空心球型超硬砂輪磨削工件表面質(zhì)量分析實驗研究資料內(nèi)容僅供參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系本人改正或者刪除。 機電工程學院畢業(yè)設計設計題目:空心球型超硬砂輪磨削工件表面質(zhì)量分析實驗研究學生姓名:學號:專業(yè)班級:指導教師:年5月15日

目錄摘要 31引言 12國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 23.本文選題的意義與工作內(nèi)容 53.1本文選題的背景與意義 53.2研究內(nèi)容 53.3研究方法 54.表面質(zhì)量測量方法 74.1比較法 74.2針描法 84.3光切法 94.4表面質(zhì)量測量方法選擇 94.5測量原理 95.磨削試驗方案 105.1磨削方式 105.1.1外圓磨削 105.1.2內(nèi)圓磨削 115.1.3平面磨削 115.2實驗方案 125.2.1單因素試驗方案 125.3磨削工藝條件 146.實驗材料及設備 156.1試驗材料 156.2磨削實驗臺 166.3砂輪的平衡及修整 176.3.1砂輪的選用 176.3.2砂輪的平衡 176.3.3砂輪的修整 187.實驗分析 207.1工件速度對表面質(zhì)量的影響 207.2磨削深度對表面質(zhì)量的影響 207.3砂輪線速度對磨削工件表面質(zhì)量的影響 207.4結論 208總結 229致謝 2410參考文獻 25

摘要空心球型超硬砂輪磨削是一種新型的磨削方式,對于提高表面磨削質(zhì)量和加工特殊材料是一項新的技術,當然這也是磨削技術的發(fā)展趨勢。進行空心球型超硬砂輪磨削工件表面質(zhì)量分析實驗是研究磨削用量對磨削表面質(zhì)量的影響最有效的方法。由于國內(nèi)這方面的磨削機理工藝實驗研究很少,因此相關成果相對其它已經(jīng)成熟的磨削技術來說有很大差距。論文首先介紹了空心球超硬磨料磨具的研究歷史和現(xiàn)狀,在對磨削過程進行了大致的描述之后,提出了空心球型超硬砂輪磨削工件表面質(zhì)量實驗的研究思路,而且對空心球型超硬砂輪平面磨削的實驗方案進行了選擇與確定。本文的實驗采用河南工業(yè)大學鄭州第二機床廠的普通平面磨床,該磨床的特點是;磨床主軸的旋轉(zhuǎn)精度高,可變速的范圍大,該產(chǎn)品擁有體積輕巧,操作簡便,精密度高,性能穩(wěn)定,壽命長久,零部件具有高耐磨性等特點。采用空心球型超硬砂輪對45#鋼的磨削過程進行了實驗分析。深入詳細的分析了平面磨削條件下磨削用量的不同對磨削工件表面質(zhì)量的影響,本次實驗采用了正交試驗和單因素試驗的方法比較工件速度、磨削深度、砂輪速度與工件表面粗糙度值的關系。關鍵詞:超硬磨料;磨削機理;磨削用量;表面質(zhì)量

AbstractHollowsphericalgrindingisanewkindofsuperabrasivewheelgrindingway,Toimprovethequalityofthesurfacegrindingandprocessingofspecialmaterialisanewtechnology,ofcourse,thisalsoisthedevelopmenttrendofgrindingtechnology.Thehollowsphericalsuper-hardgrindingwheelgrindingworkpiecesurfacequalityanalysisexperimentistostudytheeffectofgrindingdosageonthegrindingsurfacequalityisthemosteffectivemethod.Duetodomesticgrindingmechanismofthisprocessexperimentissmall,sotheresultsrelativetoothermaturegrindingtechnologyhasgreatgap.Thepaperfirstlyintroducesthehollowballabrasivesresearchhistory,onthegrindingprocesswereroughlydescribed,putsforwardthehollowsphericalsuper-hardgrindingwheelgrindingworkpiecesurfacequalityoftheexperimentresearchtrainofthought,andthehollowsphericalsuper-hardgrindingwheelplanegrindingexperimentschemefortheselectionanddetermination.Experimentsinthispaper,usingthesecondmachinetoolplantofZhengzhouinHeNanuniversityoftechnologyofplainsurfacegrinder,thegrinderischaracterizedby;Grindingmachinespindlerotationaccuracyishigh,thevariablespeedrangeisbig,theproducthaslightvolume,simpleoperation,highprecision,stableperformanceandlongservicelife,componentshavehighwearresistance,etc.Usingthehollowsphericalsuper-hardgrindingwheelgrindingprocessof45#steelareanalyzedinexperiment.Furtherdetailedanalysisoftheplanegrindinggrindingdosageundertheconditionofdifferentimpactonthequalityofgrindingsurface,thisexperimentadoptedthemethodoforthogonaltestandsinglefactorexperimentcomparingworkpiecespeed,grindingwheelspeed,grindingdepthandworkpiecesurfaceroughnessvaluerelationship.Keywords:superabrasive;Thegrindingmechanism;Grindingdosage;Thesurfacequality1引言超硬砂輪的磨料一般是由金剛石或者立方氮化硼組成。本實驗中使用的空心球型球砂輪輪以45結構鋼作為加工材料?？招那蛐统采拜喣ハ鞯奶攸c是:①它所占比重小,自然堆積密度為0.6-0.8g/cm,這個比例約為普通磨料的1/3?？招那虺材ゾ叩闹圃斓恼辰Y磨料,能夠有效地減小磨具在磨削工件中所占的比例,從而減小砂輪的離心力。②空心球型超硬磨料砂輪在很多實驗中表現(xiàn)出比一般砂輪更長的使用壽命。③空心球型超硬磨料磨具比一般磨具氣孔率更大,在磨削過程中,散熱、排屑更簡便,磨削工件收燒傷影響較小。因而在工件的磨削加工過程中能夠得到較為理想的工件表面質(zhì)量。④相對于普通超硬磨料砂輪來說,空心球型超硬磨料在幾何形狀上面作了一些改變?？招那蛐统材チ系谋诤衽c磨粒直徑之比約為1:10。薄壁在磨削過程中就像很多細小的刀,把我們的磨削過程變成微觀上的車削,而且極大地降低了磨削過程中磨具與工件的摩擦面積,因此大大的減少了摩擦過程中所產(chǎn)生的熱量,從而提高了磨具的切削能力和磨削的效率,減少能量消耗。表面質(zhì)量一般主要指表面粗糙度、表面加工紋理和表面波度以及力學和化學性能。在機械加工工件表面質(zhì)量的研究中,表面粗糙度是一個非常重要的衡量標準。磨削加工在機械加工工藝中是一個不可或缺的步驟。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)品技術的發(fā)展與完善,機械產(chǎn)品的精度、剛度、使用壽命的要求也更高了。新型材料在應用上也多趨向于高精度、高強度、高耐磨性、耐腐蝕性、高硬度等方面發(fā)展。這些要求給超硬磨削帶來了許多以前未曾遇到過的問題。因此,解決這些問題,多引進一些新的加工工藝,發(fā)展各種新型磨削方式是很有必要的。

