第一篇：《磨削加工與磨床》讀書報(bào)告

《磨削加工與磨床》讀書報(bào)告

摘要：磨削在機(jī)械中是一種使用十分廣泛的加工方法，其加工精度等級(jí)可達(dá)IT6~IT4，表面粗糙度可達(dá)Ra1.25~0.01um。磨削的加工工具主要為砂輪。加工方法有外圓磨削、內(nèi)圓磨削、平面磨削和無(wú)心外圓磨削。從1876年第一臺(tái)具有現(xiàn)代磨床特征的機(jī)械問(wèn)世到今天，各種不同類型的磨床相繼問(wèn)世，本文主要以M1432A型萬(wàn)能磨床為例簡(jiǎn)單介紹磨床的構(gòu)造及加工原理。

關(guān)鍵字：磨削加工；砂輪；磨床

0前言

磨削加工作為一種現(xiàn)代加工制造業(yè)的主要加工方法，其加工精度等級(jí)之高、加工方法之簡(jiǎn)便獲得加工制造業(yè)的廣泛青睞，因此磨床性能、砂輪性能、加工工藝都在迅猛發(fā)展。磨削加工為現(xiàn)代加工制造業(yè)中起到了極其重要的作用。磨床的產(chǎn)生及發(fā)展?fàn)顩r及M1432A型萬(wàn)能外圓磨床的簡(jiǎn)單介紹

1.1磨床的產(chǎn)生及發(fā)展?fàn)顩r

十八世紀(jì)30年代，為了適應(yīng)鐘表、自行車、縫紉機(jī)和槍械等零件淬硬后的加工，英國(guó)、德國(guó)和美國(guó)分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床。這些磨床是在當(dāng)時(shí)現(xiàn)成的機(jī)床如車床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的，它們結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度低，磨削時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)，要求操作工人要有很高的技藝才能磨出精密的工件。1876年在巴黎博覽會(huì)展出的美國(guó)布朗-夏普公司制造的萬(wàn)能外圓磨床，是首次具有現(xiàn)代磨床基本特征的機(jī)械。它的工件頭架和尾座安裝在往復(fù)移動(dòng)的工作臺(tái)上，箱形床身提高了機(jī)床剛度，并帶有內(nèi)圓磨削附件。1883年，這家公司制成磨頭裝在立柱上、工作臺(tái)作往復(fù)移動(dòng)的平面磨床。到了1920年前后，無(wú)心磨床、雙端面磨床、軋輥磨床、導(dǎo)軌磨床，珩磨機(jī)和超精加工機(jī)床等相繼制成使用；50年代又出現(xiàn)了可作鏡面磨削的高精度外圓磨床；60年代末又出現(xiàn)了砂輪線速度達(dá)60～80米/秒的高速磨床和大切深、緩進(jìn)給磨削平面磨床。1.2 M1432A型萬(wàn)能外圓磨床的簡(jiǎn)單介紹

M1432A型萬(wàn)能外圓磨床的最高轉(zhuǎn)速 可達(dá)15000r/min，主要由床身、頭架、工作臺(tái)、內(nèi)圓磨裝置、砂輪架以及尾座組成。其中床身是磨床的支撐部件，其內(nèi)部裝有液壓缸及其它液壓元件，用來(lái)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)和橫向滑鞍的運(yùn)動(dòng)；頭架用于安裝及夾持工件，并帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)；工作臺(tái)由上下兩層組成，上工作臺(tái)可以相對(duì)下工作臺(tái)在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)很小的角度來(lái)磨削錐度不大的圓錐面；內(nèi)圓磨裝置用來(lái)支撐內(nèi)孔的砂輪主軸部件，有單獨(dú)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)；砂輪架用于支撐并傳動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)的主軸；尾座與頭架一起起支撐作用。砂輪的組成、特性及選擇原則 2.1砂輪的組成

砂輪的磨料，砂輪的磨料具有很高的硬度、適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和韌性，并且耐高溫性能較好，目前常用的磨料一般為剛玉類、碳化硅類和高硬度磨料類。結(jié)合劑，結(jié)合劑的作用是將磨料粘合成具有一定強(qiáng)度和各種形狀及尺寸的砂輪，結(jié)合劑在凝固后應(yīng)具有較高的強(qiáng)度，耐熱性和散熱性。組織，砂輪的組織是指磨料、結(jié)合劑和氣孔三者體積的比例關(guān)系，不同的比例關(guān)系適用于磨削不同材料及硬度的工件。

2.2砂輪的特性及選擇原則

磨粒的粒度，指的是磨料尺寸的大小。粒度號(hào)越大則磨料的顆粒越細(xì)，在磨削加工時(shí)粗磨應(yīng)選用較小的粒度號(hào)來(lái)提高生產(chǎn)率，精磨則應(yīng)該選用粒度號(hào)較大的砂輪來(lái)提高加工精度滿足設(shè)計(jì)精度要求。

砂輪的硬度，指磨粒受力后從砂輪表層脫落的難易程度，砂輪越硬表示越難脫落。在砂輪硬度的選擇時(shí)，工件材料越硬、磨削接觸面積越大、薄壁及導(dǎo)熱性較差的零件都應(yīng)選則較軟的砂輪；精磨及成型磨削時(shí)應(yīng)選擇較硬的砂輪。當(dāng)砂輪的粒度較大時(shí)也應(yīng)選擇較軟的砂輪。磨削加工類型及原理

磨削加工的類型包括外圓磨削（包括縱磨法和橫磨發(fā)）、內(nèi)圓磨削、平面磨削、無(wú)心外圓磨削（包括貫穿磨法和切入磨發(fā)）。

外圓磨削縱磨法工作原理：工件做圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，同時(shí)隨工作臺(tái)沿工件軸向做縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，每單次行程或每往返行程終了時(shí)，砂輪做周期性的橫向進(jìn)給從而磨去工件徑向的全部磨削余量。

外圓磨削橫磨法工作原理：采用這種磨削方法來(lái)磨削外圓時(shí)，砂輪寬度比工件磨削寬度大，工件不需要做縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，砂輪以緩慢的速度連續(xù)或斷續(xù)的沿工件徑向做橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，直至磨到尺寸要求為止。

無(wú)心外圓磨削主要有貫穿磨削和切入磨削兩種方式，其工作原理主要為：工件處于砂輪和導(dǎo)輪之間的托板上，以工件自身的外圓為定位基準(zhǔn)，不以圓心定位，當(dāng)砂輪旋轉(zhuǎn)時(shí)工件就具有與砂輪相同的線速度回轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，但由于受到導(dǎo)輪摩擦力對(duì)工件的制約作用，結(jié)果使工件以接近導(dǎo)輪線速度的速度回轉(zhuǎn)，從而在砂輪與工件之間形成較大的速度差，因此產(chǎn)生磨削的作用。總結(jié)

通過(guò)磨削加工與磨床的學(xué)習(xí)，讓我了解了磨床的出現(xiàn)以及發(fā)展過(guò)程，以及現(xiàn)代先進(jìn)磨床的發(fā)展?fàn)顩r；知道了砂輪的主要組成成分以及在磨削加工時(shí)應(yīng)如何選用砂輪的型號(hào)；了解了M1432A型萬(wàn)能外圓磨床的主要組成部分及磨削時(shí)的工作原理，相信這些知識(shí)都將對(duì)我將來(lái)的工作起到很大的作用，為將來(lái)學(xué)習(xí)更高的磨床相關(guān)知識(shí)奠定了一定基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)

[1]華楚生.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].重慶大學(xué)出版社.2006 [2]百度百科.磨床百科[EB/OL].http://baike.baidu.com/view/24975.htm

第二篇：磨削加工的發(fā)展趨勢(shì)論文

磨削加工的發(fā)展趨勢(shì)

王 哲

（北京石油化工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，機(jī)G111班）

摘 要 多年以來(lái)隨著我國(guó)制造業(yè)技術(shù)水平的不斷發(fā)展進(jìn)步，機(jī)械制造業(yè)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，磨削加工作為機(jī)械制造業(yè)金屬切削加工方法中的一種，有著不可替代的位置及十分重要的作用，相對(duì)于早期的磨削加工技術(shù)，今天的金屬磨削加工技術(shù)有了很大的變化，無(wú)論是從材料性質(zhì)，刀具材料以及磨削加工技術(shù)等都有了很大的發(fā)展變化，本文主要就磨床磨削加工及發(fā)展趨勢(shì)做簡(jiǎn)單的介紹。關(guān)鍵詞 超高速磨削相關(guān)技術(shù)；數(shù)控磨床；精密磨削；刀具材料

