众多制造企业、综合性的科研与工厂 设计机构、工艺装备与测试仪器专业厂,形成了布局基本合理、 科研生产和后勤保障较完善的轴承工业体系。 轴承行业已建立较完备的工业体系。滚动轴承基本知识 滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变 为滚动摩擦,从而减少摩擦损失的一种精密机悈 元件 滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体(球和滚 子)、保持架、油脂组成。滚动轴承十大类型 0类 深沟球轴承 1类 向心球面球轴承 2类 向心短圆柱滚子轴承 3类 向心球面滚子轴承 4类 长圆柱滚子和滚针轴承 5类 螺旋滚子轴承 6类 角接触轴承 7类 圆锥滚子轴承 8类 推力球轴承和推力向心轴承 9类 推力滚子轴承和推力向心滚子轴承滚动轴承产品性能要求 滚动轴承应具备:高寿命、低的噪音、小的旋转力 矩和高的可靠性等基本性能 在制定工艺上要求对旋转精度、尺寸精度、粗糙度、 尺寸稳定性、防锈能力、振动及噪音、残磁等进行 控制滚动轴承零件加工工艺特点 轴承零件的结构特点 1、回转表面 工作表面大多都是回转体表面; 2、短而薄 回转体表面通常都是短而薄的; 可分析出: 1、回转表面多 加工机床就比较单一,大多采用车床、磨床。 2、零件短 轴向刚度好,轴向变形就非常小。 3、壁厚薄 径向刚度差,夹紧方法就需要特别注意。滚动轴承零件加工工艺特点 轴承零件的加工特点 1、精密加工 磨加工尺寸和几何精度用UM为单位 2、多工序加工 套圈加工到装配有20-40到工序,短圆柱 滚子轴承有74到工序 3、成型加工 零件的工作表面都是回转成型面。 滚动轴承三大特性:专业化、自动化、先进性滚动轴承生产的一般工艺过程 套圈 钢球 滚子 保持架 冲压 实体 棒料 管料 棒料 线材 棒料 棒料 线材 棒料 带料 板料 棒料、锻坯、 铸坯 锻造 冷镦 热镦 退火 冷镦 车削 冲压 成型 表面处理 车削 拉方孔或钻孔 表面处理 车削 (软磨) 打印 热处理 硬磨 超精加工 (腐蚀字) 锉削 软磨 (光磨) 热处理 硬磨 (强化处理) 抛光 (精研) 热处理 磨削 超精加工 终检 分类 检查 装配,成品检查,清洗防锈封存,包装轴承磨加工的重要地位 轴承套圈在精加工前经过热处理后,表面硬度大大提高,用 车削等其它加工方法已经不能满足轴承加工精度的要求,也 不能满足大批量生产的要求,因此在精加工时必须进行磨加 工; 轴承生产中,磨削加工占总劳动量的60%,所用磨床数量占 全部切削机床的60%,加工成本占总成本的15%。对高精度 轴承其比例更高。 1、加工精度可达到千分之一毫米 2、Ra能达到1.25~~0.010um 磨削加工的特点第一节 金属切削基本概念 o 是用刀具从零件毛 坯上切除多余的金 属,使其在形状、 尺寸、精度和表面 粗糙度等方面都达 到规定要求的加工 过程。 金 属 切 削 加 工o 1、主运动高于进给运动, o 切削实现的条件:o 刀具与工件产生相对运动 运动的分类: o 1、主运动:使刀具和工件之间产生相对运动,从而使 刀具前面接近工件的运动。 o 2、进给运动:使刀具和工件之间产生附加的相对运动, 使刀具可以连续切削,获得需要的加工表面。 o 主运动与进给运动之间的关系: o 2、主运动只有1个,而进给运动可能有几个;加工方 法不同,进给方式也不同。第二节 磨削加工的运动和特点 磨削加工 用磨具以较高的线速度对工件表面进 行加工 的切削 方法 。 几种磨削加工方法 外圆磨削的运动 3、砂轮垂直于工件轴线方向的移动(横 向进给运动) 一、主运动: 砂轮的高速旋转运动; 二、进给运动: 1、工件的旋转运动 2、工件沿自身轴线方向的直线往复运动 (纵向进给运动)内圆磨削的运动 磨削运动与外圆磨削一样,但砂轮旋转方向与之相反。 顺磨:砂轮旋转方向与工件旋转方向相同,一般无心夹具磨 削时使用。 逆磨:砂轮旋转方向与工件旋转方向相反,一般中心夹具磨 削时使用。 逆 磨 顺 磨 工件 砂轮 工件 砂轮平面磨削的运动 3、砂轮垂直于工作表面方向的移动(砂轮垂直进给运 动),砂轮平面磨削一遍后进给一次。 