平面磨床：主要用于磨削工件平面的磨床。a.手搖磨床適用于較小尺寸及較高精度工件加工，可加工包括弧面、平面、槽等的各種異形工件。b.大水磨適用于較大工件的加工，加工精度不高，與手搖磨床相區(qū)別。金工實習課程第6章磨削加工2012-06-2810:59:33來源：江都仙女鎮(zhèn)成人中心校瀏覽：2273次第6章磨削加工6.1

磨工概述6.1.1

磨削加工簡介磨削加工是機械制造中最常用的加工方法之一，它的應(yīng)用范圍很廣，可以磨削難以切削的各種高硬超硬材料：可以磨削各種表面；可以用于荒加工（磨削鋼坯、割澆冒口等）、粗加工、精加工和超精加工。磨削后工件磨削精度可達IT6-IT4，表面粗糙度可以達到Ra0.025-0.8μm。磨削比較容易實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，在工業(yè)發(fā)達國家，磨床已占機床總數(shù)的25%左右，個別行業(yè)可達到40%~50%。1、磨削加工的特點1）磨削屬多刃、微刃切削磨削用的砂輪是由許多細小堅硬的磨粒用結(jié)合劑黏結(jié)在一起經(jīng)焙燒而成的疏松多孔體，如圖1所示。這些鋒利的磨粒就像銑刀的切削刃，在砂輪高速旋轉(zhuǎn)的條件下，切入零件表面，故磨削是一種多刃、微刃切削過程。2）加工尺寸精度高，表面粗糙度值低磨削的切削厚度極薄，每個磨粒的切削厚度可小到微米，故磨削的尺寸精度可達IT6～IT5，表面粗糙度Ra值達0.8μm～0.1μm。高精度磨削時，尺寸精度可超過IT5，表面粗糙度Ra值不大于0.012μm。3）加工材料廣泛由于磨料硬度極高，故磨削不僅可加工一般金屬材料，如碳鋼、鑄鐵等，還可加工一般刀具難以加工的高硬度材料，如淬火鋼、各種切削刀具材料及硬質(zhì)合金等。

圖6-1砂輪的組成砂輪2—已加工表面3—磨粒4—結(jié)合劑5—加工表面6—空隙7—待加工表面4）砂輪有自銳性當作用在磨粒上的切削力超過磨粒的極限強度時，磨粒就會破碎，形成新的鋒利棱角進行磨削；當此切削力超過結(jié)合劑的黏結(jié)強度時，鈍化的磨粒就會自行脫落，使砂輪表面露出一層新鮮鋒利的磨粒，從而使磨削加工能夠繼續(xù)進行。砂輪的這種自行推陳出新、保持自身鋒利的性能稱為自銳性。砂輪有自銳性可使砂輪連續(xù)進行加工，這是其他刀具沒有的特性。5）磨削溫度高磨削過程中，由于切削速度很高，產(chǎn)生大量切削熱，溫度超過1000℃。同時，高溫的磨屑在空氣中發(fā)生氧化作用，產(chǎn)生火花。在如此高溫下，將會使零件材料性能改變而影響質(zhì)量。因此，為減少摩擦和迅速散熱，降低磨削溫度，及時沖走屑末，以保證零件表面質(zhì)量，磨削時需使用大量切削液。6.2

磨床6.2.1

外圓磨床常用的外圓磨床分為普通外圓磨床和萬能外圓磨床。在普通外圓磨床上可磨削零件的外圓柱面和外圓錐面；在萬能外圓磨床上由于砂輪架、頭架和工作臺上都裝有轉(zhuǎn)盤，能回轉(zhuǎn)一定的角度，且增加了內(nèi)圓磨具附件，所以萬能外圓磨床除可磨削外圓柱面和外圓錐面外，還可磨削內(nèi)圓柱面、內(nèi)圓錐面及端平面，故萬能外圓磨床較普通外圓磨床應(yīng)用更廣。

圖6-2M7120A型平面磨床外形圖1—驅(qū)動工作臺手輪2—磨頭3—滑板4—橫向進給手輪5—砂輪修整器6—立柱7—行程擋塊8—工作臺9—垂直進給手輪10—床身6.2.2

