内圆磨削加工

CHNLOONG

内圆磨削加工

内圆磨削与外圆和表面磨削是完全不同的。由于孔内加工的砂轮的外形，加工车间必须特别注意砂轮和工件的接触面积，更要注意砂轮与工件之间的关系——砂轮速度，工件速度，砂轮轴的刚性和其他操作因素。 * g& c2 o/ S2 W/ n5 i; }! h% Q 大多数的车间都以为对一个特定的工件来说，选择正确的内圆磨削砂轮只与要磨削的材料有关。然而在很多情况下，这是错误的，Saint-Gobain Abrasives（www.saint-gobain.com）的一位应用工程师Bill Bednarski说。 http://img.newmaker.com/nmsc/u/art_img1/200612/2006122421545598023.gif 试想一家车间使用32A氧化铝砂轮（一种非常锋利的单晶体磨粒）来磨削硬质工具钢，然后用同样规格的砂轮来进行内部磨削操作。就会看到震颤和磨削过热的现象。另外为了保证砂轮正常的工作，操作员在加工一个零件时就必须对砂轮做好几次修整。另一方面，如果车间使用25A砂轮（更加易碎的磨粒等级J级，软两级）来进行内圆磨削就会消除震颤和磨削过热，砂轮修整次数也减少到一个零件一次。 / ]3 r3 o- L9 ]+ F( ]* B但Bednarski说在为内圆磨削选择磨粒和等级时，除了要磨削材料及其硬度外，还有其他几项因素是车间必须考虑的，磨削去除量，磨削精度和表面光洁度，接触面积，砂轮尺寸，工件速度，砂轮速度和操作因素以及磨削系统的刚性。 3 D, T% P+ f+ V( ?工件的材料 ' z4 l3 ~) N, a* X( B5 [ / u! e# Q) t) Z! a9 u$ i& B, u工件材料的硬度等级和应力裂纹主要影响了磨粒的选择，尺寸和砂轮的等级。硬质材料会抵抗磨粒的渗入而使砂轮很快变钝。因此，更加坚硬的工件材料，更多的操作者会选择更软等级的易碎磨粒砂轮。软等级砂轮的磨料磨粒边钝后会掉下来，暴露出新的磨削颗粒。 下面是几种给定材料的磨料选择 3 O5 T6 Z0 a+ K, |# S1 n   & p$ C$ ?9 L. k, z* b5 W# z2 A◆ 氧化铝或CBN磨料砂轮用于高抗拉强度材料，例如碳钢，合金钢和高速钢。 ◆ 碳化硅或金刚石磨料砂轮用于低抗拉强度的材料，例如铸铁，软青铜和铝，以及硬质合金。 ; t# K  _. ~3 @◆ 金刚石砂轮用于非金属材料，例如高密度陶瓷，碳化硼，碳化钙和硼硅酸玻璃。 按照断裂特性可以分为三种碳化铝磨料： $ A9 q( N  g% p     客户可以有以下更为广泛的选择范围：19A、23A、27A、29A、32A、38A、DA、50A、57A、RA、DRA、87A、93A、PSA、50C、5CRA、3CRA、100A等。 ' \% ^5 Y$ p" @( u, Y0 r- O . J5 d+ x" {; } ◆ 深色、耐用氧化铝（57A）和单晶体氧化铝（32A）用于钢制零件的一般内部磨削。 7 W% y9 \% d# j7 w0 v1 N; ^, K# U' J◆ 白色、易碎氧化铝（38A）非常适合特硬钢的干磨削或轻磨削，因为它的冷却和自修整作用。（当磨削压力增大后易碎磨料会断裂，暴露出锋利的切边） 5 u$ ~$ \. h7 `4 `3 V◆ 粉色氧化铝（25A）磨削特性与38A很相似并且显示出很好的外形保持特性。 另外，53A是黑色氧化铝和白色氧化铝的混合，其特性界于57A 和38A之间。 磨削量，磨削精度和表面光洁度 按常规，粗糙的磨粒用于高磨削率，因为这样的砂轮通常允许大的磨削量。但是，如果工件材料是硬制钢或一些其他很难渗入的合金，则应该使用略微精细的磨料，由于与工件有更多的磨削点，砂轮会更加快速的进行磨削。 2 N8 x8 m* n, W# g$ B ' n0 v/ H  f: h  e2 l6 \为保持尺寸精度，非磨削砂轮是很重要的。非磨削砂轮有相当小的压力，并且在精密加工时是非常重要的影响因素。例如，一个内圆需要0.005英寸到0.008英寸的圆角半径，砂轮磨料尺寸应当为100到150。