一、主运动: 两砂轮的高速旋转运动; 二、进给运动: 1、工件的直线往复运动(工件的纵向进给运动) 2、砂轮沿自身轴线方向的运动(相对工件的横向进给 运动),周期性进给,完成一个单向行程后进给套圈内沟道磨削的运动 3、工件在垂直于砂轮轴线方向的移动(工件的横向进 给运动) 一、主运动: 砂轮的高速旋转运动; 二、进给运动: 1、工件旋转(工件的旋转运动) 2、工件沿自身轴线做直线运动(工件相对砂轮的纵向 进给运动)磨削加工的特点 4、在一次行程中能切除极薄的金属表层,在小余量切削中 运用广泛。 1、砂轮的切削速度很高,目前大多采用45米/秒的高速磨削; 2、可以获得很高的加工精度和很细的表面粗糙度 ,一般可 达公差等级IT4~IT6,表面粗糙度Ra值达1.25~0.08 μm,而镜 面磨削Ra值能达0.010μm,圆度误差0.1 μm。 3、能加工各种材料 ,适应性强,运用广泛。 磨削加工的运用:用于精加工,特别是高硬度、小余量加工 磨削加工的发展:高速磨削、强力磨削、沙带磨削,可以同 时满足效率和精度的要求第三节磨床简介和型号编制 磨床根据用途不同分类: 通用磨床 外圆磨床、内圆磨床、磨 床 根 据 用 途 不 同 分 类 : o 通 用 磨 床: ? 平 面 磨 床(M7130H) 、 多 用 磨 床(2MA9125)第三节磨床简介和型号编制 磨床根据用途不同分类: 专用磨床 球轴承套圈沟道磨床(3MK1410B) 、滚子 轴承套圈滚道磨床、超精机床(3MZ323A)等平面磨床的构造和性能 机床组成:由床身、工作台、立柱、磨头和砂轮修整器、 进给机构以及液压系统、电气系统等组成 平面磨床的构造和性能 磨床各部 件组成和 相互关系机床型号的编制 机床的分类:车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、 铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床和其它机床等 十二类 机床组系分类原则: 1、在同一类机床中,其结构性能及使用范围基本相同的机 床,即为同一组, 2、在同一组机床中,其主要参数相同,并按一定公比排列, 工件及刀具本身和相对运动特点基本相同,而且基本结构及 布局形式相同的机床,既为同一系。 机床型号是机床产品的代号,一般由汉语拼音字母和阿拉伯 数字组成。机床型号编制 1、通用机床型号的表示方法 n(?) ? ? O ? ? ?(O) ? ? ?? ? ( ×?) ? ? ?(O) ? ? ? ?(/?) n机床的变形代号(数字) n重大改进顺序号(字母) n第二主参数(数字) n主参数或设计顺序号(数字) 组、系代号(数字) n通用特性和结构特性(汉语拼音字母) n类代号(汉语拼音字母大写) 分类代号(数字)2、机床的类代号 类 车 床 钻 床 镗 床 磨 床 齿 轮 加 工 机 床 螺 纹 加 工 机 床 铣 床 刨 插 床 拉 床 特 种 加 工 机 床 锯 床 其 它 机 床 代 号 C Z T M 2 M 3 M Y S X B L D G Q 读 音 车 钻 镗 磨 二 磨 三 磨 牙 丝 铣 刨 拉 电 割 其3、机床特性代号 o 当某类型机床除有普通型外,还具有某种通用特性时,则在 类代号之后加通用特性代号予以区分。如仅有某种通用特性, 而无普通型式者,则通用特性不予表示。 通 用 特 性 高 精 度 精 度 自 动 半 自 动 数 控 加 工 中 心 ( 自 动 换 刀 ) 仿 行 轻 型 加 重 型 简 式 代 号 G M Z B K H F Q C J 读 音 高 密 自 半 控 换 仿 轻 重 简 用大写的汉语拼音字母表示, 位于类代号之后。 (1)机床通用特性代号 o 有统一的固定含义,在各类机床中,所表示的意义相同。对主参数值相同而结构、性能不同的机床,在型号中加结构特性代号予以区 分。用汉语拼音字母表示,在型号中没有统一的含义,只起区分结构、性能 的作用,位于通用特性代号之后。 通用特性代号已用的字母和“I、O”,均不能作为结构特性代号。 结构特性代号仅有A、D、E、L、N、P、R、S、T、U、V、W、X、Y 等字母,也可以组合使用,如AD、AE等。 (2)机床结构特性代号 4、机床的组、系代号 根据工艺性能,布局结构等特点,机床分为若干组系。用两 位阿拉伯数字表示,位于类代号或特性代号之后。组代号在 前,系代号在后 。磨 床 类 M 组 外 圆 磨 床 系 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 机 床 名 称 无 心 外 圆 磨 床 宽 砂 轮 无 心 外 圆 磨 床 外 圆 磨 床 万 能 外 圆 磨 床 宽 砂 轮 外 圆 磨 床 端 面 外 圆 磨 床 多 砂 轮 架 外 圆 磨 床 多 片 砂 轮 外 圆 磨 床 * 1 1 1/10 1/10 1/10 1/10 1/10 1/10 主 参 数 最 大 磨 削 直 径 最 大 磨 削 直 径 最 大 磨 削 直 径 最 大 磨 削 直 径 最 大 磨 削 直 径 最 大 磨 削 直 径 最 大 磨 削 直 径 最 大 磨 削 直 径 第 二 主 参 数 最 大 磨 削 长 度 最 大 磨 削 长 度 最 大 磨 削 长 度 最 大 工 件 长 度 最 大 磨 削 长 度 最 大 工 件 长 度 4、机床的组、系代号组 系 机 床 名 称 ﹡ 主 参 数 第 二 主 参 数 平 面 及 端 面 磨 床 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 卧 轴 矩 台 平 面 磨 床 立 轴 矩 台 平 面 磨 床 卧 轴 圆 台 平 面 磨 床 立 轴 圆 台 平 面 磨 床 卧 轴 双 端 面 磨 床 立 轴 双 端 面 磨 床 1/10 1/10 1/10 1/10 1/10 1/10 工 作 台 面 宽 度 工 作 台 面 宽 度 工 作 台 面 直 径 工 作 台 面 直 径 最 大 砂 轮 直 径 最 大 砂 轮 直 径 工 作 台 面 宽 度 工 作 台 面 宽 度 4、机床的组、系代号球 轴 承 套 圈 沟 磨 床 系 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 机 床 名 称 轴 承 套 圈 端 面 沟 磨 床 摆 式 轴 承 内 圈 沟 磨 床 摆 式 轴 承 外 圈 沟 磨 床 轴 承 内 圈 沟 磨 床 轴 承 外 圈 沟 磨 床 球 面 轴 承 内 圈 沟 磨 床 球 面 轴 承 外 圈 沟 磨 床 * 1/10 1/10 1/10 1/10 1/10 1/10 1/10 主 参 数 最 大 工 件 孔 径 最 大 工 件 孔 径 最 大 工 件 直 径 最 大 工 件 孔 径 最 大 工 件 直 径 最 大 工 件 孔 径 最 大 工 件 直 径 第 二 主 参 数 4、机床的组、系代号 磨 床 类 3 M滚 子 轴 承 套 圈 滚 道 磨 床 系 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 机 床 名 称 轴 承 套 圈 内 圆 磨 床 轴 承 内 圈 滚 道 磨 床 轴 承 内 圈 挡 边 磨 床 轴 承 外 圈 滚 道 磨 床 轴 承 套 圈 端 面 磨 床 球 面 轴 承 内 圈 滚 道 磨 床 轴 承 外 圈 滚 道 挡 边 磨 床 轴 承 内 圈 滚 道 挡 边 磨 床 轴 承 外 圈 挡 边 磨 床 * 1/10 1/10 1/10 1/10 1/10 1/10 1/10 1/10 1/10 主 参 数 最 大 磨 削 孔 径 最 大 工 件 孔 径 最 大 工 件 孔 径 最 大 工 件 直 径 最 大 工 件 直 径 最 大 工 件 孔 径 最 大 工 件 直 径 最 大 工 件 孔 径 最 大 工 件 直 径 第 二 主 参 数 4、机床的组、系代号轴 承 套 圈 超 精 机 系 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 机 床 名 称 轴 承 内 圆 沟 超 精 机 轴 承 外 圆 沟 超 精 机 轴 承 内 圈 滚 道 超 精 机 轴 承 外 圈 滚 道 超 精 机 轴 承 套 圈 端 面 沟 超 精 机 * 1/10 1/10 1/10 1/10 1/10 主 参 数 最 大 工 件 孔 径 最 大 工 件 直 径 最 大 工 件 孔 径 最 大 工 件 直 径 最 大 工 件 孔 径 第 二 主 参 数 4、机床的组、系代号o 中的“20”表示工作台工作面宽度为 200mm。 5、机床主要参数代号 n一般以能在机床上加工的最大工件尺寸或工作台工作面宽度 或所有砂轮的最大尺寸等表示。 n型号中的主参数用折算值(一般为主参数的1/10或1/100,小数 点后数字不计)表示,位于组、系代号之后。 例: 平面磨床“M7120A” o 中的“10”表示机床最大工件孔径为 100mm。 内沟磨床“3MZ1310A”2)以轴数和最大模数作为第二主参数列入型号时, 其表示方法同上,并以实际的数值列入型号。 