1引言

對(duì)于目前機(jī)械加工領(lǐng)域磨削加工技術(shù)發(fā)生的變化，磨削加工技術(shù)的發(fā)展變化，本文作了簡(jiǎn)要的論述，磨削加工技術(shù)的主要發(fā)展方向是自動(dòng)化、集成化、高速化、精密化等方向發(fā)展，分別對(duì)應(yīng)的數(shù)控磨床、超高速磨削技術(shù)、精密磨削技術(shù)，此外刀具材料也發(fā)生了很大的變化，向能夠耐高溫、可用于高速加工等。本文主要引用近幾年發(fā)表的文獻(xiàn)，對(duì)于研究磨削加工技術(shù)發(fā)展有一定的幫助，本文就幾個(gè)磨削加工的主要發(fā)展方向作簡(jiǎn)要的論述。

在機(jī)械制造中，有許多金屬加工方法，例如切削加工、電加工、冷沖壓、鑄造、鍛造、焊接、粉末冶金、化學(xué)加工和特種加工等。金屬切削加工時(shí)利用切削刀具在工件上切除多余的金屬層，從而獲得具有一定的尺寸、形狀、位置和表面質(zhì)量的機(jī)器零件的一種加工方法。他已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中。金屬切削機(jī)床是用切削方法將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)床。在各類機(jī)械制造部門所擁有的裝備中，機(jī)床占百分之五十以上，所負(fù)擔(dān)的工作量占總加工量的一半以上，機(jī)床的技術(shù)水平高低直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和零件制造的經(jīng)濟(jì)性。

我們對(duì)于磨削技術(shù)發(fā)展應(yīng)該有一個(gè)簡(jiǎn)單的了解，一般來(lái)講，按砂輪線速度的高低將磨削分為普通磨削和高速磨削以及超高速磨削。按磨削精度將磨削分為普通磨削、精密磨削、超精密磨削。按磨削效率將磨削分為普通磨削、高效磨削。高效磨削包括高速磨削、超高速磨削、緩進(jìn)給磨削、高效深切磨削、砂帶磨削、快速短行程磨削、高速重負(fù)荷磨削。

高速高效磨、超高速磨削在歐洲、美國(guó)和日本等一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展很快，如德國(guó)的 Aachen大學(xué)、美國(guó)Connecticut大學(xué)等，有的在實(shí)驗(yàn)室完成了V為250m/s、350m/s、400m/s的實(shí)驗(yàn)。據(jù)報(bào)道，德國(guó)Aachen大學(xué)正在進(jìn)行目標(biāo)為500m/s的磨削實(shí)驗(yàn)研究。在實(shí)用磨削方面，日本已有200m/s的磨床在工業(yè)中應(yīng)用。在我國(guó)對(duì)高速磨削及磨具的研究已有多年的歷史，如湖南大學(xué)在70年代末期便進(jìn)行了80m/s、120m/s的磨削工藝實(shí)驗(yàn)，前幾年某大學(xué)也計(jì)劃開展250m/s的磨削研究。在實(shí)際應(yīng)用中，砂輪線速度，一般還是45m/s-60m/s。

對(duì)于磨削加工是一種常用的半精加工和精加工方法，砂輪是磨削的切削工具，磨削是由砂輪表面大量隨機(jī)分布的磨粒在工件表面進(jìn)行滑擦、刻劃和切削三種作用的綜合結(jié)果。磨削的基本特點(diǎn)如下：

[2][2]（1）磨削的切削速度高，導(dǎo)致磨削溫度高。普通外圓磨削時(shí)V=35m/s，高速磨削V＞50m/s。磨削產(chǎn)生的切削熱80%～90%傳入工件(10%～15%傳入砂輪，1%～10%由磨屑帶走)，加上砂輪的導(dǎo)熱性很差，易造成工件表面燒傷和微裂紋。因此，磨削時(shí)應(yīng)采用大量的切削液以降低磨削溫度。

（2）能獲得高的加工精度和小的表面粗糙度值。加工精度可達(dá)IT6-IT4，表面粗糙度值可達(dá)Ra0.8-0.02μm。磨削不但可以精加工，還可以粗磨、荒磨、重載荷磨削。

（3）磨削的背向磨削力大。因磨粒負(fù)前角很大，且切削刃鈍圓半徑較大，導(dǎo)致背向磨削力大于切向磨削力，造成砂輪與工件的接觸寬度較大。會(huì)引起工件、夾具及機(jī)床產(chǎn)生彈性變形，影響加工精度。因此，在加工剛性較差的工件時(shí)(如磨削細(xì)長(zhǎng)軸)，應(yīng)采取相應(yīng)的措施，防止因工件變形而影響加工精度。

（4）砂輪有自銳作用。在磨削過(guò)程中，磨粒有破碎產(chǎn)生較鋒利的新棱角，及磨粒的脫落而露出一層新的鋒利磨粒，能夠部分地恢復(fù)砂輪的切削能力，這種現(xiàn)象叫做砂輪的自銳作用，有利于磨削加工。

（5）能加工高硬度材料。磨削除可以加工鑄鐵、碳鋼、合金鋼等一般結(jié)構(gòu)材料外，還能加工一般刀具難以切削的高硬度材料，如淬火鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和玻璃等。但不宜精加工塑性較大的有色金屬工件。

磨削加工與其他切削加工方式相比，還具有以下特點(diǎn)：

（1）磨削速度很高，每秒可達(dá)30m～50m磨削溫度較高，可達(dá)1000～1500度。磨削過(guò)程歷時(shí)很短，只有萬(wàn)分之一秒左右。

（2）磨削加工可以獲得較高的加工精度和很小的表面粗糙度值。

（3）磨削不但可以加工軟材料，如未淬火鋼、鑄鐵和有色金屬等，而且還可以加工淬火鋼及其他刀具不能加工的硬質(zhì)材料，如瓷件、硬質(zhì)合金等。

（4）磨削時(shí)的切削深度很小，在一次行程中所能切除的金屬層很薄。

（5）當(dāng)磨削加工時(shí)，從砂輪上飛出大量細(xì)的磨屑，而從工件上飛濺出大量的金屬屑。磨屑和金屬屑都會(huì)使操作者的眼部遭受危害，塵未吸入肺部也會(huì)對(duì)身體有害。

（6）由于砂輪質(zhì)量不良、保管不善、規(guī)格型號(hào)選擇不當(dāng)、安裝出現(xiàn)偏心，或給進(jìn)速度過(guò)大等原因，磨削時(shí)可能造成砂輪的碎裂，從而導(dǎo)致工人遭受嚴(yán)重的傷害。

（7）在靠近轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪進(jìn)行手工操作時(shí)，如磨工具、清潔工件或砂輪修正方法不正確時(shí)，工人的手可能碰到砂輪或磨床的其他運(yùn)動(dòng)部件而受到傷害。

（8）磨削加工時(shí)產(chǎn)生的噪音最高可達(dá)110dB以上，如不采取降低噪聲措施，也會(huì)影響健康。

[1]2超高速磨削

超高速加工的概念是由德國(guó)切削物理學(xué)家Carl.J.Salomon博士于1931年首先提出，他發(fā)表了著名的Salomon曲線，創(chuàng)造性地預(yù)言了超越Talor切削方程式的非切削工作區(qū)域的存在，提出如能夠大幅度提高切削速度，就可以越過(guò)切削過(guò)程產(chǎn)生的高溫死谷而使刀具在超高速區(qū)進(jìn)行高速切削，從而大幅度減少切削工時(shí)，成倍地提高機(jī)床生產(chǎn)率。他的預(yù)言對(duì)后來(lái)的高速甚至超高速磨削的發(fā)展指明了方向，為高速超高速磨削技術(shù)研究開辟了廣闊的空間，對(duì)于高速超高速磨削技術(shù)的實(shí)用化也起到了直接的推動(dòng)作用。將砂輪線速度大于150m/s的磨削稱為超高速磨削，超高速磨削既能獲得高效率，又能達(dá)到高精度，能對(duì)各種材料和形狀進(jìn)行高效率精密加工。因此，使用超硬磨料磨具的超高速磨削技術(shù)是最新的高效率磨削技術(shù)，是先進(jìn)制造學(xué)科的前沿技術(shù)。