在光洁度操作中，通常是更好的光洁度需要更加精细的磨料尺寸和冷却磨削砂轮。冷却磨削可以使磨削热产生的变形减小到最少，并且可以快速和一致的生产精密零件。 * r7 e4 [0 N; [0 }6 ^2 H : [- f/ d9 U+ L; m9 G3 e, N3 t接触面积   ?! F- V" r0 ~3 E% y$ b7 D$ S6 S与外圆磨削相比，内圆磨削具有更加大的接触面积。尤其在小孔磨削时，因此需要使用比孔略小的砂轮。与工件的接触面大必须使用相对软等级的砂轮，并具有开式结构以提供充足的磨屑清理空间。 + n+ B( k/ i3 p* m 关于砂轮的尺寸，过大的砂轮会有低压力和变钝的问题。过大尺寸的砂轮还会阻止冷却液，导致磨削区域非常低的磨屑去除。相反，一个砂轮如果太小就不能有效率的工作，因为没有足够大的磨削面积，并且由于工作在过大压力下会过度磨损。通常，当砂轮的尺寸磨损至原有尺寸的70%时就需要更换他们了。 + C( B: f* W5 ^1 `7 u. m 工件和砂轮的转速以及操作因素 工件相对砂轮旋转越快，更大的力会加在砂轮上，两者中软的一者会起作用。相反，当砂轮尺寸增加时，施加在砂轮的力会减小，相对硬的砂轮的起作用。对Bednarski来说，典型的砂轮速度大约在8,500 sfpm,但可分布于4,500 到 12,500 sfpm。 ' R# ^! i- t0 b# X4 p 砂轮转速因素 0 j5 R( G, {6 R# j! M9 o1 z* Z◆ 如果可以的话，保持正确的圆周速度并使用不变的表面速度。 * b5 R% P1 V. r2 a; _* x7 ]) T◆ sfpm = 砂轮 rpm ×砂轮×0.2618 ) Y: W, V) C- u) |; X" `5 y9 B◆ 小的砂轮转速会起到“软作用”，而快的砂轮速度会起到“硬作用” 工件速度的经验法则 # w2 @8 T% M! h5 C, R◆ 工件速度与砂轮速度的比率应当在25:1和65:1之间。 ◆ 对于材料硬度为Rc50或者更小：sfpmwheel = sfpmwork ÷ 30。 ◆ 对于材料硬度为Rc51或者更大：sfpmwheel = sfpmwork ÷ 55。 : W# U* D0 ?4 H5 ~' E$ e' H, C7 R操作因素 & Z: j3 e+ C8 B% h0 V- ? ◆ 对硬度为Rc50或更软的材料来说，横进给率起点为：粗切率使用0.00015 英寸到0.00010英寸的每工件砂轮旋转的去除率。光洁切除率采用0.00005 英寸到0.00003英寸。 / D6 c1 K$ z, c0 u: o◆ 对硬度为Rc51或更高的材料来说，横进给率起点为：粗切率使用0.00010 英寸到0.00005英寸的每工件砂轮旋转的去除率。光洁切除率采用0.00005 英寸到0.00003英寸。 ◆ 震荡率通常为75ipm到125ipm。起点，使用0.2×砂轮宽度× rpmwork 5 h6 I# b1 g5 e9 l 磨削系统刚性 0 L6 N& m2 L+ R1 E% M, p7 W% `5 Z 成功的磨削系统需要刚性，选择合适的砂轮轴或主轴是非常必要的。要确定正确的砂轮轴，加工车间必须考虑砂轮磨损。在允许砂轮磨削工件和被修整的前提下选择最短的。 关于砂轮轴的长度与砂轮轴直径的比率，使用尽可能最短的砂轮轴长度和最大的砂轮轴直径。 ◆ 比率小于3:1会产生可靠的性能和最短的加工时间。 ◆ 比率界于3:1 到 6:1通常作为边界选择。 : F  E1 \/ J! p$ h! N: ]: C◆ 比率大于6:1会导致诸如饶度、锥度、震颤和长的加工时间。   H/ c7 ^2 h- @8 G8 h& D' g7 [ http://img.newmaker.com/nmsc/u/art_img1/20071/2007129465453066.jpg 表格：根据孔的尺寸推荐内圆磨床的砂轮尺寸 ; u( E# D1 |. {: F6 R  q" x孔的直径 (英寸)砂轮直径(孔的尺寸的百分比计算% )