6、第二位主参数的表示 1)以长度单位表示的第二主参数的变化,将引起机床结构、 性能发生较大的变化时,为了区分将第二主参数列入型号的 后部,并用“×”分开,读作“乘”。 n凡属于长度(包括跨距、行程等)的采用“1/100”的折算系数; 直径、深度、宽度的采用“1/10”的折算系数;厚度则以实 际的数值列入型号。 o 台式和立式排钻床的表示方法与轴数相同。7、机床的重大改进顺序号 n当机床的结构、性能有重大改进和提高,并须按新产品重新 设计、试制和鉴定时,在机床型号之后,按A、B、C等汉语 拼音字母的顺序选用(“I、O”两个字母不得选用),加入型号 之后的尾部以区别原机床型号。 8、同一型号机床的变型代号 v 在基本型号机床的基础上,仅改变机床的部分性能结构时, 则加变型代号。 v 变型代号是在原机床型号之后,加1、2、3等阿拉伯数字的 顺序号,并用“/”分开,读作“之”,与原机床型号区分。 9、 通用机床的设计顺序号 某些通用机床,当无法用一个主参数表示时,则在型号中用 设计顺序号表示。由1起始,当设计顺序号少于十位数时, 则在设计顺序号之前加“0”。例: M ? ? G ? ? ?B ? ? ?1 4 ? ? ? 32 基本参数代号(最大 磨削直径320毫米) 组、系代号(万能外圆磨床) 通用特性代号(半自动) 通用特性代号(高精度) 机床类代号例: 3M ? ? Z ? ? ?13 ? ? ? 6 ? ? ? ? B 机床改进序列代号 基本参数代号(最大加工工 件孔径60毫米) 组、系代号(轴承内圈沟道磨床) 通用特性代号(自动) 机床类代号(专用磨床)练习: n3MZ325 M7475B nMW1020C 3MZ146B 3MZ205C n自动轴承外圈沟道超精机床,最大工件直径50mm 立轴圆台平面磨床,最大砂轮直径750mm n无心外圆磨床,结构代号W,最大磨削直径200mm 自动轴承外圈沟道磨床,最大工件直径60mm 自动轴承内圆磨床,最大磨削孔径50mm轴承零件的磨削夹具与定位 1、夹具 2、夹具的组成 定位元件、夹紧元件 、夹具体、导向元件、辅助装置。 按应用分:通用夹具(三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘), 专用夹具(电磁无心夹具,支承面板专用夹具)轴承零件的磨削夹具与定位 电磁式无心夹具的原理 偏心量 增大偏心量的值,可以提高零件在磨削过程的稳定 性,但同时会增大两支承的摩擦力,使定位表面出 现划伤或烧伤,试验数据合理的偏心量在0.15- 0.5MM范围较合适。两支承夹角一般在90°-120° 为合理范围。 磁极端面对工件产生的摩擦力距和一个通过工件中心并垂直 与磁极中心的摩擦合力,迫使工件回转,使工件获得稳定的 回转运动。电磁无心夹具的调整 o (一 )14 和20 系 列机床 o 该系列机床的偏心方向在第 一象限 与X 轴 正方向 夹角45 ° 左右, 偏 心量大小 在0.15—0.3mm 之 间 。 o 1.将支承座朝后下方45 ° 方 向用力 压紧 , 在两定 位柱上的各定位面紧靠的 情况下 ,均匀 交替拧 紧两 压紧螺钉 。将后支承和下 支承装 在支承 体上 。 o 2.将工件吸在磁极上, 旋 转工件 轴 , 使 工件与 磁极 同心 , 将两支承靠在工件 外圆或 沟道上 稍微紧 固 , 在向斜方向轻轻移动支承 (在0.15-0.25MM ) , 移动支承使偏心量在第一 象限 , 紧固两 支承 。 o 检查方法 :工件离开2-3MM , 工件很 快靠近 支承 则调好 。磁力一般在20-40N 即可。电磁无心夹具的调整 o (一 )13 系列机床 o 该系列机床的偏心方向在第 四象限 与X 轴 正方向 夹角45 ° 左右 , 偏 心量大小 在0.15—0.3mm 之 间 , 支承夹角在95 °-110 °。 o 1.调整工件与支承夹角 , 使工件 水平中 心线与 上支 承夹角在0 °-5 ° 之间 , 量支 承夹交 在95-110 ° 之间, 将支承紧固。 o 2.将工件吸在磁极上, 旋 转工件 轴 ,使 工件与 磁极 同心, 预调偏心量0.15-0.30mm 之间 , 用涂色 法 调整, 使工件与两支承良 好接触 。 o 检查方法:工件离开2-3MM , 工件很 快靠近 支承 则调好 。磁力一般在20-40N 即可。