2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀超硬磨具是現(xiàn)代磨具分類一個重要組成,主要是指人造金剛石或者立方氮化硼磨料構成的新型磨具。超硬磨料磨具對普通磨具的優(yōu)點如下:①硬度。相對于普通磨料不具有的極高硬度,讓超硬磨料磨具能夠加工各種高硬度的材料。例如,金剛石制作的磨具能夠加工硬質(zhì)合金、混凝土、石材等有色金屬和非金屬材料等;同樣立方氮化硼磨具能夠加工磨具鋼、不修鋼、工具鋼、耐熱合金等金屬上有很大優(yōu)勢,②超硬磨料磨具相對來說磨損消耗較少,磨削比能較高,因此使用壽命更長,在對普通磨料磨具不能完成的工件加工中,如果超硬磨料磨具被規(guī)范的使用,能很大程度上提高經(jīng)濟優(yōu)勢。③超硬磨料磨具在使用過程中幾乎很少有大的磨削變形,形狀精度改變幾乎沒有,因此這更加有利于磨削工作,加工中不必總是更換砂輪,對于磨削自動化生產(chǎn)流水線上,這種優(yōu)勢能夠大大節(jié)約工時,提高工作效率。超硬磨料磨具在需要修整的周期上比一般磨料磨具短的多,這能夠極大地減少勞動強度。④也是因為超硬磨料磨具的高精度保持性,因此超硬磨料磨具切削刃能保持鋒利狀態(tài)很久,這種優(yōu)勢不但有利于工件表面質(zhì)量的提高,也能減少機床能量損耗。⑤超硬磨料磨具相對于普通磨料磨具來說能夠大大降低磨削溫度,這能避免加工零件的燒傷,對于提高表面質(zhì)量很重要。上世紀70年代德國的Hermes公司第一次研發(fā)成功空心球磨料,而且當時在世界許多國家都有申請專利。,磨粒位于空心球磨料的最外層,利用某些粘合劑粘結在空心球球殼上?？招那蚰チ系那驓び伤苄詷渲M成,內(nèi)部中空,球壁很薄且脆?？招那蚰チ系闹圃旆椒ㄈ缦?先用已加固化劑40%的環(huán)氧樹脂溶液與空心球殼混合,然后將空心球殼和磨料粘結在一起?？招那驓?、粘結劑與磨料之間的重量比為1:10:100,然后將其干燥篩選即成。其平均粒徑為0.425-1.00mm,與磨粒平均直徑比為6:1-20:1.空心球磨料在參與磨削的過程中,當附于其上的磨料磨損后,在磨削壓圖2-1力作用下球殼碎裂,隨后逐漸磨耗。空心球磨料如圖2-1。國內(nèi)對空心球型復合磨料的研究有了初步的進展,空心球型復合磨料(ＨＳＣＡ)的磨具是由結合劑和磨粒制成,磨粒又構成具有特殊結構的氣孔(如圖２－２)。圖2-2國內(nèi)空心球型復合磨料已經(jīng)被河南鄭州的一家科技公司主持研發(fā),由鄭州磨料磨具磨削研究所、鄭州機械研究所、鄭州白鴿集團、鄭州中原樹脂砂輪廠、洛陽北苑特種陶瓷有限公司等單位協(xié)作共同研發(fā)。填補了國內(nèi)這方面的空白?？招那蛐蛷秃夏チ仙拜喨鐖D2-3、2-4所示。圖2-3圖2-4空心球型超硬砂輪磨削作為一種新興的磨削加工砂輪,在最近幾年得到很快的發(fā)展而且已經(jīng)被應用到一些生產(chǎn)加工中,但它的快速發(fā)展主要集中在工業(yè)較為發(fā)達的國家,國內(nèi)外的空心球型超硬砂輪應用量還是比較小的。砂輪特性及標注如圖2-5?，F(xiàn)在的磨削市場主要還是普通砂輪占主要比重。中國的空心球型超硬砂輪主要應用在進口磨床磨床上。國內(nèi)的空心球型超硬磨料砂輪還處于起步階段,砂輪的種類、數(shù)量、性能等方面暫時并不能滿足磨削加工中高性能砂輪的要求。對于空心球型超硬砂輪的制造及應用缺少系統(tǒng)性的研究。大部分機床的制造水平落后,不能滿足這類砂輪的應用。圖2-5砂輪特性及標注

3.本文選題的意義與工作內(nèi)容3.1本文選題的背景與意義隨著工業(yè)技術的發(fā)展,社會的需求也進一步增加,普通的磨削工藝已經(jīng)滿足不了當今機械加工行業(yè)的需要,磨削技術不但需要高速高效化,而且對于難加工材料的磨削加工也是問題之一。高的加工精度、表面質(zhì)量、好的力學性能等等都是磨削加工過成所要考慮的問題,可是國內(nèi)外對超硬砂輪磨削這一塊的研究還不是很成熟,對磨削加工工件表面質(zhì)量的分析還夠深入。本次課題經(jīng)過設計空心球型砂輪磨削的實驗,來研究不同磨削用量下磨削工件表面質(zhì)量的精度。從而研究影響表面質(zhì)量的因素和各磨削用量對表面質(zhì)量的影響。表面質(zhì)量的損傷有很大一部分原因是磨削熱。如何控制磨削熱的產(chǎn)生和散熱是一個很重要的內(nèi)容。