billy_chq

内圆磨削与外圆和表面磨削是完全不同的。由于孔内加工的砂轮的外形，加工车间必须特别注意砂轮和工件的接触面积，更要注意砂轮与工件之间的关系——砂轮速度，工件速度，砂轮轴的刚性和其他操作因素。
$ a' Y' R: Z. y% R5 G5 \$ D
) u) _, @& I! W* Y: @8 u大多数的车间都以为对一个特定的工件来说，选择正确的内圆磨削砂轮只与要磨削的材料有关。然而在很多情况下，这是错误的，Saint-Gobain Abrasives（www.saint-gobain.com）的一位应用工程师Bill Bednarski说。
8 N: Z* c2 T( Q) L/ p
1 m0 L. S* K. N  \) l9 X0 @+ M6 A
试想一家车间使用32A氧化铝砂轮（一种非常锋利的单晶体磨粒）来磨削硬质工具钢，然后用同样规格的砂轮来进行内部磨削操作。就会看到震颤和磨削过热的现象。另外为了保证砂轮正常的工作，操作员在加工一个零件时就必须对砂轮做好几次修整。另一方面，如果车间使用25A砂轮（更加易碎的磨粒等级J级，软两级）来进行内圆磨削就会消除震颤和磨削过热，砂轮修整次数也减少到一个零件一次。

  z& Q- \' [$ \. P* x2 |3 T. \& ?但Bednarski说在为内圆磨削选择磨粒和等级时，除了要磨削材料及其硬度外，还有其他几项因素是车间必须考虑的，磨削去除量，磨削精度和表面光洁度，接触面积，砂轮尺寸，工件速度，砂轮速度和操作因素以及磨削系统的刚性。
6 r6 p: h: k/ t
工件的材料

; A( Y, K1 P5 s0 n* R3 [% F工件材料的硬度等级和应力裂纹主要影响了磨粒的选择，尺寸和砂轮的等级。硬质材料会抵抗磨粒的渗入而使砂轮很快变钝。因此，更加坚硬的工件材料，更多的操作者会选择更软等级的易碎磨粒砂轮。软等级砂轮的磨料磨粒边钝后会掉下来，暴露出新的磨削颗粒。
; _. T* ~: e4 f; Y" k
下面是几种给定材料的磨料选择
  
( x7 `0 b% k: r' }7 d# B◆ 氧化铝或CBN磨料砂轮用于高抗拉强度材料，例如碳钢，合金钢和高速钢。
◆ 碳化硅或金刚石磨料砂轮用于低抗拉强度的材料，例如铸铁，软青铜和铝，以及硬质合金。
◆ 金刚石砂轮用于非金属材料，例如高密度陶瓷，碳化硼，碳化钙和硼硅酸玻璃。

% E- ?) B/ \" ~* J1 `. @. h按照断裂特性可以分为三种碳化铝磨料：
     客户可以有以下更为广泛的选择范围：19A、23A、27A、29A、32A、38A、DA、50A、57A、RA、DRA、87A、93A、PSA、50C、5CRA、3CRA、100A等。


◆ 深色、耐用氧化铝（57A）和单晶体氧化铝（32A）用于钢制零件的一般内部磨削。
) W. p" E! O1 T2 {1 G◆ 白色、易碎氧化铝（38A）非常适合特硬钢的干磨削或轻磨削，因为它的冷却和自修整作用。（当磨削压力增大后易碎磨料会断裂，暴露出锋利的切边）
◆ 粉色氧化铝（25A）磨削特性与38A很相似并且显示出很好的外形保持特性。
) m. }% j- g5 ~0 M# `
. J6 y# y4 p# d) ~3 ~& A) _* f0 a3 o另外，53A是黑色氧化铝和白色氧化铝的混合，其特性界于57A 和38A之间。
/ |( c( i) G" h: b
: N! m2 S3 M5 h' U* i2 T磨削量，磨削精度和表面光洁度
: H# c: F  u' I- [- A
# A# s6 |4 ?* R  f7 }按常规，粗糙的磨粒用于高磨削率，因为这样的砂轮通常允许大的磨削量。但是，如果工件材料是硬制钢或一些其他很难渗入的合金，则应该使用略微精细的磨料，由于与工件有更多的磨削点，砂轮会更加快速的进行磨削。