[1]2.1超高速磨削砂輪技術(shù)

高速超高速磨削砂輪應(yīng)具有好的耐磨性，高的動(dòng)平衡精度，抗裂性，良好的阻尼特性，高的剛度和良好的導(dǎo)熱性，而且其機(jī)械強(qiáng)度必須能承受高速超高速磨削時(shí)的切削力等。高速超高速磨削時(shí)砂輪主軸高速回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的巨大離心力會(huì)導(dǎo)致普通砂輪迅速破碎，因此必須采用基體本身的機(jī)械強(qiáng)度、基體和磨粒之間的結(jié)合強(qiáng)度均極高的砂輪。

超高速砂輪中間是一個(gè)高強(qiáng)度材料的基體圓盤，大部分實(shí)用超硬磨料砂輪基體為鋁或鋼。在基體周圍僅僅粘覆一薄層磨料。粘覆磨料使用的結(jié)合劑有樹脂、金屬和電鍍?nèi)N，其中以單層電鍍用的最多。這是因?yàn)樗恼辰Y(jié)強(qiáng)度高，易于做出復(fù)雜的形狀，使用中不需要修整，而且基體可以重復(fù)使用。近幾年，美國(guó)諾頓（Norton）公司還使用銅焊接法替代電鍍研制出砂輪的磨粒突出比已達(dá)到70～80%，結(jié)合劑抗拉強(qiáng)度超過(guò)了1533N/mm2，獲得更大的結(jié)合劑強(qiáng)度和容屑空間。

日本Noritake公司推出一種被稱為CFRP的碳纖維復(fù)合樹脂基體材料，其比彈性是鋼的2.1倍，密度和熱膨脹系數(shù)分別是鋼的1/5 和1/12。使用這種材料基體所做的超高速砂輪的磨料層厚5mm，使用樹脂結(jié)合劑，它與基體之間用一層氧化鋁陶瓷過(guò)渡。這種砂輪已較多地應(yīng)用于日本生產(chǎn)的超高速磨床，使用效果也很好。

高速超高速砂輪可以使用剛玉、碳化硅、CBN、金剛石磨料。結(jié)合劑可以用陶瓷、樹脂或金屬結(jié)合劑等。樹脂結(jié)合劑的剛玉、碳化硅、立方氮化硼磨料的砂輪，使用速度可達(dá)125m/s。單層電鍍 CBN砂輪的使用速度可達(dá)250m/s，試驗(yàn)中已達(dá)340m/s。陶瓷結(jié)合劑砂輪磨削速度可達(dá)200m/s。同其他類型的砂輪相比，陶瓷結(jié)合劑砂輪易于修整。與高密度的樹脂和金屬結(jié)合劑砂輪相比，陶瓷結(jié)合劑砂輪可以通過(guò)變化生產(chǎn)工藝獲得大范圍的氣孔率。特殊結(jié)構(gòu)擁有40%的氣孔率。陶瓷結(jié)合劑砂輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得修整后容屑空間大，修銳簡(jiǎn)單，甚至在許多應(yīng)用情況可以不修銳。美國(guó)Norton公司研究出一種借助化學(xué)粘接力把持磨粒的方法，可使磨粒突出80%的高度而不脫落，其結(jié)合劑抗拉強(qiáng)度超過(guò)1553N/mm2（電鍍鎳基結(jié)合劑為345～449N/mm2）。我國(guó)的南京航空航天大學(xué)已成功地研制高溫釬焊單層超硬磨料砂輪以減少磨削熱，增加磨削比，取得了較好的效果。阿亨工業(yè)大學(xué)在其砂輪的鋁基盤上使用溶射技術(shù)實(shí)現(xiàn)了磨料層與基體的可靠粘接。

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[1][1]

[1]2.2快速點(diǎn)磨削技術(shù) 快速點(diǎn)磨削是由德國(guó)Junker公司Erwin Junker先生于1994年開發(fā)并取得專利的一種先進(jìn)的超高速磨削技術(shù)。它集成了超高速磨削、CBN超硬磨料及CNC柔性加工三大先進(jìn)技術(shù)，具有優(yōu)良的加工性能，是超高速磨削技術(shù)在高效率、高柔性和大批量生產(chǎn)高質(zhì)量穩(wěn)定性方面的又一新發(fā)展。該工藝主要用于軸、盤類零件加工。其CBN或人造金剛石超硬磨料砂輪軸線在水平和垂直方向與工件軸線形成一定傾角，使用薄砂輪與工件形成小面積點(diǎn)接觸，綜合利用連續(xù)軌跡數(shù)控技術(shù)，以超高速度磨削，可以合并車磨工序。它既有數(shù)控車削的通用性和高柔性，又有更高的效率和精度，砂輪壽命長(zhǎng)，質(zhì)量非常穩(wěn)定，是新一代數(shù)控車削和超高速磨削的極佳結(jié)合，成為超高速磨削的主要技術(shù)形式之一。

德國(guó)目前在這項(xiàng)新技術(shù)的研究開發(fā)上處于領(lǐng)先地位。目前已在國(guó)外汽車工業(yè)、工具制造業(yè)中得到應(yīng)用, 尤其是在汽車零件加工領(lǐng)域，即齒輪軸或凸輪軸等。這些零件大都包括切入、軸頸、軸肩、偏心及螺紋磨削過(guò)程，應(yīng)用此項(xiàng)工藝可以通過(guò)一次裝夾而實(shí)現(xiàn)全部加工，大大提高了零件加工精度及生產(chǎn)率。

快速點(diǎn)磨削的磨削過(guò)程不同于一般意義上的超高速磨削，其技術(shù)特征如下：

（1）快速點(diǎn)磨削通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)控制砂輪軸線在垂直方向與工件軸線的偏角為±0.5°(圖 1）在水平方向根據(jù)工件母線特征在0～30°范圍內(nèi)變化，最大限度減小砂輪/工件接觸面積和避免砂輪端面與工件臺(tái)肩干涉。砂輪動(dòng)平衡可在機(jī)自動(dòng)完成，徑向跳動(dòng)精度在0.002mm內(nèi)。

（2）快速點(diǎn)磨削采用厚度為4～6mm的超硬磨料薄砂輪，并采用 “三點(diǎn)定位安裝系統(tǒng)”專利技術(shù)快速安裝，重復(fù)定位精度高，并可解決離心力造成的漲孔問(wèn)題。

（3）為獲得高磨除率和不使砂輪產(chǎn)生過(guò)大離心力，工件也作高速相對(duì)旋轉(zhuǎn)（最高可達(dá)12000r/min），實(shí)際磨削速度是砂輪和工件兩者速度的疊加，達(dá)到200m/s-250m/s。

（4）磨削外圓時(shí)材料去除主要靠砂輪側(cè)邊完成，而周邊僅起光磨作用。因此，砂輪圓周磨損極慢，使用壽命長(zhǎng)（最長(zhǎng)可達(dá)1年），磨削比可達(dá)16000～60000，一片“快速點(diǎn)磨”砂輪可磨去數(shù)噸鋼，砂輪修整率低（每次修整可加工2×105個(gè)零件），生產(chǎn)效率比普通磨削提高6倍。

（5）裝有兩坐標(biāo)數(shù)控金剛石滾輪修整器，在砂輪寬度方向磨損達(dá)10%以上時(shí)自動(dòng)精確修整，避免過(guò)早修整以控制成本。

（6）砂輪與工件接觸面積小，磨削力大大降低、磨削熱少，同時(shí)砂輪薄、冷卻效果好，因此磨削溫度大為降低，甚至可以實(shí)現(xiàn)“冷態(tài)”加工，提高了加工精度和表面質(zhì)量。

（7）由于磨削力極小，靠頂尖摩擦力即能使方便夾緊工件，被稱為“頂尖磨削”和“削皮磨削”。

（8）由于采用 CNC 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜表面磨削，一次安裝后可完成外圓、錐面、曲面、螺紋、臺(tái)肩和溝槽等所有外形加工。它還可以使車磨工序合并，進(jìn)一步提高加工效率。