表面質(zhì)量會影響工件耐磨性,也會影響配合性質(zhì)的穩(wěn)定性,對零件的疲勞強度。3.2研究內(nèi)容本次論文的主要研究內(nèi)容包括理論部分和實驗部分,論文的內(nèi)容主要包括:第一章,引言部分,對空心球型超硬磨料砂輪進行了介紹,同時對磨削工件表面質(zhì)量的研究內(nèi)容作了簡單敘述;第2章,主要介紹了空心球型超硬磨料磨具的國內(nèi)外現(xiàn)狀和空心球型砂輪磨削的發(fā)展趨勢;第3章,主要對本選題的研究背景意義和研究內(nèi)容進行闡敘。第4章,主要介紹表面質(zhì)量的測量方法及其理論,并最終選定測量磨削工件表面質(zhì)量的方案,對其運用的原理進行了示意圖形式的分析。第5章,對本次磨削的實驗方案進行選擇與確定,簡要的介紹了實驗過程,并對實驗數(shù)據(jù)進行了分析整合;第6章,本章主要介紹了實驗器材的選取和試件的規(guī)格材料,并對試驗臺和砂輪進行了簡要介紹;第7章,根據(jù)上面實驗得到的結果總結前人資料,對本次試驗進行了分析總結,得出結論;第8-10章,分別對這次設計做了總結及對設計過程中所有幫助過本人的致謝語,還有本次畢業(yè)設計的參考文獻。3.3研究方法拿到本課題之后,經(jīng)過詳細的分析和討論,最終決定使用以下研究方法:(1)文獻的搜集研究。經(jīng)過對課題的分析,找到了很多關于超硬砂輪磨削的資料,借鑒這些資料,對空心球型超硬砂輪磨削有了更深的了解,根據(jù)這些文獻,對課題中提到的表面質(zhì)量進行了細致而深入的分析。(2)試驗方案的討論與確定。經(jīng)過上述準備工作,及對老師的請教,本人初步確定了兩個試驗方案,經(jīng)過對兩個試驗方案的對比分析,找出各自的優(yōu)點和缺點,考慮到試驗的實際問題和成本,選擇確定了更可行的實驗方案。(3)構建試驗裝置。根據(jù)已經(jīng)確定的試驗方案,選擇合適的磨床、測量工具以及試驗材料。(4)理論與試驗結合進行分析研究。此次的課題是以表面質(zhì)量測量作為理論基礎,由試驗數(shù)據(jù)結合前人相關試驗,對空心球型超硬砂輪磨削工件表面質(zhì)量進行了分析與研究。得到不同磨削用量及條件下的磨削特性,及其對磨削工件表面質(zhì)量的影響。

4.表面質(zhì)量測量方法本次實驗目的之一是測量表面質(zhì)量,而機械加工中工件表面質(zhì)量的主要衡量標準是表面粗糙度,測量表面粗糙度的方法在測工件表面質(zhì)量上是很廣泛的,因此評價工件表面質(zhì)量的好壞的有效方法是準確的測量工件表面粗糙度。表面粗糙度的測量方法有很多種。本文分別從接觸式測量和非接觸式測量來介紹表面質(zhì)量測量的幾種方法。表面粗糙度是指加工表面具有的兩波峰或兩波谷之間的距離。表面粗糙度等級如圖4-1:圖4-1作為衡量表面質(zhì)量的主要依據(jù),被加工零件的表面粗糙度對于產(chǎn)品使用性能和壽命來說尤為重要,特別對在高溫,高速和高壓條件下工作的機械零件影響更大。因此,在零件加工、使用中必須對表面粗糙度予以控制,提高零件生產(chǎn)時的表面質(zhì)量,保證產(chǎn)品質(zhì)量。因此表面粗糙度的測量方法的研究至關重要。隨著對加工零件表面質(zhì)量的要求越來越高,零件表面粗糙度的精確測量顯得特別的重要。4.1比較法比較法車間生產(chǎn)最簡單便于操作的辦法,是一種將被測表面和標準的工件比較樣塊進行分析比較,直接用眼睛或者借助顯微鏡、放大鏡更細微的觀察比較;當然也能夠用比較簡單的過程像用手觸摸,手指甲劃過表面來判斷工件表面粗糙度,同樣這種方法相對來說只能得到一個模糊的粗糙度范圍。因此,比較法一般用于相對于比較樣塊能明顯目測的工件。這里有一個大致標準Ra>2.5μm,被加工的零件表面粗糙度能夠直接與標準樣塊進行目測比較。當目測的方法不能達到目的時,傳統(tǒng)方法是用手指甲以合適的速度分別在被測工件和標準樣塊劃過,憑手感判斷。根據(jù)經(jīng)驗,表面粗糙度與手指移動速度的關系如表4-1:表4-1手指移動速度表面微觀不平間距≤0.1μm不適合≈0.125mm/s0.1～0.4μm比較顯微鏡(25~50倍)0.4～2.5μm放大鏡(5~10倍)4.2針描法針描法又被叫做觸針法,是利用表面粗糙度測量儀的測針在被測表面上進行測量,這種儀器用一種金剛石觸針按照一定的速度在工件表面輕輕移動,工件表面的不平整會引起觸針的上下移動,測量儀把測針移動的值經(jīng)過一些轉(zhuǎn)換(一般經(jīng)過電信號轉(zhuǎn)換)后,再經(jīng)儀器的放大和運算,能夠得到被測工件表面粗糙度Ra值和其評定參數(shù)。