平面磨床平面磨床主要用于磨削零件上的平面。平面磨床與其他磨床不同的是工作臺上安裝有電磁吸盤或其他夾具，用作裝夾零件。圖4為M7120A型平面磨床外形圖磨頭2沿滑板3的水平導軌可作橫向進給運動，這可由液壓驅(qū)動或橫向進給手輪4操縱?；?可沿立柱6的導軌垂直移動，以調(diào)整磨頭2的高低位置及完成垂直進給運動，該運動也可操縱手輪9實現(xiàn)。砂輪由裝在磨頭殼體內(nèi)的電動機直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。6.3

砂輪的安裝、平衡及修整1、砂輪砂輪是磨削的切削工具。磨粒、結(jié)合劑和空隙是構(gòu)成砂輪的三要素，如圖1所示。1）砂輪的特性及其選擇表示砂輪的特性主要包括磨料、粒度、硬度、結(jié)合劑、組織、形狀和尺寸等。磨料直接擔負著切削工作，必須硬度高、耐熱性好，還必須有鋒利的棱邊和一定的強度。常用磨料有剛玉類、碳化硅類和超硬磨料。常用的幾種剛玉類、碳化硅類磨料的代號、特點及適用范圍見表1。其余幾種為鉻剛玉（P

A）、微晶剛玉（MA）、單晶剛玉（SA）、人造金剛石（SD）、立方氮化硼（CBN）棕剛玉A硬度高，韌性好，價格較低適合于磨削各種碳鋼、合金鋼和可鍛鑄鐵等白剛玉WA比棕剛玉硬度高，韌性低，價格較高適合于加工淬火鋼、高速鋼和高碳鋼黑色碳化硅C硬度高，性脆而鋒利，導熱性好用于磨削鑄鐵、青銅等脆性材料及硬質(zhì)合金刀具綠色碳化硅GC硬度比黑色碳化硅更高，導熱性好主要用于加工硬質(zhì)合金、寶石、陶瓷和玻璃等2.2車床與車刀

2.2.1車床的用途

車床主要用于加工零件的各種回轉(zhuǎn)表面，如內(nèi)外圓柱表面，內(nèi)外圓錐表面，成形回轉(zhuǎn)表面和回轉(zhuǎn)體的端面等，有些車床還能車削螺紋表面。由于大多數(shù)機器零件都具有回轉(zhuǎn)表面，并且大部分需要用車床來加工，因此，車床是一般機器制造廠中應(yīng)用最廣泛的一類機床，約占機床總數(shù)的35%~50%。