（9）使用高速磨削油噴注進(jìn)行冷卻。由于高速旋轉(zhuǎn)砂輪將磨削油甩成油霧，加工必須

[4]

[4]在封閉環(huán)境中自動(dòng)進(jìn)行，并需配有吸排風(fēng)系統(tǒng)和高效率磨屑分離與油氣分離單元。用快速點(diǎn)磨削方法磨削主軸，裝夾一次可完成外圓、軸肩、溝槽和緊固螺紋4個(gè)部位的磨削；磨凸輪軸，裝夾一次可完成軸頸、止推面肩部和端部外徑3個(gè)部位的全部磨削，尺寸精度達(dá)到IT6，Ra≤0.8μm，周期時(shí)間150s，與傳統(tǒng)工藝比較，大大節(jié)約了成本。

[9]

圖1 快速點(diǎn)磨削接觸區(qū)

2.3高速超高速磨床

對(duì)于高速超高速磨床，主要是大功率高速超高速主軸系統(tǒng)和機(jī)床的高抗振性。高速超高速加工不但要求機(jī)床有很高的主軸轉(zhuǎn)速和功率，而且同時(shí)要求機(jī)床工作臺(tái)有很高的進(jìn)給速度和運(yùn)動(dòng)加速度，還需盡可能組合多種磨削功能，實(shí)現(xiàn)在一臺(tái)磨床上能完成所有的磨削工序，高動(dòng)態(tài)精度、高阻尼、高抗振性和熱穩(wěn)定性，高度自動(dòng)化和可靠的磨削過(guò)程。

[10]

磨床支承構(gòu)件是砂輪架、頭架、尾架、工作臺(tái)等部件的支撐基礎(chǔ)件。要求它有良好的靜剛度、動(dòng)剛度及熱剛度。對(duì)于高速超高速磨床，國(guó)內(nèi)外都有采用聚合物混凝土(人造花崗巖)來(lái)制造床身和立柱的，也有的將立柱和底座采用鑄鐵整體鑄造而成，還有采用鋼板焊接件，并將阻尼材料填充其內(nèi)腔以提高其抗震性，這些都收到了很好的效果。

[11]

進(jìn)給系統(tǒng)是評(píng)價(jià)高速超高速磨床性能的重要指標(biāo)之一，而隨著高速高超高速加工的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外都普遍采用了直線伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)，高動(dòng)態(tài)性能的直線電機(jī)結(jié)合數(shù)字控制技術(shù)。[11]

3數(shù)控磨床

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，中、小批量零件的生產(chǎn)占產(chǎn)品數(shù)量的比例越來(lái)越高，零件的復(fù)雜性和精度要求迅速提高，傳統(tǒng)的普通機(jī)床已經(jīng)越來(lái)越難以適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，而數(shù)控機(jī)床具有高精度、高效率、一機(jī)多用，可以完成復(fù)雜型面加工的特點(diǎn)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展并廣泛應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)中，數(shù)控裝置的主要功能幾乎全由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，硬件幾乎能通用，從而使其更具加工柔性，功能更加強(qiáng)大。

[14]

數(shù)控平面磨床相對(duì)于車床，銑床等采用數(shù)控系統(tǒng)較晚，因?yàn)樗麑?duì)數(shù)控系統(tǒng)的特殊要求。近十幾年來(lái)，借助CNC技術(shù)，磨床上砂輪的連續(xù)修整，自動(dòng)補(bǔ)償，自動(dòng)交換砂輪，多工作臺(tái)，自動(dòng)傳送和裝夾工件等操作工能得以實(shí)現(xiàn)，數(shù)控技術(shù)在平面磨床上逐步普及。CNC磨床在整個(gè)磨床類產(chǎn)品中已占大多數(shù)。

[14]

4精密磨削

磨削加工是主要的精密加工和超精密加工方法，一般分為普通磨削、精密磨削、超精密磨削加工，它們能達(dá)到的磨削精度在生產(chǎn)發(fā)展的不同時(shí)期有不同的精度范圍。

目前，普通磨削一般指加工表面粗糙度為精度Rａ在0.16-1.25μｍ，加工精度大于１μｍ的磨削方法。精密磨削當(dāng)前可以達(dá)到的精度一般為表面粗糙度Rａ在0.04-1.25μｍ，加工精度為1-0.5μｍ。超精密磨削是當(dāng)代能達(dá)到最低磨削表面粗糙度值和最高加工精度的磨削方法，表面粗糙度可達(dá)到Rａ≤0.01μｍ，精度≤0.01μｍ，甚至進(jìn)入納米級(jí)。精密與超精密磨削的機(jī)理與普通磨削有一些不同之處：

（1）超微量切除。應(yīng)用較小的修整導(dǎo)程和修整深度精細(xì)修整砂輪，使磨粒細(xì)微破碎而產(chǎn)生微刃。一顆磨粒變成多顆磨粒，相當(dāng)于砂輪粒度變細(xì)，微刃的微切削作用就形成了低粗糙度。

（2）微刃的等高切削作用。微刃是砂輪精細(xì)修整而成的，分布在砂輪表層同一深度上的微刃數(shù)量多，等高性好，從而加工表面的殘留高度極小。

（3）單顆粒磨削加工過(guò)程。磨粒是一顆具有彈性支承和大負(fù)前角切削刃的彈性體，單顆磨粒磨削時(shí)在與工件接觸過(guò)程中，開始是彈性區(qū)，繼而是塑性區(qū)、切削區(qū)、塑性區(qū)，最后是彈性區(qū)，這與切屑形成形狀相符合。超精密磨削時(shí)有微切削作用、塑性流動(dòng)和彈性破壞作用，同時(shí)還有滑擦作用。當(dāng)?shù)度袖h利，有一定磨削深度時(shí)，微切削作用較強(qiáng)；如果刀刃不夠鋒利，或磨削深度太淺，磨粒切削刃不能切入工件，則產(chǎn)生塑性流動(dòng)、彈性破壞以及滑擦。

（4）連續(xù)磨削加工過(guò)程。工件連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，砂輪持續(xù)切入，開始磨削系統(tǒng)整個(gè)部分都產(chǎn)生彈性變形，磨削切入量（磨削深度）和實(shí)際工件尺寸的減少量之間產(chǎn)生差值即彈性讓刀量。此后，磨削切入量逐漸變得與實(shí)際工件尺寸減少量相等，磨削系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。最后，磨削切入量到達(dá)給定值，但磨削系統(tǒng)彈性變形逐漸恢復(fù)為無(wú)切深磨削狀態(tài)。

[18]

[18]

5刀具材料

切削加工是工業(yè)生產(chǎn)中最基本、最普通和最重要的方法之一，它直接影響工業(yè)生產(chǎn)的效率、成本和能源消耗。提高加工效率將會(huì)帶來(lái)巨大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。前北美機(jī)械工程師協(xié)會(huì)主席Hom曾說(shuō)“每節(jié)省加工工時(shí)一分鐘，美國(guó)就可節(jié)省一億美元”可見提高加工效率對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有十分重要的意義。陶瓷刀具由于高溫性能好，其切削速度可比傳統(tǒng)刀具提高3-10 倍，因而可以在現(xiàn)有的廠房、設(shè)備、動(dòng)力條件下，使產(chǎn)品產(chǎn)量成倍增長(zhǎng)，大幅度提高社會(huì)生產(chǎn)力。其次，由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展，越來(lái)越多地采用超硬難加工工件，以提高機(jī)器設(shè)備的使用壽命和工作性能。有資料介紹，難加工材料己超過(guò)43%。這些難加工材料的采用，給制造技術(shù)帶來(lái)很大的困難，傳統(tǒng)刀具是難以對(duì)付的，往往要采用費(fèi)時(shí)費(fèi)電的退火加工和磨加工等方法。新型陶瓷刀具由于有很高的硬度(HRA93-95)，因而可以加工硬度高達(dá)HRC65的各類難加工材料，免除退火加工所消耗的電力和時(shí)間;可以提高工件的硬度，延長(zhǎng)機(jī)器設(shè)備的使用壽命。第三，硬質(zhì)合金刀具大量消耗著W、Co等戰(zhàn)略性貴重金屬，節(jié)約這些資源是各國(guó)的基本政策，而廣泛采用陶瓷刀具則是有效措施。陶瓷刀具的主要原料二氧化硅和三氧化二鋁是地殼中最豐富的成分，是取之不盡，用之不竭的資源。