測針式表面粗糙度測量方法在機械加工零件表面質(zhì)量測量上非常常見。當然由其原理可知,測針針尖半徑對被測零件的輪廓是有影響的,針尖半徑為零時,工件表面粗糙度測得值就和實際值相等,因此測針針尖半徑越小,測得工件表面粗糙度就越準確,可是有個新的問題就是極小的針尖會對工件表面造成劃傷,因此觸針式表面粗糙度測量方法在超高精表面的測量中并不適用。當前適用最廣泛的一類觸針式測量儀是電動輪廓儀,這種機械是經(jīng)過傳感器把測針的上下移動轉(zhuǎn)換成電信號,對電信號處理過后在一起上直接顯示粗糙度值。如圖4-2即為其中一種觸針式粗糙度測量儀。圖4-2觸針式粗糙度測量儀4.3光切法光切法是采用光切顯微鏡利用光切原理對表面粗糙度進行測量的方法。這種方法相對來說比較繁瑣,先經(jīng)過目鏡觀察表面粗糙度的輪廓圖像,再經(jīng)過測量裝置測出Rz和Ry。它主要是針對參數(shù)Rz,也能夠直接根據(jù)測量描繪的輪廓圖像,得到Ra值,可是這種方式在實際測量中并不常見,不但是因為操作步驟繁復的原因,也是因為儀器總是受到一些因素的影響導致測量范圍在0.8～80μm之間,超出這個范圍就無法得到清晰的輪廓圖像。4.4表面質(zhì)量測量方法選擇本次空心球型超硬砂輪磨削表面質(zhì)量分析實驗研究將采用針描法來進行表面質(zhì)量分析。表面粗糙度的測定采用針描法,使用德國Ｈｏｍｍｅｌｗｅｒｋｅ公司制造的集成化表面粗糙度儀T8000,測得的表面質(zhì)量粗糙度參數(shù)為Ra.在本文的研究中,采用德國霍梅爾有限公司研制的粗糙度儀Ｔ８０００在垂直于磨削方向上測量被工件表面粗糙度Ra,如圖4-3。圖4-3實驗用T8000型粗糙度測量儀4.5測量原理本測量系統(tǒng)是基于電感式位移傳感原理進行工作的。測針在被測工件表面上移動,而被測工件表面不平整所帶來測針上下位移值會使線圈和鐵片之間距離改變一些,這些位移量會使線圈產(chǎn)生感應電流,隨之電流線圈產(chǎn)生的感應電壓會有變化。電壓的變化經(jīng)過傳感器、采集器處理之后形成與位移量一致的電信號,然后經(jīng)過系統(tǒng)的進一步分析處理,測量儀器最終輸出相對應的粗糙度值。5.磨削試驗方案5.1磨削方式5.1.1外圓磨削外圓磨削的機床一般分為萬能和普通外圓磨床(如圖5-1),還有無心外圓磨床。外圓磨床的產(chǎn)生主要是適應1730年代左右縫紉機、自行車槍械等零件處理后的加工。當時這類天然的磨料砂輪磨床構成比較簡單明了,剛度較低,對工人的操作水平要求很大。外圓磨削能夠分為4種方式。(1)縱磨法工件作圓周進給運動,同時工作臺作往復直線進給運動?？v磨法適應性強,加工零件的精度,表面粗糙度很好。但相對其它方法生產(chǎn)率低下。適用于細長軸等單件小批量生產(chǎn)。(2)橫磨法砂輪以較低速度作橫向進給運動,到余量全部被磨去。橫磨的工件與砂輪之間容易發(fā)生工件燒傷變形,退火。因為兩者之間接觸的面積大,產(chǎn)生熱量多切不易發(fā)散。橫磨法適用于大批量生產(chǎn),因此生產(chǎn)效率更好。(3)深磨法磨削時,采用小的縱向進給量大的吃刀量,從而經(jīng)過一次走刀的工部將磨削余量全部去除。深磨法的砂輪應該被修成成錐形或臺階形,是為了避免切削力集中、砂輪磨鈍。深磨法適用于大批量、剛度高的短軸生產(chǎn)中。(4)綜合磨法粗磨采用橫磨法,再用橫磨法將工件進行縱磨。這種方法綜合縱磨法和橫磨法的優(yōu)點,適用于磨削余量大的工件。圖5-15.1.2內(nèi)圓磨削內(nèi)圓磨削有普通內(nèi)圓磨床、萬能內(nèi)圓磨床、無心內(nèi)圓磨床,對于有些形狀不規(guī)則,重量大的加工零件,可用行星內(nèi)圓磨床進行磨削。其中萬能內(nèi)圓磨床應用較為廣泛。如圖5-2。內(nèi)圓磨削采用的砂輪直徑比外圓磨削較小,砂輪轉(zhuǎn)速受到限制,磨削速度較低,因此磨削工件表面質(zhì)量相對較低。