电磁无心夹具的调整电磁无心夹具的调整 0 01第四节 磨削用量 砂轮圆周速度最大值决定于结合剂的种类和磨床的刚性, 一般在30~50m/s。 1、磨削用量 2、砂轮圆周速度 砂轮外圆表面上任意一点在单位时间内所经过的距离。 磨削过程中与加工效果直接有关的几种切削规范。包括砂轮圆 周速度、工件圆周速度、工件的纵向进给速度、砂轮的横向或 垂直进给量等。 V砂=πD0n0/(1000*60)(m/s) D0:砂轮直径(mm) ? ? ? ? ? ? ? ? ? n0 :砂轮转速(r/min)o 例如,某内圆磨床砂轮直径为120毫米,砂 轮转速24000 转/分,求砂轮速度。 o V砂=Л × D砂×n 砂= 3.14×20×24000=25.12 米/ 秒 o 1000×60 ? ? ? ? ? 1000 ×60 o 反之,知道砂轮速度可以求出砂轮的直径或砂 轮转数等。 o D 砂=1000×60×V 砂 o Л × n 砂 o n 砂= 1000×60×V砂 o Л ×D 砂工件圆周速度与砂轮圆周速度的比例为Vw=(1/80~1/160)。 2、工件圆周速度 工件被磨削表面上任意一点在单位 时间内所经过的距离。 dw :工件外圆或内圆的直径(mm) ? ? ?nw:工件的转速(r/mm) 粗磨时工件圆周速度应取高一些,精磨时应取低一些。一般为 10~30m/min. 例: 现已知3MZ135C机床参数为:砂轮转速 ,2300r/min;砂轮规格 (外径×宽度×孔径),500×12×203mm;工件转速有, 570 、710、850、1210、1500、1800r/min六个档位,现加工沟 道直径为20mm的产品,请选择工件轴转速档位。 默认选择1:80速比,得工件圆周速度718m/min,故选择710档 VW=πdWnw/1000(m/min)第五节 切削液 1、切削液的作用 1)冷却作用 2)润滑作用良好的润湿性和形成能耐高压、高温和激烈摩擦 的润滑膜。 3)清洗作用 4)防锈作用 切削液其它性能要求:对人体无害和刺激,不含有害的杂质, 无侵蚀作用,具有化学性能稳定、不易变质等2、切削液的种类 1)水溶液 有苏打水、乳化液和合成型切削液 。 2)油类切削液 N15号、N32号机油和煤油等低粘度矿物油,以及蓖麻油、豆 油等植物油。 常见切削液 1)苏打水 苏打(无水碳酸钠)1%、亚硝酸钠0.25%-0.5%、 其余为水;注意添水和按时更换。 2)乳化液 石油磺酸钡 10%、磺化蓖麻油 10%、油酸 2.4%、 三乙醇胺 10%、氢氧化钾 0.4%-0.6%、其余为N7号或N10号高 速机油常见切削液 3)合成型切削液 (C270 ,S-90L) ? 3、切削液的使用方法 1)浇注法 切削液以一定的压力和流量喷射到磨削区, 2)喷雾冷却法 喷雾冷却法是利用喷雾原理使切削液雾化,并 随高速气流喷射到磨削区。 3)砂轮的内冷却法 这种方法是使切削液进入砂轮内孔,依 靠离心力甩出,使切削液进入磨削区,实现冷却与润滑作用。 4、使用切削液的注意事项 1)切削液应直接浇注在砂轮和工件接触的地方,即磨削区域1-工件 2-切削液 3-砂轮 2)切削液应充足,并应均匀地喷射到整个砂轮宽度上,而且 要有一定压力压力喷至磨削区域,。 3)切削液应保持清洁。第六节 防锈知识 1、腐蚀 是指金属零件与外围介质发生化学变化或电化学变化而引起 的破坏。把金属零件在大气中的腐蚀称为锈蚀。 2、锈蚀的原因 1) 潮湿的空气 2)酸性物质 3)腐蚀性碱、盐类 4)尘埃和杂质 5)不遵守防锈制度和防锈规程槽式防锈 n3、磨加工工序间的防锈 由于轴承套圈在加工过程中停留工序众多,容易生锈,因此 规定凡在工序间停留4h以上而未能移交下工序加工的在制品, 都必须进入中间仓库进行清洗、防锈工作,即中间仓库防锈。 防锈方法 喷淋法第七节 磨床的维护和保养 1、机床的润滑 正确地润滑磨床使磨床处于良好的润滑状态,可以减少磨损, 保持磨床精度,使磨床操纵轻便、灵活。 润滑油的选择:工作环境温度较高、润滑表面间的间隙较大、 运动速度低而承受压力大的地方,应选用粘度较大的油液; 反之,应选用粘度较小的油液。 常用的几种润滑方式 浇油润滑 、弹子油杯润滑 、滴油器润滑 、溅油润滑 、液压 泵循环润滑 经常正确的维护保养,可使磨床各个部件和机构处于完好状 态,保持机床的工作精度;及时发现机床的缺陷和故障,2、磨床的保养 磨床累计运行500小时(一个月)要进行一次一级保养,以操 作工为主,维修人员为辅助;磨床累计运行2500小时(5个月) 要进行一次二级保养,即以维修人员为主,操作工为辅助。 