[20]

6結(jié)論

伴隨著我國(guó)機(jī)械制造業(yè)不斷發(fā)展進(jìn)步，我國(guó)的磨削加工制造技術(shù)也在不斷地向前發(fā)展，本文中介紹了超高速磨削相關(guān)技術(shù)、精密磨削技術(shù)、數(shù)控磨床在實(shí)際中的應(yīng)用和磨削用刀具材料的發(fā)展，文章主要借鑒近幾年發(fā)表的文章對(duì)目前磨削加工技術(shù)發(fā)展作了簡(jiǎn)要的介紹。對(duì)于生產(chǎn)實(shí)際也有一定的借鑒意義。

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第三篇：高速磨削加工工藝及應(yīng)用

高速磨削加工工藝及應(yīng)用

班級(jí)：測(cè)控技術(shù)與儀器 1122240 姓名：葉成權(quán)

指導(dǎo)教室：趙世萍

摘要

高速磨削加工屬于先進(jìn)制造方法。與普通磨削比，它有很多優(yōu)點(diǎn)，且集粗精加工于一身，能達(dá)到與車、銑、刨等切削加工相媲美的金屬磨除率，能實(shí)現(xiàn)對(duì)難磨材料的高性能加工。闡述了高速磨削加工工藝的確定，高速磨削加工在工業(yè)中的具體應(yīng)用，以及進(jìn)一步提高磨削速度的設(shè)想。

關(guān)鍵詞：高速磨削；加工工藝；應(yīng)用 高速磨削概述

高速磨削是通過(guò)提高砂輪線速度來(lái)達(dá)到提高磨削效率和磨削質(zhì)量的工藝方法。它與普通磨削的區(qū)別在于很高的磨削速度和進(jìn)給速度，而高速磨削的定義隨時(shí)間的不同在不斷推進(jìn)。20 世紀(jì)60年代以前，磨削速度在50 m/ s 時(shí)。即被稱為高速磨削；而20世紀(jì)90 年代磨削速度最高已達(dá)500 m/s。在實(shí)際應(yīng)用中，磨削速度在100 m/ s 以上即被稱為高速磨削。高速磨削可大幅度提高磨削生產(chǎn)效率、延長(zhǎng)砂輪使用壽命、降低磨削表面粗糙度值、減小磨削力和工件受力變形、提高工件加工精度、降低磨削溫度，能實(shí)現(xiàn)對(duì)難磨材料的高性能加工。隨著砂輪速度的提高，目前比磨削去除率已猛增到了3 000 mm3/mm·s 以上，可達(dá)到與車、銑、刨等切削加工相媲美的金屬磨除率。近年來(lái)各種新興硬脆材料（如陶瓷、光學(xué)玻璃、光學(xué)晶體、單晶硅等）的廣泛應(yīng)用，更推動(dòng)了高速磨削技術(shù)的迅猛發(fā)展。高速磨削技術(shù)是適應(yīng)現(xiàn)代高科技需要而發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新興綜合技術(shù)，集現(xiàn)代機(jī)械、電子、光學(xué)、計(jì)算機(jī)、液壓、計(jì)量及材料等先進(jìn)技術(shù)于一體。日本先進(jìn)技術(shù)研究會(huì)把高速加工列為五大現(xiàn)代制造技術(shù)之一。國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）將高速磨削技術(shù)確定為面向21 世紀(jì)的中心研究技術(shù)之一。高速磨削加工工藝

高速磨削的加工工藝涉及磨削用量、磨削液及砂輪修整等方面，下面將分別進(jìn)行闡述。

2.1 磨削用量選擇

在應(yīng)用高速磨削工藝時(shí)，磨削用量的選擇對(duì)磨削效率、工件表面質(zhì)量以及避免磨削燒傷和裂紋十分重要。表1 給出了磨削用量與砂輪速度的關(guān)系。除了砂輪速度以外，決定磨削用量的因素還有很多，因此應(yīng)用中需綜合考慮加工條件、工件材料、砂輪材料、冷卻方式等因素，以選擇最優(yōu)的磨削用量。

2.2 磨削液

在高速磨削過(guò)程中，所采用的冷卻系統(tǒng)的優(yōu)劣常常能決定整個(gè)磨削過(guò)程的成敗。冷卻潤(rùn)滑液的功能是提高磨削的材料去除率，延長(zhǎng)砂輪的使用壽命，降低工件表面粗糙度值。它在磨削過(guò)程中必須完成潤(rùn)滑、冷卻、清洗砂輪和傳送切削屑四大任務(wù)，與普通磨削液要求類似。

2.3 砂輪的修整

目前應(yīng)用較為成熟的砂輪修整技術(shù)有：（1）ELID在線電解修整技術(shù)在線電解修整（electrolytic in—process dressing，簡(jiǎn)稱ELID）是專門應(yīng)用于金屬結(jié)合劑砂輪的修整方法，與普通的電解修整方法相比，具有修整效率高、工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、修整質(zhì)量好等特點(diǎn)，同時(shí)它采用普通磨削液作為電解修整液，很好地解決了機(jī)床腐蝕問(wèn)題。經(jīng)ELID修整的4000 號(hào)鑄鐵結(jié)合劑金剛石砂輪成功地實(shí)現(xiàn)了工程陶瓷、硬質(zhì)合金、單晶硅、光學(xué)玻璃等多種材料的精密鏡面磨削，表面粗糙度Ra 可達(dá)2～4 nm。（2）電火花砂輪修整技術(shù)

利用電火花修整可對(duì)任何以導(dǎo)電材料為結(jié)合劑的砂輪進(jìn)行在線、在位修整，易于保證磨削精度，不會(huì)腐蝕設(shè)備，修整力小，對(duì)小直徑及極薄砂輪的修整較為方便，同時(shí)整形效率高、修銳質(zhì)量好；磨料周圍不殘留結(jié)合劑，修銳強(qiáng)度易于控制。（3）杯形砂輪修整技術(shù)

采用杯形砂輪修整器修整超硬磨料成形砂輪，其修整效率及修整精度都比傳統(tǒng)的成形砂輪修整方法要高，可達(dá)到零誤差的砂輪表面。砂輪修整后的磨削性能實(shí)驗(yàn)表明磨削力明顯減小，磨削性能良好，且砂輪使用壽命長(zhǎng)。

（4）電解—機(jī)械復(fù)合整形技術(shù)