为保持尺寸精度，非磨削砂轮是很重要的。非磨削砂轮有相当小的压力，并且在精密加工时是非常重要的影响因素。例如，一个内圆需要0.005英寸到0.008英寸的圆角半径，砂轮磨料尺寸应当为100到150。在光洁度操作中，通常是更好的光洁度需要更加精细的磨料尺寸和冷却磨削砂轮。冷却磨削可以使磨削热产生的变形减小到最少，并且可以快速和一致的生产精密零件。

% a& I& n; g3 t& z% K( |! u' M接触面积
0 e( Y' T0 W: i6 h& b9 |8 n( G
与外圆磨削相比，内圆磨削具有更加大的接触面积。尤其在小孔磨削时，因此需要使用比孔略小的砂轮。与工件的接触面大必须使用相对软等级的砂轮，并具有开式结构以提供充足的磨屑清理空间。

关于砂轮的尺寸，过大的砂轮会有低压力和变钝的问题。过大尺寸的砂轮还会阻止冷却液，导致磨削区域非常低的磨屑去除。相反，一个砂轮如果太小就不能有效率的工作，因为没有足够大的磨削面积，并且由于工作在过大压力下会过度磨损。通常，当砂轮的尺寸磨损至原有尺寸的70%时就需要更换他们了。

工件和砂轮的转速以及操作因素
. B* C1 f% X8 T9 j
工件相对砂轮旋转越快，更大的力会加在砂轮上，两者中软的一者会起作用。相反，当砂轮尺寸增加时，施加在砂轮的力会减小，相对硬的砂轮的起作用。对Bednarski来说，典型的砂轮速度大约在8,500 sfpm,但可分布于4,500 到 12,500 sfpm。

6 X4 _! |' T6 z砂轮转速因素
$ J: Y7 n$ H1 n8 n; }, I" x
◆ 如果可以的话，保持正确的圆周速度并使用不变的表面速度。
% E3 K9 U; V6 i  D3 i% _2 |' j◆ sfpm = 砂轮 rpm ×砂轮×0.2618
6 u# B# H2 N8 N◆ 小的砂轮转速会起到“软作用”，而快的砂轮速度会起到“硬作用”
5 ?* B  j1 Y. k1 F% ?+ j* r9 t
工件速度的经验法则
+ N( I/ k# f' ~6 G; ?# }
◆ 工件速度与砂轮速度的比率应当在25:1和65:1之间。
) C4 L5 K/ }; ~◆ 对于材料硬度为Rc50或者更小：sfpmwheel = sfpmwork ÷ 30。
◆ 对于材料硬度为Rc51或者更大：sfpmwheel = sfpmwork ÷ 55。
. R% u" `' R, R! m; c
操作因素

, ?/ m# Y" ^3 R◆ 对硬度为Rc50或更软的材料来说，横进给率起点为：粗切率使用0.00015 英寸到0.00010英寸的每工件砂轮旋转的去除率。光洁切除率采用0.00005 英寸到0.00003英寸。
◆ 对硬度为Rc51或更高的材料来说，横进给率起点为：粗切率使用0.00010 英寸到0.00005英寸的每工件砂轮旋转的去除率。光洁切除率采用0.00005 英寸到0.00003英寸。
5 j/ ?2 h/ `: v& T! U◆ 震荡率通常为75ipm到125ipm。起点，使用0.2×砂轮宽度× rpmwork
; N% Y  b# s. N: A* ^4 e8 |+ E
磨削系统刚性
# |6 I" S. l* ^
成功的磨削系统需要刚性，选择合适的砂轮轴或主轴是非常必要的。要确定正确的砂轮轴，加工车间必须考虑砂轮磨损。在允许砂轮磨削工件和被修整的前提下选择最短的。
关于砂轮轴的长度与砂轮轴直径的比率，使用尽可能最短的砂轮轴长度和最大的砂轮轴直径。

◆ 比率小于3:1会产生可靠的性能和最短的加工时间。
7 ]2 E' \0 l6 j/ x2 d◆ 比率界于3:1 到 6:1通常作为边界选择。
◆ 比率大于6:1会导致诸如饶度、锥度、震颤和长的加工时间。


表格：根据孔的尺寸推荐内圆磨床的砂轮尺寸
孔的直径 (英寸)砂轮直径(孔的尺寸的百分比计算% )

xianglongs31

呵呵!很好的资料!学习了.我用过该公司的砂轮,的确不错,楼主的介绍和分析非常有用!