在車床上，除使用車刀進行加工之外，還可以使用各種孔加工刀具（如鉆頭、鉸刀、鏜刀等）進行孔加工，或者使用螺紋刀具（絲錐、板牙）進行內(nèi)、外螺紋加工（1）前刀面切削時，切屑流出所經(jīng)過的表面。（2）主后刀面切削時，與工件加工表面相對的表面。（3）副后刀面切削時，與工件已加工表面相對的表面。（4）主切削刃前刀面與主后刀面的交線。它可以是直線或曲線，擔負著主要的切削工作。（5）副切削刃前刀面與副后刀面的交線。一般只擔負少量的切削工作。（6）刀尖主切削刃與副切削刃的相交部分。刀尖是刀具切削部分工作條件最惡劣的部位。為了強化刀尖，常磨成圓弧形或成一小段直線稱過渡刃。因此實際刀具的刀尖并非絕對尖銳，而是一小段曲線或直線，分別稱為修圓刀尖和倒角刀尖。如圖1-6所示。銑床是用銑刀進行切削加工的機床，它的用途極為廣泛。在銑床上采用不同類型的銑刀，配備萬能分度頭、回轉(zhuǎn)工作臺等附件。銑床工作時的主運動是主軸部件帶動銑刀的旋轉(zhuǎn)運動，進給運動是由工作臺在三個互相垂直方向的直線運動來實現(xiàn)的。由于銑床上使用的是多齒刀具，切削過程中存在沖擊和振動，這就要求銑床在結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有較高的靜剛度和動剛度。銑床的類型很多，主要類型有臥式升降臺銑床、立式升降臺銑床、工作臺不升降銑床、龍門銑床、工具銑床；此外，還有仿形銑床、儀表銑床和各種專門化銑床(如鍵槽銑床、曲軸銑床)等。隨著機床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控銑床、鏜銑加工中心的應(yīng)用也越來越普遍。銑刀為多齒回轉(zhuǎn)刀具，其每一個刀齒都相當于一把車刀固定在銑刀的回轉(zhuǎn)面上。銑刀刀齒的幾何角度和切削過程，都與車刀或刨刀基本相同。銑刀的類型很多，結(jié)構(gòu)不一，應(yīng)用范圍很廣，是金屬切削刀具中種類最多的刀具之一。銑刀按其用途可分為加工平面用銑刀、加工溝槽用銑刀、加工成形面用銑刀等類型。通用規(guī)格的銑刀已標準化，一般均由專業(yè)工具廠制造。以下介紹幾種常用銑刀的特點及適用范圍。（1）圓柱銑刀如圖2-16a所示，圓柱銑刀一般都是用高速鋼整體制造，直線或螺旋線切削刃分布在圓周表面上，沒有副切削刃。螺旋形的刀齒切削時是逐漸切入和脫離工件的，所以切削過程較平穩(wěn)主要用于臥式銑床銑削寬度小于銑刀長度的狹長平面。（2）面銑刀(端銑刀)如圖2-16b所示，面銑刀主切削刃分布在圓柱或圓錐面上，端面切削刃為副切削刃。按刀齒材料可分為高速鋼和硬質(zhì)合金兩大類，多制成套式鑲齒結(jié)構(gòu)。鑲齒面銑刀刀盤直徑一般為75mm～300mm，最大可達600mm，主要用在立式或臥式銑床上銑削臺階面和平面，特別適合較大平面的銑削加工。用面銑刀加工平面，同時參加切削刀齒較多，又有副切削刃的修光作用，使加工表面粗糙度值小。硬質(zhì)合金鑲齒面銑刀可實現(xiàn)高速切削(100m／min～150m／min)，生產(chǎn)效率高，應(yīng)用廣泛。（3）立銑刀如圖2-16c、d、e、h、o所示，立銑刀一般有3～4個刀齒組成，圓柱面上的切削刃是主切削刃，端面上分布著副切削刃，工作時只能沿著刀具的徑向進給，不能沿著銑刀軸線方向作進給運動。它主要用于銑削凹槽、臺階面和小平面，還可以利用靠模銑削成形表面。（4）三面刃銑刀三面刃銑刀可分為直齒三面刃和錯齒三面刃，它主要用在臥式銑床上銑削臺階面和凹槽。如圖2-16f所示，三面刃銑刀除圓周具有主切削刃外，兩側(cè)面也有副切削刃，從而改善了兩端面切削條件，提高了切削效率，減小了表面粗糙度值。錯齒三面刃銑刀，圓周上刀齒呈左右交錯分布，和直齒三面刃銑刀相比，它切削較平穩(wěn)、切削力小、排屑容易，故應(yīng)用較廣。（5）鋸片銑刀如圖2－16g所示，鋸片銑刀很薄，只有圓周上有刀齒，側(cè)面無切削刃，用于銑削窄槽和切斷工件。為了減小摩擦和避免夾刀，其厚度由邊緣向中心減薄，使兩側(cè)面形成副偏角。（6）鍵槽銑刀如圖2-16i、j所示，它的外形與立銑刀相似，不同的是它在圓周上只有兩個螺旋刀齒，其端面刀齒的刀刃延伸至中心，因此在銑兩端不通的鍵槽時，可作適量的軸向進給。它主要用于加工圓頭封閉鍵槽。銑削加工時，先軸向進給達到槽深，然后沿鍵槽方向銑出鍵槽全長。.6其他類型機床2.6.1鉆床鉆床類機床屬于孔加工機床，主要用鉆頭鉆削精度要求不太高的孔，利用擴孔鉆、鉸刀锪鉆、絲錐還可以完成擴孔、鉸孔、锪孔、攻絲等工作，如圖2-24所示。

圖2－24鉆床的加工方法鉆床的主要類型有臺式鉆床、立式鉆床、搖臂鉆床和專門化鉆床（如深孔鉆床、中心鉆床等）。1.臺式鉆床如圖2-25所示為鉆孔直徑≤16mm的小型鉆床。主軸轉(zhuǎn)速很高，其變速是通過改變?nèi)菐г谒螏л喩系奈恢脕韺崿F(xiàn)，以保持主軸運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。主軸與工作臺面保持垂直。進給運動為手動。主軸箱可沿立柱調(diào)整位置，以適應(yīng)工件不同高度。臺式鉆床主要用于電器、儀表工業(yè)及一般機械制造中的鉗工、裝配。2.立式鉆床如圖2-26所示為立式鉆床外形圖。變速箱3和進給箱4內(nèi)布置有變速裝置和操縱機構(gòu)，主軸旋轉(zhuǎn)通過單速電動機經(jīng)齒輪分級變速機構(gòu)傳動，旋轉(zhuǎn)方向由電機正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)，同時主軸隨同主軸套筒在主軸箱中作直線移動。進給箱右側(cè)的操縱手柄，可使主軸與電機接通或斷開，也可實現(xiàn)手動進給或主軸快速升降。進給操縱機構(gòu)具有定程切削裝置，可使鉆頭鉆至預(yù)定深度時，停止機動進給，或攻完絲后，使絲錐自動反轉(zhuǎn)退出。工作臺和進給箱均可沿立柱方形導軌上下移動，調(diào)整位置，以適應(yīng)工件不同高度。加工時，為使主軸軸線與被加工孔中心線重合，必須移動工件，因為主軸在水平面的位置是不變的。因此，立式鉆床適用于中、小型工件的加工，且加工孔數(shù)不易過多。鉆床的主參數(shù)是最大鉆孔直徑。立式鉆床有18mm，25mm，35mm，40mm，50，63mm，80mm等多種規(guī)格。