運(yùn)用此法可在短時(shí)間內(nèi)將砂輪修整到較高的表面質(zhì)量及形狀精度，為砂輪的精密修整提供了良好的條件。高速磨削的應(yīng)用

高速磨削的應(yīng)用技術(shù)有高速深切磨削、高速精密磨削、難磨材料及硬脆材料的高速磨削。

3.1 高速深切磨削

以砂輪高速、高進(jìn)給速度和大切深為主要特點(diǎn)的高效深磨（high efficiencydeep grinding，簡(jiǎn)稱HEDG）技術(shù)是高速磨削在高效加工方面的應(yīng)用之一。高效深磨技術(shù)起源于德國(guó)。1979年德國(guó)P.G.Werner博士預(yù)言了高效深磨區(qū)的存在合理性，開創(chuàng)了高效深磨的概念，并在1983 年由德國(guó)Guhring Automation公司創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)世界上最具威力的60 kW強(qiáng)力磨床，轉(zhuǎn)速397 0 0 1 為10000 r/min，砂輪直徑為400 mm，砂輪圓周速度達(dá)到100～180 m/s，標(biāo)志著磨削技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新紀(jì)元。1996 年由德國(guó)Schaudt 公司生產(chǎn)的高速數(shù)控曲軸磨床，是具有 高效深磨特性的典型產(chǎn)品，它能把曲軸坯件直接由磨削加工到最終尺寸。德國(guó)Aachen工業(yè)大學(xué)宣稱，該校已采用了圓周速度達(dá)到500 m/s的超高速砂輪，此速度已突破了當(dāng)前機(jī)床與砂輪的工作極限。高速深切磨削可直觀地看成是緩進(jìn)給磨削和高速磨削的結(jié)合。與普通磨削不同的是高效深磨可通過(guò)一個(gè)磨削行程，完成過(guò)去由車、銑、磨等多個(gè)工序組成的粗精加工過(guò)程，獲得遠(yuǎn)高于普通磨削加工的金屬去除率（磨除率比普通磨削高100～1 000 倍），表面質(zhì)量也可達(dá)到普通磨削水平。例如，采用陶瓷結(jié)合劑砂輪以120m/s 的速度磨削，比磨削率可達(dá)500～1000 mm3/mm·s，比車削和銑削高5倍以上。英國(guó)用盤形CBN砂輪對(duì)低合金鋼51CrV4進(jìn)行了146 m/s 的高效深磨試驗(yàn)研究，材料去除率超過(guò)400 mm3/mm·s。高效成形磨削作為高效深磨的一種也得到廣泛應(yīng)用，并可借助CNC系統(tǒng)完成更復(fù)雜型面的加工。此項(xiàng)技術(shù)已成功地用于絲杠、螺桿、齒輪、轉(zhuǎn)子槽、工具溝槽等以磨代銑加工。日本豐田工機(jī)、三菱重工等公司均能生產(chǎn)CBN高速磨床。GP-33 型高速磨床采用CBN砂輪以120 m/s 磨削速度實(shí)現(xiàn)對(duì)工件不同部位的自動(dòng)磨削。美國(guó)Edgetrk Machine公司也生產(chǎn)高效深磨 機(jī)床，該公司主要發(fā)展小型3 軸、4軸和5 軸CNC成型砂輪，可實(shí)現(xiàn)對(duì)淬硬鋼的高效深磨，表面質(zhì)量可與普通磨削媲美。高速深切磨削具有加工時(shí)間短（一般為0.1～10 s）、磨削力大、磨削速度高的特點(diǎn)，除了應(yīng)具備高速磨削的技術(shù)要求外，還要求機(jī)床具有高的剛度。

3.2 高速精密磨削

高速精密磨削（precision high speed grinding）是采用高速精密磨床，并通過(guò)精密修整微細(xì)磨料磨具，采用亞微米級(jí)切深和潔凈加工環(huán)境獲得亞微米級(jí)以下的尺寸精度。高速精密磨削主要是高速外圓磨削。即使用150～200 m/s的砂輪周速和CBN 砂輪，配以高性能CNC 系統(tǒng)和高精度微進(jìn)給機(jī)構(gòu)，對(duì)凸輪軸、曲軸等零件外圓回轉(zhuǎn)面進(jìn)行高速精密磨削加工的方法。它既能保證高的加工精度，又可獲得高的加工效率。這一技術(shù)在日本應(yīng)用最為廣泛。例如，使用豐田工機(jī)株式會(huì)社GCH63B型CNC高速外圓磨床來(lái)磨削加工余量達(dá)5 mm的球墨鑄鐵凸輪軸，比磨削率可達(dá)174 mm3/mm·s，砂輪磨削比可達(dá)33500。以表面粗糙度Rz3 μm為上限，砂輪經(jīng)過(guò)一次修整可連續(xù)磨削60 個(gè)工件，磨后表面呈現(xiàn)殘余壓應(yīng)力，并可從毛坯直接磨為成品，省去了車工序及工序間的周轉(zhuǎn)。豐田工機(jī)GZ50 型CNC高速外圓磨床上裝備了其最新研制的Toyoda State Bearing 軸承，使用轉(zhuǎn)速在200 m/s 的薄片陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪對(duì)軸類零件進(jìn)行一次性縱磨來(lái)完成整個(gè)工件的柔性加工過(guò)程，并首先在曲軸銷加工中應(yīng)用成功。在M104CNS/CBN 高速外圓磨床上安裝了帶有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)功能的數(shù)控系統(tǒng)，使得磨床的加工性能更加完善。德國(guó)Guhring Automation 公司RB625高速外圓磨床上，使用CBN 砂輪可將毛坯一次磨成主軸，每分鐘可磨除2 kg金屬。高速磨削技術(shù)的研究

高速磨削技術(shù)正為世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家所重視，并已開始進(jìn)入實(shí)用化階段。我國(guó)在高速磨削技術(shù)研究利用方面和國(guó)外相比有較大差距，大力加強(qiáng)高速磨削技術(shù)的研究、推廣和應(yīng)用，對(duì)提高我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的加工水平和加快新產(chǎn)品開發(fā)具有十分重要的意義。

高速磨削技術(shù)的研究，主要從制約切削速度的各個(gè)方面進(jìn)行研究。（1）發(fā)展高功率高速主軸。

（2）研制適應(yīng)高速磨削的新穎砂輪，這樣才能提高磨削速度。（3）磨床結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。

為了盡可能降低機(jī)床在高速時(shí)由于砂輪不平衡引起的振動(dòng)，應(yīng)配置在線自動(dòng)平衡系統(tǒng)，以使機(jī)床在不同轉(zhuǎn)速時(shí)，始終處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)。為了提高生產(chǎn)效率和工件的加工精度，則應(yīng)采用高速、高效和高精度進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。比如在平面磨床上采用直線電機(jī)替代絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)；在進(jìn)行偏心磨削時(shí)，外圓磨床除了須具備高速滑臺(tái)系統(tǒng)外，還要配備高速數(shù)控系統(tǒng)，以保證工件的精度及較高的生產(chǎn)率。（4）優(yōu)化冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)。除了要注意冷卻潤(rùn)滑液本身的化學(xué)構(gòu)成外，其供給系統(tǒng)也十分重要。因此，在研制高速磨床時(shí)，必須配置高壓的冷卻潤(rùn)滑供給系統(tǒng)。（5）磨削速度向超音速邁進(jìn)。

高速磨削應(yīng)用研究的下一個(gè)目標(biāo)將是沖破音速大關(guān)，把磨削速度提高到350 m/s 以上，進(jìn)而使500 m/s 的磨削速度在工業(yè)應(yīng)用上成為可能。當(dāng)然，單就磨削速度一個(gè)參數(shù)并不能全面評(píng)價(jià)磨削過(guò)程的優(yōu)劣，最佳的磨削速度應(yīng)是磨削過(guò)程經(jīng)濟(jì)效益最好時(shí)的速度。這一最佳速度，必須經(jīng)過(guò)改進(jìn)機(jī)床設(shè)計(jì)，優(yōu)化切削條件和配套系統(tǒng)等深入研究才能達(dá)到。

第四篇：磨床調(diào)研報(bào)告

大連交通大學(xué)2013屆本科畢業(yè)生設(shè)計(jì)（論文）實(shí)習(xí)（調(diào)研）報(bào)告

調(diào)研報(bào)告

一、課題的來(lái)源及意義

磨削是歷史悠久的切削加工方法之一。古代的刀、槍、劍戟都要經(jīng)過(guò)磨削加工；在現(xiàn)代機(jī)器制造業(yè)中，磨削加工也是金屬切削加工的一種重要方式。

磨床就是用砂輪，油石或者研磨料等作為工具對(duì)工件表面進(jìn)行切削加工的一種機(jī)床。通常把使用砂輪進(jìn)行加工的機(jī)床稱為磨床，而用油石和研磨料進(jìn)行加工的機(jī)床稱為精磨機(jī)床。大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進(jìn)行加工，如珩磨機(jī)、超精加工機(jī)床、砂帶磨床、研磨機(jī)和拋光機(jī)等。

磨床能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花崗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進(jìn)行高效率的磨削，如強(qiáng)力磨削等。

采用導(dǎo)輪的無(wú)心外圓磨床已被廣泛采用于成批大批量生產(chǎn)中，用以高生產(chǎn)率制造寬廣品種的任精度的制件，其中包括精密制件。這種磨削方法的廣泛采用是由于其具有一系列的磨削特點(diǎn)。