磨床保养的注意事项:第八节 砂轮知识 由许多细小棱形多角、极硬的磨粒经结合剂粘结成的一种切 削工具。磨料起切削作用;把磨料粘结在一起的粘结材料叫 做结合剂;空隙起散热和容纳磨削的作用一、砂轮特性及其表示方法 砂轮特性包括;磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、强度、形 状和尺寸等。 1、磨料 磨粒的材料;起切削作用,必须具备很高的硬度,耐热性和相 当的韧性同时具有锋利的切削韧口。分为天然磨料和人造磨料。 常用的磨料有: 刚玉类磨料,碳化硅磨料,金刚石,立方氮化硼等。 1) 棕刚玉(A) ? 2)白刚玉(WA) ?3)铬刚玉(PA)1、磨料 4)单晶刚玉(SA) 5)微晶刚玉(MA) 6)绿色碳化硅(GC) 7)立方碳化硅(SC) 2、粒度 磨料颗粒的几何尺寸大小,即磨粒的粗细。对磨削工件的表面粗糙度和磨削 效率影响很大。 1)磨粒:粒度号越大,磨粒越细,反之; 粒度号的表示方法: 2)微粉:号数越大,尺寸越大,反之; 粗磨:60#、90#、100#、120# ? ? ?精磨:150#、200#;3、结合剂 粘合磨粒制成各种砂轮的材料。决定着砂轮的强度、硬度、耐热和耐腐蚀性能 等;对磨削表面粗糙度和磨削温度也有一定的影响。 ⑴ 陶瓷结合剂(V) ⑵树脂结合剂(B) ⑶ 橡胶结合剂(R) 砂轮工作表面上的磨粒受外力作用时脱落的难易程度。对加工表面质量和磨 削效率有显着的影响 4、硬度4、硬度 硬 度 等 级 名 称 代 号 大 级 小 级 超 软 超 软 D 、 E 、 F 软 软 1 软 2 软 3 G H J 中 软 中 软 1 中 软 2 K L 中 中 1 中 2 M N 中 硬 中 硬 1 中 硬 2 中 硬 3 P Q R 硬 硬 1 硬 2 S T 超 硬 超 硬 Y磨粒在砂轮中占有的体积百分数(磨粒率);磨粒、结合剂、气孔这三部 分体积的比例关系。砂轮组织号的大小直接影响磨削加工的生产效率 和表面质量。 5、组织 a)组织号小 b)组织号大组 织 号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 磨 粒 占 砂 轮 的 体 积 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 允 差 +0.5% 组 织 级 别 紧 中 等 疏 松 5、组织6、形状和尺寸 o 砂轮高速旋转时受到离心力作用而破裂的难易程度。 7、砂轮强度 8、砂轮特性的表示方法 工作速度 例1 ? ?PSA400×100×127A60L5B35 PSA ? ?400×100×127 ? ? A ? ? ? 60 ? ? ? ?L ? ? ? ?5 ? ? ? ? ? B ? ? ? ? ? ? ? ?35 形状 尺寸 磨粒 粒度 硬度 组织 结合剂 o 由例1可知,该砂轮:形状是双面凹砂轮:尺寸:外径为400mm;厚 度为100mm;孔径为127mm;磨料是棕刚玉;粒度是60#;硬度是中 软2;组织是6号;结合剂是陶瓷结合剂;工作速度为35m/s;工作速度 例2 ? P400×50×203WA60K6V35 P ? ? ? ?400×50×203 ? ? W ? ? ? 60 ? ? ? ?K ? ? ? 6 ? ? ? ? ? V ? ? ? ? ? ? ? ?35 形状 尺寸 磨粒 粒度 硬度 组织 结合剂 o 由例2可知,该砂轮:形状是平行砂轮;尺寸:外径为 4000mm;厚度为50mm;孔径为203mm;磨料是白刚玉; 粒度是60#;硬度是中软1;组织是6号;结合剂是陶瓷结 合剂;工作速度为35m/s; 砂轮的特性可按下列顺序书写:形状——尺寸(外径×厚度 ×孔径) ——磨料——粒度——硬度——组织——结合剂——工 作速度 9、磨具的特殊处理二、砂轮的选择 n1、砂轮选择考虑因素 ① 工件材料的物理、力学性能(强度、硬度、韧性、导热性 等); n② 工件的热处理方法(调质、淬火、渗氮等); ③ 工件的加工精度和表面粗糙度要求; ④ 工件的磨削用量; ⑤ 工件的形状和尺寸(成形面、沟道、宽度等); ⑥ 磨削方式(外圆磨削、内圆磨削等); n2、砂轮特性选择原则 磨料的选择 磨料的选择主要与被磨工件材料及热 处理方法有关,粒度的选择 粒度的选择主要与工件的加工精度、表面粗糙度要求和磨削 生产率有关。