砂輪在內(nèi)圓磨削時與工件內(nèi)圓相互摩擦,磨削熱和磨削力更大,砂輪易于磨鈍,被加工工件容易燒傷變形。同時,砂輪軸的直徑尺寸小,剛性差,磨削時容易彎曲和振動,對于加工質(zhì)量有較大影響。切削液很難進入磨削工作區(qū),磨削的排出比較困難。雖然內(nèi)圓磨削比起外圓磨削加工有著不小的差距,但也是一種常見的磨削加工方式。圖5-25.1.3平面磨削平面磨床主要分臥軸平面磨床、立軸矩臺平面磨床、雙端面磨床。臥軸平面磨床是臥式的砂輪主軸,工作臺是電磁吸盤,磨削效率較高。立軸平面磨床的主軸與工作臺垂直,利用砂輪斷面磨削,砂輪在高速旋轉(zhuǎn)的同時作垂直方向上的進給運動。根據(jù)砂輪工作面不同,能夠把平面磨削分為端面磨削、圓周磨削、混合磨削三種方式。端面磨削是利用砂輪的端面作為磨削工具,如立軸平面磨床。這種方式對于磨削精度要求低的工件來說很實用。因為這種磨削方式的特點是彎曲變形少,剛度好,適于磨削用量大的工件。圓周磨削是利用砂輪的圓周面進行磨削,像前面介紹的臥軸平面磨床就是這種磨削方式。圓周磨削有利于減少磨削熱,對于工件磨削質(zhì)量有很好的影響?；旌夏ハ魇峭瑫r采用上敘兩種方式進行磨削。圖5-3是M7120平面磨床。圖5-3本次實驗從空心球型砂輪磨削方式的實際情況出發(fā),選擇了比較典型的平面磨削方式。5.2實驗方案5.2.1單因素試驗方案這次試驗是觀察不同磨削用量下磨削工件表面質(zhì)量的不同。經(jīng)過觀察磨削工件表面質(zhì)量的差異來判斷幾個磨削用量各自對表面質(zhì)量的影響。因此,為了達到試驗目的,我們采用了單因素試驗法。本次試驗分別對工件速度、磨削深度、砂輪線速度、對表面粗糙度的影響進行單因素試驗研究。(1)試驗條件試驗裝置:第二機床廠普通平面磨床試件材料:檢測儀器:T8000粗糙度測量儀(2)試驗程序:①工件速度對表面質(zhì)量的影響

表5-1磨削用量磨削深度(mm)工件速度(m/min)砂輪速度(m/s)10.31.516020.3216030.32.516040.3316050.33.516060.34160②磨削深度對表面質(zhì)量的影響表5-2磨削用量磨削深度(mm)工件速度(m/min)砂輪速度(m/s)10.1216020.2216030.3216040.4216050.5216060.62160

③砂輪速度對表面質(zhì)量的影響表5-3磨削用量磨削深度(mm)工件速度(m/min)砂輪速度(m/s)10.3210020.3212030.3213040.3214050.3215060.321605.3磨削工藝條件實驗材料和材料性能見表5-4,工藝參數(shù)和磨削所需條件見表5-5、表5-6。表5-4實驗材料及其性能材料熱處理硬度HRC抗拉強度(9.8N/mm2)屈服極限(9.8N/mm2)伸長率斷面收縮率試件尺寸45號鋼調(diào)制25≥60≥35≥16%≥40%30mm×90mm×20mm表5-5工藝參數(shù)砂輪速度(m/s)切削深度mm冷卻液磨削方式100-1600.1-0.6水冷順磨表5-6砂輪參數(shù)磨料砂輪寬度砂輪直徑最高線速度粒度修整方式空心球型超硬砂輪16mm300mm160m/s80/100#車削修整6.實驗材料及設備6.1試驗材料本次空心球型超硬砂輪磨削工件表面質(zhì)量分析的試驗采用試驗材料為45號鋼,這是一種比較常見的中碳調(diào)制結構鋼,45號鋼由于良好的機械性能而被廣泛應用于機械制造生產(chǎn)中,但這是一種中性鋼,淬火性能并不好,一般正火狀態(tài)使用,在加工性能很高時,才采用調(diào)質(zhì)處理。45號鋼多用于制造強度較高的零件,像齒輪軸、活塞銷和受力較小的加工零件、螺母螺栓、沖壓鍛壓件?；瘜W成分如圖6-1。力學性能如圖6-2。本次實驗選取的實驗材料規(guī)格為30mm×90mm×20mm。圖6-1化學成分圖6-2力學性能6.2磨削實驗臺圖6-3本試驗采用河南工業(yè)大學校工廠鄭州第二機床廠的普通平面磨床,該磨床的特點是;磨床主軸的旋轉(zhuǎn)精度高,可變速的范圍大,該產(chǎn)品擁有體積輕巧,操作簡便,精密度高,性能穩(wěn)定,壽命長久,零部件具有高耐磨性等特點。實驗臺如圖6-36.3砂輪的平衡及修整6.3.1砂輪的選用本次試驗采用空心球型超硬砂輪。如圖6-3所示?？