本課題的目的是設(shè)計(jì)M2110A外圓磨床砂輪軸、磨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)、砂輪修整器以及摩擦輪，并滿足相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)要求。由于工件運(yùn)動(dòng)是由磨輪、工作臺(tái)共同控制的，工件運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性、均勻性，不僅取決于機(jī)床運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈，還與工件、導(dǎo)輪及托板的實(shí)際情況以及采用的磨削用量和磨削工藝參數(shù)有關(guān)。砂輪架主軸及其軸承是磨床上最關(guān)鍵的部件之一。磨削支承剛性好，易實(shí)現(xiàn)強(qiáng)力、高速、寬砂輪及多砂輪磨削，并易實(shí)現(xiàn)磨削過(guò)程的自動(dòng)化。課題對(duì)研究和開發(fā)各種其他類型的磨床結(jié)構(gòu)有一定的參考價(jià)值。

二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

十八世紀(jì)30年代，為了適應(yīng)鐘表、自行車、縫紉機(jī)和槍械等零件淬硬后的加工，英國(guó)、德國(guó)和美國(guó)分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床。這些磨床是在當(dāng)時(shí)現(xiàn)成的機(jī)床如車床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的，它們結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度低，磨削時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)，要求操作工人要有很高的技藝才能磨出精密的工件。

1876年在巴黎博覽會(huì)展出的美國(guó)布朗-夏普公司制造的萬(wàn)能外圓磨床，是首次具有現(xiàn)代磨床基本特征的機(jī)械。它的工件頭架和尾座安裝在往復(fù)移動(dòng)的工作臺(tái)上，箱形床身提高了機(jī)床剛度，并帶有內(nèi)圓磨削附件。1883年，這家公司制成磨頭裝在立柱上、工作臺(tái)作往復(fù)移動(dòng)的平面磨床。

1900年前后，人造磨料的發(fā)展和液壓傳動(dòng)的應(yīng)用，對(duì)磨床的發(fā)展有很大的推動(dòng)作用。隨著近代工業(yè)特別是汽車工業(yè)的發(fā)展，各種不同類型的磨床相繼問(wèn)世。1

例如20世紀(jì)初，先后研制出加工氣缸體的行星內(nèi)圓磨床、曲軸磨床、凸輪軸磨床和帶電磁吸盤的活塞環(huán)磨床等。

自動(dòng)測(cè)量裝置于1908年開始應(yīng)用到磨床上。到了1920年前后，無(wú)心磨床、雙端面磨床、軋輥磨床、導(dǎo)軌磨床，珩磨機(jī)和超精加工機(jī)床等相繼制成使用；50年代又出現(xiàn)了可作鏡面磨削的高精度外圓磨床；60年代末又出現(xiàn)了砂輪線速度達(dá)60～80米/秒的高速磨床和大切深、緩進(jìn)給磨削平面磨床；70年代，采用微處理機(jī)的數(shù)字控制和適應(yīng)控制等技術(shù)在磨床上得到了廣泛的應(yīng)用。

隨著高精度、高硬度機(jī)械零件數(shù)量的增加，以及精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，磨床的性能、品種和產(chǎn)量都在不斷的提高和增長(zhǎng)。

由于長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)新技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)滯后，國(guó)內(nèi)機(jī)床產(chǎn)品的總體技術(shù)水平比之先進(jìn)國(guó)家同類型機(jī)床還有著相當(dāng)大的差距，勞動(dòng)生產(chǎn)率低下，在國(guó)際市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)力不足，經(jīng)濟(jì)效益不高。在國(guó)外高檔機(jī)床大舉進(jìn)攻中國(guó)市場(chǎng)的情況下，我們只有以積極的姿態(tài)面對(duì)這一嚴(yán)峻的形勢(shì)。盡快應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，能快速開發(fā)出結(jié)構(gòu)合理、自動(dòng)化水平高、加工精度高、低振動(dòng)、低成本的機(jī)床新產(chǎn)品響應(yīng)市場(chǎng)，我國(guó)的機(jī)床工業(yè)才有出路。為了達(dá)到這一目的，掌握先進(jìn)的機(jī)床設(shè)計(jì)方法就顯得尤為重要。我國(guó)機(jī)床工業(yè)的竟?fàn)幠芰Φ奶岣咭簿腿Q于機(jī)床新品的開發(fā)和關(guān)鍵技術(shù)的研究、掌握、應(yīng)用和迅速推廣。隨著我國(guó)加入世界貿(mào)易組織和全球經(jīng)濟(jì)一體化環(huán)境的形成，機(jī)床行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)愈演愈烈。目前，國(guó)內(nèi)外機(jī)床產(chǎn)品技術(shù)水平之間的差距仍然很大，主要表現(xiàn)為:產(chǎn)品仿制多，創(chuàng)新少，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不足，利潤(rùn)低:設(shè)計(jì)方法落后，機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尚處于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)、靜態(tài)、類比的設(shè)計(jì)階段，很少考慮結(jié)構(gòu)動(dòng)、靜態(tài)特性對(duì)機(jī)床產(chǎn)品性能產(chǎn)生的影響，產(chǎn)品精度低，質(zhì)量難以保證;設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，成功率低，反復(fù)設(shè)計(jì)、試制與修改，產(chǎn)品更新?lián)Q代慢，且成本高。

三、課題研究目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容

（1）M2110A內(nèi)圓磨床技術(shù)主要包括砂輪主軸、進(jìn)給系統(tǒng)以及機(jī)床整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（2）本課題進(jìn)行內(nèi)圓磨床設(shè)計(jì)，其重點(diǎn)在于選取單元部件類型和確定參數(shù)，使設(shè)計(jì)滿足技術(shù)指標(biāo)，而要使設(shè)計(jì)完成后的機(jī)床具有良好的動(dòng)靜態(tài)特征。

（3）在設(shè)計(jì)時(shí)，確定單元部件后在CAD中做出給設(shè)計(jì)組件零號(hào)圖。詳細(xì)標(biāo)出個(gè)部件的技術(shù)要求，并對(duì)各關(guān)鍵部位進(jìn)行分析，確保設(shè)計(jì)的合理性。

四、研究方法

理解實(shí)際要求、明確課題目的；通過(guò)閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)資料,教材及新聞背景資料；以及掌握的知識(shí)、資料來(lái)確定正確的設(shè)計(jì)方案對(duì)確定的方案進(jìn)行論證；對(duì)主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算；然后對(duì)其繪圖；最后檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性。

五、研究手段

查閱國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有相關(guān)的資料進(jìn)行分析比較，到生產(chǎn)公司進(jìn)行實(shí)際觀看或者操作。咨詢有經(jīng)驗(yàn)的工人師傅，詳細(xì)了解實(shí)際生產(chǎn)中機(jī)械的運(yùn)行情況、遇到的問(wèn)題和相關(guān)保養(yǎng)知識(shí)。

六、進(jìn)度安排

1—4周：查找相關(guān)資料，了解課題的主要內(nèi)容和總體的框架。

2—4周：學(xué)習(xí)機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)原理，重點(diǎn)掌握砂輪、進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和砂輪修整器，完成相關(guān)的外文翻譯。

5—8周：通過(guò)前面的準(zhǔn)備進(jìn)行總體的規(guī)劃設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)砂輪軸、進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和砂輪修整器，畫出相關(guān)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算強(qiáng)度、功率等，檢驗(yàn)主要設(shè)計(jì)部件是否符合要求。

9—12周：學(xué)習(xí)運(yùn)用CAD制圖軟件，檢驗(yàn)圖草稿并完成CAD圖。

13—14周：對(duì)整個(gè)的系統(tǒng)進(jìn)行全方位的調(diào)試及完善，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書，修改圖紙和說(shuō)明書，最后進(jìn)行論文整理與裝訂。

七、實(shí)驗(yàn)方案的可行性分析和已具備的實(shí)驗(yàn)條件

通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析,建立該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,分析了關(guān)鍵構(gòu)件的位移、速度和加速度特性。以主運(yùn)動(dòng)構(gòu)件在工作行程內(nèi)速度均勻?yàn)閮?yōu)化目標(biāo)建立目標(biāo)函數(shù),以該機(jī)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件尺寸為設(shè)計(jì)變量確定約束條件,建立數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用優(yōu)化軟件,求解出優(yōu)化結(jié)果。以三維建模軟件SolidWorks和AutoCAD 等軟件為設(shè)計(jì)平臺(tái),建立了機(jī)構(gòu)的三維幾何模型。將該模型導(dǎo)入到機(jī)械系統(tǒng)仿真軟件ADAMS/View中,利用其交互的圖形界面和仿真單元庫(kù),構(gòu)建了該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真模。本設(shè)計(jì)就磨床傳動(dòng)設(shè)計(jì)、軸、軸承的選用、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接、螺紋聯(lián)接等問(wèn)題做了比較詳細(xì)的說(shuō)明。在借鑒了其它磨床的基礎(chǔ)上，對(duì)M2110A磨床做了一些新的改進(jìn)，在保證經(jīng)濟(jì)性的前提下盡可能 保證各零件的強(qiáng)度和精度。