在满足加工表面质量和尺寸、形状精度的前提 下,应尽可能选用粗粒度砂轮,以获得高的效率,减少磨削 热对磨削质量的不利影响。 具体选择如下: o ① 在粗磨工序时,为。了高效率地切除金属余量,应选用粗 粒度砂轮; o ② 在精、细磨工序,为达到较高的表面质量和精度要求,应选细 粒度砂轮; o ⑤ 磨削导热性差的材料或容易热变形的薄壁零件时,应选用粗粒 度砂轮,以减少发热量; o ④ 磨削接触面大的工件时,为了避免表面烧伤,应选用粗粒度砂 轮; o ③ 在成形磨削工序,应选用细粒度砂轮才能保持砂轮工作面的轮 廓形状;结合剂的选择 o ③深沟球轴承内、外沟在摆动磨床上进行磨削时抄用橡胶结合剂砂 轮;无心磨床用的导轮采用橡胶结合剂。 o ⑴ 陶瓷结合剂砂轮在轴承磨削工序中应用最广,适用于轴承内圈的 粗磨、精磨与成形磨(沟道切入磨)等; o ⑵ 在下列工序中常用树脂结合剂砂轮: ? ? ?o ① 荒磨和粗磨等冲击较大的工序, o ② 需要减少发热量,避免工件发生烧伤和变形的工序。 结合剂选择主要与磨削方式、加工表面质量有关。硬度的选择 o ⑸选择砂轮硬度时,还要考虑结合剂的性能,在同样的磨削条件下, 树脂结合剂砂轮可比陶瓷集合剂砂轮的硬度高1~2级。 o ⑴加工软材料时要选择较硬的砂轮,加工硬材料是要选择较软的砂 轮。 o ⑵砂轮圆周速度高时,砂轮的硬度可低一些; o ⑶精磨或成形磨削时,为了保持砂轮的外形轮廓,使被加工工件获 得较高的尺寸及形状精度,应选硬一些砂轮。 o ⑷ 磨削接触面积大的工件时,应发热量大,冷却条件差,为了避免 烧伤或变形,应选用较软的砂轮。 硬度选择主要决定于被磨工件材料、磨削方式等组织的选择 o ⑴ 在各种形状的砂轮中,以平形砂轮应用最广; 主要应根据工件材料的性质,加工余量的大小,砂轮和工件接触面积的大小 等来选择; 形状尺寸的选择 主要与被加工工件的形状、尺寸及磨床型号有关; o ⑵ 在可能的条件下,砂轮外径应尽可能选得大一些,以提高砂轮 圆周速度(但不能 超过砂轮工作速度),从而获得较细的表面粗糙度 和较高的生产效率。 砂轮强度的选择 主要是在使用时注意检验砂轮实际圆周速度是否超过了砂轮的工作速度o 例 在M250A型磨床上磨削轴承套圈内圆,拟选用转 速n0为3500r/min,砂轮直径D0为150mm,工作速度 V0为35m/s的砂轮,试检验该砂轮运转时是否安全? o V0=π×150×3500/60×1000=27.475m/s ? ? ? ? ? ? o 以上计算结果表明,砂轮使用时的实际圆周速度小于允许的工作 速度,非常安全,为了获得更高效率,还可适当选则稍大直径的 砂轮或者适当增大砂轮的转速。三、 砂轮的平衡 o ①砂轮本身各部分的密度不均匀; 1、砂轮的静平衡:消除由于重心偏移而产生的离心力的不 平衡因素的方法; 2、砂轮的动平衡:在砂轮的旋转中对砂轮的不平衡状态不 断进行检测和补偿,使砂轮始终处于良好的平衡状态,这 种平衡方法叫动平衡。 o 砂轮不平衡是由于砂轮重心与旋转轴线不重合引起的一般有以下几 个原因: o ②砂轮的外形不正确,形状不对称; o ③砂轮安装在法兰盘上有偏心。 砂轮平衡的方法:o ④使磨削热量增加,易造成裂纹或烧伤(大沟); 四、 砂轮的修整 o 自锐性(自砺性):磨削过程中变钝的磨粒自行脱落或崩裂,露出新 的锋利的磨粒的性能叫做自锐性。 砂轮磨钝的三种情况: 砂轮磨钝后继续使用会出现哪些不良现象: n① 磨削效率低; n②发生振动、噪音等,使Ra变粗,易造成圆度不好等缺陷; n③砂轮与工件的压力增加,使工件变形增大,影响加工精度; ① 磨粒磨钝 ② 砂轮表面被堵塞 ③ 砂轮外形失真o 修整注意:金刚石与砂轮的接触点应低于砂轮轴线1~2mm,金 刚石杆应向上倾斜10度~15度,同时在水平方向与砂轮轴线倾斜 15度~30度 修整砂轮的方法 金刚笔修整: 是由颗粒较小的碎粒金刚石或金刚石粉,用结合力很强的 合金结合起来,压入特制的金属刀杆上制成的。 o 1对于层状及链状金刚石笔,被修整砂轮直径及宽度愈大,砂轮 的硬度与结合剂的强渡愈高,砂轮的粒度愈粗,磨料硬度越高, 则修整笔的金刚石颗粒也愈大。 选择金刚石型号的原则: o 2对于粉状的金刚石笔,金刚石颗粒应比被修整砂轮的磨粒粗一 倍或更粗些。五、 新品种砂轮 1、金刚石砂轮 2、烧结刚玉砂轮 3、大气孔砂轮 4、镜面磨削砂轮 5、立方氮化硼砂轮 6、混合磨料砂轮九、磨削的基本原理 一:工件表面的形成 磨粒对工件的作用包括切削、刻划和磨擦抛光,形成光滑 表面 金属表面层经过挤压、滑移、挤裂和切离四个阶段成磨削。 