圖2－25臺式鉆床1-皮帶罩2-主軸箱3-主軸4-工作臺5-底座6-立柱7-進給手柄8-鎖緊手柄9-電機

圖2－26立式鉆床1-底座2-立柱3-變速箱4-進給箱5-主軸6-工作臺3.搖臂鉆床如圖2-27為搖臂鉆床外形圖。立柱為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)立柱2安裝于底座上，外立柱3可繞內(nèi)立柱轉(zhuǎn)動，并可帶動搖臂5擺動，安裝在搖臂5上的主軸箱可沿搖臂水平導軌移動，這樣可將主軸調(diào)整到加工范圍內(nèi)的任意位置，便于加工大型和多孔工件。搖臂5可通過液壓夾緊機構(gòu)夾緊在外立柱3上，以固定其上下位置，也可在搖臂升降絲杠的作用下，沿外立柱3軸向上下移動，以調(diào)整主軸箱和主軸的位置。搖臂鉆床的工作運動有主軸的旋轉(zhuǎn)運動和主軸的軸向進給運動，輔助運動有主軸箱沿搖臂的水平移動、搖臂的升降運動和搖臂的回轉(zhuǎn)運動

圖2－27搖臂鉆床外形1-底座2-內(nèi)立柱3-外立柱4-搖臂升降絲杠5-搖臂6-主軸箱7-主軸8-工作臺4.麻花鉆鉆孔最常用的刀具是麻花鉆，用麻花鉆鉆孔的尺寸精度為IT13～IT11，表面粗糙度Ra值為50μm～12.5μm，屬于粗加工。鉆孔主要用于質(zhì)量要求不高的孔的終加工，例如螺栓孔、油孔等，也可作為質(zhì)量要求較高孔的預(yù)加工。麻花鉆由工具廠專業(yè)生產(chǎn)，其常備規(guī)格為φ0.1mm～φ80mm。麻花鉆的結(jié)構(gòu)主要由柄部、頸部及工作部分組成，見圖1-28所示。