根據(jù)磨床總體結(jié)構(gòu)尺寸及位置要求，結(jié)合優(yōu)化的機(jī)構(gòu)尺寸，建立該機(jī)構(gòu)的模型，并進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)品評(píng)價(jià)，在物理樣機(jī)制造前，消除設(shè)計(jì)缺陷。在此基礎(chǔ)上驚醒工程詳細(xì)設(shè)計(jì)，繪制出結(jié)構(gòu)裝備圖。對(duì)設(shè)計(jì)出的機(jī)構(gòu)再次進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。有限元分析軟件的發(fā)展也為分析相關(guān)動(dòng)態(tài)靜力運(yùn)動(dòng)分析提供保障，為磨床的研究提供參考依據(jù)。

八、參考文獻(xiàn)

[1] 張世昌.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社,2010.2

[2] 鄭州紡織機(jī)電專科學(xué)校，南通紡織專科學(xué)校.金屬切削機(jī)床概論.上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1987.8

[3] 戴曙.金屬切削機(jī)床.機(jī)械工業(yè)出版社,2009.3

[4] 劉文劍.夾具工程師手冊(cè).黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1992.8

[5] 華東紡織工學(xué)院哈爾濱工業(yè)大學(xué)天津大學(xué).機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè).上海科學(xué)技術(shù)出版社，1979.

第五篇：磨床實(shí)習(xí)報(bào)告

名稱

磨床銑床實(shí)訓(xùn)報(bào)告 姓

名

吳志浩

指導(dǎo)教師

祝光源

1、實(shí)習(xí)目的

掌握各種加工技術(shù)、熟悉模具制造、維修、維護(hù)、裝配、試作等技術(shù)，提高模具設(shè)計(jì)的能力。

2、實(shí)習(xí)內(nèi)容

（1）熟悉磨床的一般操作以及磨床在模具加工的用途（2）熟悉一般的圖紙

3、實(shí)習(xí)情況簡(jiǎn)介

（1）磨床的具體操作及安全規(guī)范

1、工具磨床啟動(dòng)前潤(rùn)滑機(jī)床各部位，檢查機(jī)械傳動(dòng)是否正常，開關(guān)按鈕是否可靠，確保砂輪完好無(wú)破損。

2、以點(diǎn)動(dòng)方式啟動(dòng)砂輪到正常加工速度，空轉(zhuǎn)五分鐘。

3、安裝砂輪時(shí)應(yīng)注意； 安裝前檢查砂輪外型是否完整，輕敲砂輪應(yīng)聽到清脆聲，確保砂輪完好無(wú)破損。夾持砂輪部位要墊上石棉墊，夾緊后進(jìn)行首次平衡，裝機(jī)修整后再次平衡，新砂輪需空轉(zhuǎn)五分鐘。

4、砂輪禁止超速運(yùn)行,不得大于警告速度。

5、合理選擇磨削量，嚴(yán)禁超負(fù)荷磨削。

6、磨削前應(yīng)檢查工件是否吸牢或裝夾牢固，裝夾高工件及底面積較小的工件時(shí)要用擋塊靠住或?qū)Ｓ脢A具裝夾，以防發(fā)生故障。

7、開機(jī)時(shí)砂輪旋轉(zhuǎn)的正前方位置不準(zhǔn)站人，防止砂輪破碎飛出或工件打飛。

8、工作結(jié)束，機(jī)床擦干凈，切斷電源，零件擺放整齊，工作場(chǎng)地保持清潔。

9、發(fā)現(xiàn)故障配合維修人員檢修.（2）磨床操作的一般作業(yè)流程

1、作業(yè)流程圖

2、查看當(dāng)班作業(yè)計(jì)劃

3、閱讀圖紙及工藝

4、按圖紙領(lǐng)取需磨零件

5、校對(duì)量具；零件磨前自檢

6、加工并自檢

7、送檢

（3）學(xué)會(huì)的基本的磨床的操作

1、打砂輪

2、對(duì)砂輪打R角

3、磨沖頭

4、磨角尺

5、看懂基本的圖紙 銑床實(shí)訓(xùn)操作規(guī)章及注意事項(xiàng)：

1工作前要檢查機(jī)床各系統(tǒng)是否安全好用，各手輪搖把的位置是否正確，快速進(jìn)刀有無(wú)障礙，各限位開關(guān)是否能起到安全保護(hù)的作用。

2．每次開車及開動(dòng)各移動(dòng)部位時(shí)，要注意刀具及各手柄是否在需要位置上。扳快速移動(dòng)手柄時(shí)，要先輕輕開動(dòng)一下，看移動(dòng)部位和方向是否相符。嚴(yán)禁突然開動(dòng)快速移動(dòng)手柄。

3．安裝刀桿、支架、墊圈、分度頭、虎鉗、刀孔等，接觸面均應(yīng)擦干凈。4.機(jī)床開動(dòng)前，檢查刀具是否裝牢，工件是否牢固，壓板必須平穩(wěn)，支撐壓板的墊鐵不宜過(guò)高或塊數(shù)過(guò)多，刀桿墊圈不能做其它墊用，使用前要檢查平行度。5．在機(jī)床上進(jìn)行上下工件、刀具、緊固、調(diào)整、變速及測(cè)量工件等工作時(shí)必須停車，更換刀桿、刀盤、立銑頭、銑刀時(shí)，均應(yīng)停車。拉桿螺絲松脫后，注意避免砸手或損傷機(jī)床。

6．機(jī)床開動(dòng)時(shí)，不準(zhǔn)量尺寸、對(duì)樣板或用手摸加工面。加工時(shí)不準(zhǔn)將頭貼近加工表面觀察吃刀情況。取卸工件時(shí)，必須移動(dòng)刀具后進(jìn)行。7．拆裝立銑刀時(shí)，臺(tái)面須墊木板，禁止用手去托刀盤。

8．裝平銑刀，使用扳手扳螺母時(shí)，要注意扳手開口選用適當(dāng)，用力不可過(guò)猛，防止滑倒。

9．對(duì)刀時(shí)必須慢速進(jìn)刀，刀接近工件時(shí)，需要手搖進(jìn)刀，不準(zhǔn)快速進(jìn)刀，正在走刀時(shí)，不準(zhǔn)停車。銑深槽時(shí)要停車退刀。快速進(jìn)刀時(shí)，注意手柄傷人。萬(wàn)能銑垂直進(jìn)刀時(shí)，工件裝卡要與工作臺(tái)有一定的距離.10．吃刀不能過(guò)猛，自動(dòng)走刀必須拉脫工作臺(tái)上的手輪。不準(zhǔn)突然改變進(jìn)刀速度。有限位撞塊應(yīng)預(yù)先調(diào)整好。

11．在進(jìn)行順銑時(shí)一定要清除絲杠與螺母之間的間隙，防止打壞銑刀。

12.開快速時(shí)，必須使手輪與轉(zhuǎn)軸脫開，防止手輪轉(zhuǎn)動(dòng)傷人，高速銑削時(shí)，要防止鐵屑傷人，并不準(zhǔn)急剎車，防止將軸切斷。13.銑床的縱向、橫向、垂直移動(dòng)，應(yīng)與操作手柄指的方向一致，否則不能工作。銑床工作時(shí)，縱向、橫向，垂直的自動(dòng)走刀只能選擇一個(gè)方向，不能隨意拆下各方向的安全擋板。

14.工作結(jié)束時(shí)，關(guān)閉各開關(guān)，把機(jī)床各手柄扳回空位，擦拭機(jī)床，注潤(rùn)滑油，維護(hù)機(jī)床清潔