的砂轮表面是一把具有无 数刀齿 的多刃 刀具 , 具有磨粒的微刃性和微刃 等高性 。二:磨削厚度及其对加工的影响 o 磨削加工时,磨削效果和砂轮的磨损受磨削厚 度的影响最大。因为磨削厚度大小能反映磨粒 锋刃切入被磨工件表面的深浅程度 。 o 在其他条件相同时,外圆磨削的最大磨削厚度 最大,平面磨削次之,内圆磨削最小。各种因素对磨削厚度的影响 o 影响因数主要是 :砂轮圆周速度、工件圆周速 度、背吃刀量 、砂轮宽度和纵向进给量、砂轮 粒度 接触弧对磨削的影响 o 当接触圆弧较大时,磨粒所受的阻力增大,砂轮 磨损加快;磨粒与工件表面的摩擦加剧,磨削热 增加容易烧伤。三 、磨削力对加工的影响 减少磨削力可以从磨削用量、磨削速度及增加砂 轮修整次数。 磨粒与工件之间分别作用着大小相等、方向相反的力,称为磨削力 磨削力主要分两部分:磨粒与工件之间相互作用的切削力;磨粒与工件 之间的摩擦力四 、磨削热及其对加工的影响 烧伤常见有:振纹烧伤、划痕烧伤、柱状烧伤、 局部烧伤和均部烧伤等。 工件表面瞬间高温也很容易造成工件表面产生 应力而引起裂纹。 在磨削过程当中由于作用而产生的热量,叫磨削热 烧伤是指工件表层发生不均匀的退火,表面层变软现象;或者不均匀的 淬火表面产生变硬现象,从而大大降低工件表面使用寿命。烧伤的控制办法: 选用合理的却削液,进行充分而均匀的冷却。 选择合适的砂轮特性 选用合理的磨削用量五 、磨削速度与高速磨削 磨削速度根据工件材料、加工方式、砂轮特性 来确定。 A、对于硬度高、韧性好的材料 ,砂轮速度要 高些;但对高强度合金钢材料,速度要低些。 B 、手动进给与自动进给的速度低 ,粗磨应比 精磨速度低 C 、硬砂轮比软砂轮度速度低 D 、陶瓷结合剂砂轮比树脂或橡胶结合剂的低高速磨削的优点 : 有利于提高生产效率、砂轮寿命、加工精度和降 低表面粗糙度 高速磨削对机床的要求: A 、砂轮电动机功率大 B 、保证砂轮轴高速时正常运转 C 、采用传送带卸荷装置 D 、 高速磨削对砂轮防护罩的要求 E、 切削液供应和防止切削液飞溅六 、工件速度与速比 选择工件转速考虑工件直径、工件重量、横向进 给量、磨削方式及加工差料等。 A 、工件直径大,磨削的接触弧长,工件速度低 B 、横向进给量愈大,工件速度愈低 C 、工件材料愈硬,工件速度愈低 在轴承磨削中 , 在一般砂轮速度下 , 速比在1/50 -1/80 范 围内 ,高速时速比1/30 -1/60 内七 、套圈的磨削方法 2 、三心重合理论 三心指砂轮宽度中心、砂轮圆弧修整中心、工件 沟道中心 1 、 磨削表面成型方法 : 有轨迹法和 成型法 轴承沟道磨有 : 摆动磨削法 、切入磨 削法 、 范成磨 削法 3 、 磨削进给方法 :快跳、 快趋、粗 磨进给 、 精磨 进给 、 无 进给磨削 、 快退、 补偿套圈的磨削方法 4 、 尺寸控制方法 : 定程法 、 主动测量法 5 、 砂轮修整方法 : 直线型 、摇摆型 、 曲线型复习题: o 1、何谓磨削加工?试分析各种磨削加工方式的运动。 o 2、磨削加工有何特点? o 3、试述磨床基本组成部分的名称和作用。 o 4、说明下列机床型号所表示的含义: o 3MZ1410 ? ? ? ? ? ? ? ? ?M1380 ? ? ? ? ? ? ? ?MGB1432A o M2110 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? M1075 ? ? ? ? ? ? ? ?M1080 o 5、何谓磨削用量?它包括哪几个基本参数? o 6、已知轴承内圈磨床的电主轴转数为1800r/min,如果砂轮安全 圆周速度为35m/s,求:①可装最大外圆为多大尺寸的砂轮?②计 算在该机床上磨削1307轴承内圆时,所用最大的砂轮圆周速度(不 考虑测量表钩所占据的空间 ,计算结果取整数)?o 7、磨削7306轴承的内圈时,已知dw为30mm,选直径 为 o 28mm 的陶瓷平形砂轮,计算应选何种转速的电主 轴? o 计算实际的砂轮圆周速度?若其最佳速比为1/100, 工件转速为多少?(电主轴转速有3种: n1=18000r/min,n2=1200

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