柄部是鉆頭的夾持部分，用以傳遞扭矩和軸向力。柄部有直柄和錐柄兩種形式，鉆頭直徑小于12mm時制成直柄，見圖2-28（b）；鉆頭直徑大于12mm時制成莫氏錐度的圓錐柄，見圖2-28（a）。錐柄后端的扁尾可插入鉆床主軸的長方孔中，以傳遞較大的扭矩。頸部是柄部和工作部分的連接部分，是磨削柄部時砂輪的退刀槽，也是打印商標和鉆頭規(guī)格的地方。直柄鉆頭一般不制有頸部。鉆頭的工作部分包括切削部分和導向部分。切削部分擔負主要切削工作，如圖2-28（c）所示，切削部分由兩條主切削刃、兩條副切削刃和一條橫刃及兩個前刀面和兩個后刀面組成。螺旋槽的一部分為前刀面，鉆頭的頂錐面為主后刀面。導向部分的作用是當切削部分切入工件后起導向作用，也是切削部分的后備部分。導向部分有兩條螺旋槽和兩條棱邊，螺旋槽起排屑和輸送切削液作用，棱邊起導向、修光孔壁作用。導向部分有微小的倒錐度，即從切削部分向柄部每100mm長度上鉆頭直徑do減少0.03mm～0.12mm，以減少與孔壁的摩擦。麻花鉆的主要幾何角度有頂角2φ，螺旋角β，前角γo，后角αo和橫刃斜角ψ等。這些幾何角度對鉆削加工的性能、切削力大小，排屑情況等都有直接的影響，使用時要根據(jù)不同加工材料和切削要求來選取。麻花鉆雖然是孔加工的主要刀具，長期以來一直被廣泛使用，但是由于麻花鉆在結(jié)構(gòu)上存在著比較嚴重的缺陷，致使鉆孔的質(zhì)量和生產(chǎn)率受到很大影響，這主要表現(xiàn)在：（1）鉆頭主切削刃上各點的前角變化很大，鉆孔時，外緣處的切削速度最大，而該處的前角最大，刀刃強度最薄弱，因此鉆頭在外緣處的磨損特別嚴重。（2）鉆頭橫刃較長，橫刃及其附近的前角為負值，達－55°～－60°。鉆孔時，橫刃處于擠刮狀態(tài)，進給力較大。同時橫刃過長，不利于鉆頭定心，易產(chǎn)生引偏，致使加工孔的孔徑增大，孔不圓或孔的軸線歪斜等。（3）鉆削加工過程是半封閉加工。鉆孔時，主切削刃全長同時參加切削，切削刃長，切屑寬，而各點切屑的流出方向和速度各異，切屑呈螺卷狀，而容屑槽又受鉆頭本身尺寸的限制，因而排屑困難，切削液也不易注入切削區(qū)域，冷卻和散熱不良，大大降低了鉆頭的使用壽命。針對標準高速鋼麻花鉆存在的缺陷，在實踐中采取多種措施修磨麻花鉆的結(jié)構(gòu)。如修磨橫刃，減少橫刃長度，增大橫刃前角，減小軸向受力狀況；修磨前刀面，增大鉆芯處前角；修磨主切削刃，改善散熱條件；在主切削刃后面磨出分屑槽，利于排屑和切削液注入，改善切削條件；等等。用麻花鉆綜合修磨而成的新型鉆頭，即“群鉆”。圖2-29是標準型群鉆結(jié)構(gòu)，適合于鉆削碳素鋼和低合金鋼。其修磨主要特征為：spanstyle='mso-ignore:vglayout;;z-index:1;margin-left:0px;margin-top:0px;width:263px;height:293px'（1）將橫刃磨短、磨低，改善橫刃處切削條件。（2）將靠近鉆心附近主刃修磨成一段頂角較大的內(nèi)直刃和一段圓弧刃,以增大該段切削刃前角。同時，對稱的圓弧刃在鉆削過程中起到定心及分屑作用。（3）在外直刃上磨出分屑槽，改善斷屑、排屑情況。經(jīng)過綜合修磨而成的群鉆，切削性能顯著改善。鉆削進給力比標準麻花鉆下降35％～50%，轉(zhuǎn)矩降低10％～30％，切削輕快省力；改善了散熱、斷屑及冷卻潤滑條件，耐用度比標準麻花鉆提高了3～5倍；另外，生產(chǎn)率、加工精度、表面質(zhì)量都有所提高。5.擴孔鉆用擴孔鉆對工件上已鉆出、鑄出或鍛出的孔進行擴大加工，可在一定程度上校正原孔軸線的偏斜，擴孔的精度可達IT10～IT9，表面粗糙的Ra值可達6.3μm～3.2μm，屬于半精加工。擴孔常用作鉸孔前的預(yù)加工，對于質(zhì)量要求不高的孔，擴孔也可作孔加工的最終工序。擴孔用的擴孔鉆結(jié)構(gòu)型式分為帶柄和套式兩類。如圖2-30所示，帶柄的擴孔鉆由工作部分及柄部組成；套式擴孔鉆由工作部分及1:30錐孔組成。擴孔鉆與麻花鉆相比，容屑槽淺窄，可在刀體上做出3～4個切削刃，所以可提高生產(chǎn)率。同時，切削刃增多，棱帶也增多，使擴孔鉆的導向作用提高了，切削較穩(wěn)定。此外，擴孔鉆沒有橫刃，鉆芯粗大，進給力小，剛性較好，可采用較大的進給量。選用擴孔鉆時應(yīng)根據(jù)被加工孔及機床夾持部分的型式，選用相應(yīng)直徑及型式的擴孔鉆。通常直柄擴孔鉆與適用范圍為d=3mm～20mm；錐柄擴孔鉆適用范圍為d=7.5mm～50mm，套式擴孔鉆主要用于大直徑及較深孔的擴孔加工，其適用范圍為d=20mm～100mm。擴孔余量一般為0.5mm～4mm(直徑值)。

6.