招那蛐统采拜喪菍⑻沾刹牧嫌锰刂频碾姞t加熱到熔融狀態(tài)然后與超硬磨料相互混合,然后采用高壓氣流噴吹,最后得到空心球型超硬復合磨料。超硬磨料砂輪部分或全部替代普通磨料磨具是以后機械制造行業(yè)的發(fā)展趨勢,相對于普通磨料砂輪來說,空心球型超硬磨料砂輪能夠解決很多普通砂輪解決不了的問題,在新型高強度、高韌性如不銹鋼、合金鋼等材料上有很大的優(yōu)勢?？招那蛐统采拜喅尚蛪毫兔芏缺葌鹘y(tǒng)砂輪要低的太多,這表示它的氣孔率很高?？墒菍τ诳招那蛐统采拜啽旧韥碚f,氣孔率的增大反而讓回轉(zhuǎn)強度增大。由于空心球型超硬砂輪改變了磨粒的切削角度,使磨削更加鋒利。圖6-36.3.2砂輪的平衡砂輪是磨削機床上的切削工具。為了保證砂輪在磨床上進行精確的磨削操作,獲得更為準確的工件幾何精度并得到較高的光潔度,因此在磨削過程中防止砂輪振動是非常有必要的。而在磨削過程中引起振動最根本原因是砂輪的自身不平衡,這經(jīng)常是由砂輪結構的不均勻引起的。砂輪上的磨粒大量不均衡的分布產(chǎn)生了磨削操作的不平衡。另外,砂輪在安裝時會導致偏心、不均衡的砂輪寬度、軸的不平衡也會起砂輪整體的不平衡。而即便我們考慮了所有上敘因素,使砂輪達到了暫時的平衡,可是這種平衡也持續(xù)不了很長時間。由于砂輪在使用過程中周邊的磨損和頻繁被修整,以及砂輪會在切削過程中粘附切削液,砂輪工作時的動態(tài)特性常常是改變的。特別是在超高速磨削條件下,這種不平衡的現(xiàn)象更加突出。因此如何克服砂輪不平衡所帶來的危害,長期保持砂輪在磨削過程中動態(tài)平穩(wěn),是磨削技術中一個十分重要的問題。砂輪被使用之前一定要裝到砂輪卡盤上做靜平衡和動平衡測試,先要使用平衡塊對砂輪作靜平衡處理,然后對砂輪作動平衡。為了保證本次空心球型超硬砂輪磨削試驗順利進行,將采用內(nèi)置式動平衡儀,它能夠?qū)崿F(xiàn)砂輪在磨削自動平衡調(diào)整。質(zhì)量補償原理被應用在這種砂輪自動平衡系統(tǒng)中,即對不平衡砂輪進行配重補償使不平衡量減小到被允許范圍之內(nèi)。砂輪的重量乘以砂輪重心與回轉(zhuǎn)中心的偏心距應等于砂輪本身的不平衡量。而在實際操作過程中,一般經(jīng)過實測值來確定砂輪的不平衡量?，F(xiàn)在大多使用試湊法來做靜平衡,經(jīng)過控制砂輪盤上平衡塊的數(shù)量試出砂輪的靜平衡?？墒沁@種方法花費的時間相對很長,而且要是操作者的水平不高的話,靜平衡的精度也得不到保證。圖6-4這種方法相對試湊法來說較為簡便。圖6-4砂輪的平衡1-砂輪2-心軸3-法蘭盤4-平衡塊5-平衡軌道6-平衡架平衡砂輪的方法:在砂輪法蘭盤的環(huán)形槽內(nèi)裝入幾塊平衡塊,經(jīng)過調(diào)整平衡塊的位置使砂輪重心與它的回轉(zhuǎn)軸線重合。6.3.3砂輪的修整磨削實際上也是一個砂輪磨損的過程,在這個過程中,砂輪的磨粒在摩擦作用下棱角逐漸被磨圓。這時砂輪在磨削工件時會打滑并造成振動使磨削的效率減小、表面質(zhì)量降低。這也會導致磨削力和磨削熱的增加,嚴重時會引起工件表面燒傷。除此之外,砂輪表面工作位置和狀況不同,砂輪磨粒被磨損脫落的情況也不一樣,這種情況致使砂輪喪失外形精度,從而影響工件表面質(zhì)量。這些情況的出現(xiàn)讓砂輪的修整處理成為一個必不可少的步驟。修整主要分為修形和修銳,修形讓砂輪的形狀保持原來的狀況,修銳保證砂輪切削刃有鋒利度。修整的原理其實就是將磨鈍的顆粒重新磨銳利。事實上,質(zhì)量再好的砂輪,想要獲得高的磨削性能,都必須經(jīng)過修整處理。因此砂輪磨削效果好不好,有很大一部分要看修整的效果。金剛石顆粒是砂輪修整必不可少的原料。本次介紹一種較為普通的修整方法,車削修整法。這次修整是以金剛石顆粒作為切削刀具。刀具要在橫向縱向各傾斜10°左右;刀具和砂輪應砂輪軸線的下方接觸,刀具作勻速進給運動。要想表面質(zhì)量越好,則進給速度應該越低。然后往復修整多次。圖6-5車削修整砂輪示意圖

7.實驗分析本次空心球型超硬金剛石砂輪磨削工件表面質(zhì)量分析實驗,采用單因素法分析空心球型超硬砂輪磨削過程中不同磨削用量對表面質(zhì)量的影響。7.1工件速度對表面質(zhì)量的影響超硬砂輪磨削45號鋼工件時,工件移動速度變化對表面粗糙度的影響。根據(jù)相關資料顯示,當磨削深度和砂輪速度不變時,隨著工件速度的增加,磨削功率增大。可是對表面粗糙度影響不是很大。特別在較大的切深時,砂輪線速度越高,磨削的效率隨工件速度的提高而提高。7.2磨削深度對表面質(zhì)量的影響空心球型超硬砂輪磨削45號鋼工件時,磨削深度對表面質(zhì)量的影響。根據(jù)相關文獻和理論總結,當砂輪速度工件速度是個固定值時,磨削深度的增加,工件表面粗糙度值也增加。因為在其它因素不變時,磨削深度的加大會導致切削層變厚,劃痕深度也加大。同時磨削深度的增加,磨削力也隨著增大,有可能造成工件表面燒傷,表面質(zhì)量的下降。7.3砂輪線速度對磨削工件表面質(zhì)量的影響空心球型超硬砂輪磨削45號鋼工件時,砂輪線速度對表面質(zhì)量的影響。有相關資料表示,工件速度,磨削深度一定時,砂輪線速度增大,粗糙度值變小。因為我們在提高砂輪線速度之后,單顆磨粒磨掉的磨屑變小,磨粒在磨削工件表面上的劃痕深度就會減小;另外,砂輪速度的提高,方便形成磨削。7.4結論這次的空心球型超硬砂輪磨削實驗進行的比較順利,三個不同的磨削用量和磨削工件表面質(zhì)量之間的關系在實驗的過程中一一被解析。對于超硬砂輪磨削來說,砂輪速度是影響表面質(zhì)量的一個最大的因素,其次是磨削深度,對于一般磨削來說,工件速度對表面質(zhì)量的影響并沒有前兩者大。砂輪速度的變化會導致切屑厚度的變化,可是當砂輪速度高過某個特定值,砂輪在磨削過程中會引起振動導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。磨削深度的變化引起磨削力的變化,磨削力會隨之增大而增大,磨削力變大的話,磨削工作區(qū)的溫度升高,會導致磨削工件表面燒傷。工件深速度相對前兩者來說,它的影響因素最小,當速度越大時,磨削溫度就越高,表面質(zhì)量就變差,可是有資料表示,工件速度增大時,雖然磨削區(qū)的溫度增高,但磨削表面與砂輪接觸的時間卻變短了,因此,磨削溫度得到有效地冷卻。綜合以上三個磨削參數(shù)對表面質(zhì)量的影響規(guī)律能夠得出:工件速度提高,磨削深度下降,磨削工件表面質(zhì)量下降,這是因為工件速度對表面質(zhì)量的影響沒有磨削深度大,這表示工件速度提高時,能夠降低磨削深度來提高表面質(zhì)量。

8總結的1月,我接到了畢業(yè)論文的選題。直到現(xiàn)在,論文基本完成。當我接到選題的時候,我很茫然,不知道該怎么做起,覺得無從下手,完全不知道該怎么寫,該做些什么。因此我就去找我的指導老師蔡共宣老師詢問這次課題,老師對我的課題進行了很細致的分析。經(jīng)過老師的幫助指導,我對自己的課題有了比較深入的認識。在大學的四年里,我覺得很多人對于本專業(yè)的認識很有限,而且由于以前學的知識對于本課題涉及不多,因此對本課題的掌握不是很理想。當選題定下來的之后,在老師的要求下,在寒假里我就開始了相關資料的搜集整理,而且選擇了一篇與本課題相關的外文文獻進行翻譯,在翻譯的過程中,我學習了很多國內(nèi)外相關課題的發(fā)展現(xiàn)狀。然后在新學期開學的前兩周,我把翻譯過來的文獻整理好交給老師審查,而且開始開題報告的撰寫。我的課題是《空心球型超硬砂輪磨削工件表面質(zhì)量分析實驗研究》,選擇這個題目比較貼近我在以前學過的磨削工藝。近兩個月搜集資料的過程,我找到了很多與畢業(yè)論文相關的資料,而且在查資料的過程中,我學到了很多新型磨削方式,對磨削機理有了更加深入的了解。資料已經(jīng)準備完畢,這對于開題報告的完成有很大的優(yōu)勢,因為開題報告就是對課題的一個解釋,而且要確立一個實驗方案。我在電腦中將搜集到的資料進行了整理歸類。在老師的指導下,我完成了畢業(yè)論文的開題報告,并及時的提交給老師,在老師的建議下,我改正了開題報告中的不足之處,并加以完善。當一切準備工作都做好之后,我開始畢業(yè)論文初稿的寫作。在寫論文過程中遇到問題就及時與指導老師進行詢問溝通,而且和同組同學進行探討。在她們的幫助下,遇到的問題一般都能及時解決掉。由搜集的資料,對空心球型超硬砂輪的發(fā)展、使用要求做了簡單的闡敘。最后參考其它優(yōu)秀的實驗方案,做了空心球型超硬砂輪磨削的試驗方案,而且結合前輩們實驗的優(yōu)點,把自己新的理解加進去了。經(jīng)過一個多月的時間,終