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。 : R- w) M! F! Z; B( s3 ]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。 7 L# w" E! J6 k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。 * Q# I7 N8 u' @* X! q) B/ Y  e1 M- J 7 e  `1 y( W. a3 q) U工件的材料 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。 2 r# C- ]. e2 d: ~& I* q, Y 4 Q/ K  v8 D( \' Q! k3 }9 X/ Y下面是几种给定材料的磨料选择 ( z: c4 e7 x, J( @- j/ a2 n* D   $ ^5 n2 b. K5 m+ `2 A! r; S◆ 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。 5 M8 A  _% J" t- ^3 O  ^" l; L◆ 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。 0 S5 k  f2 f+ B* {- d( A◆ 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。 2 n! C+ K% C/ Q+ j3 S 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。 - q0 Q. E6 W7 f! N2 l  M" A: P 0 _6 D' l1 H5 ~0 X' `7 D ◆ 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。 ◆ 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。 7 P- T. L8 Y- }4 U+ a7 g1 G. u 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。 " m7 f( z( I+ f' t 3 N4 a- X/ b% n* m磨削量，磨削精度和表面光洁度 : l% G4 r" Y- j/ c& s7 i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。 1 _- j9 g$ v" z. w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。 & w2 `) E  c, }& V+ i* Z7 Q - ]! b/ C3 ~( ]7 p! `& H接触面积 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。 * F$ @% u) o& l" @+ Z ( |6 |! x: `- [+ z工件和砂轮的转速以及操作因素 3 u& t2 u  M( l/ G 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。 ; `5 @& ]( }$ W" F砂轮转速因素 ◆ 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。 6 @6 h5 W: X3 Y$ Z) C◆ sfpm = 砂轮 rpm ×砂轮×0.2618 8 t/ U+ Z" y+ d( ~" w◆ 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 7 R9 m3 s+ c  w◆ 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。 9 p- F& V, m7 u◆ 对于材料硬度为Rc51或者更大：sfpmwheel = sfpmwork ÷ 55。 操作因素 + r. e# {3 \7 t% i& v& `' B' ` ◆ 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。 ; w0 G5 `+ r# e2 t5 o9 a" P' j+ S◆ 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 ' u3 A, l; A# e  u3 m# Z( w磨削系统刚性 6 H/ p; {+ ]- s5 f* X: [9 M/ H& j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。 " P( Y; ?& ^  r◆ 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。 - Y! K! C: X* r: j5 H9 O( {0 V◆ 比率大于6:1会导致诸如饶度、锥度、震颤和长的加工时间。 / M- u& G$ I/ D5 Q* s 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 ) r; P# a; E$ `) d0 p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。

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。

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8 X* @; g: x4 D; I8 ^) L  _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。
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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。

4 B( V- e8 s: V" H! `: @0 w工件的材料

% e3 y* E3 s6 P5 A* Q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。
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下面是几种给定材料的磨料选择
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◆ 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。
' M% J( m! S& K" m) Y6 S( j◆ 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。
. N( C' _5 `8 R. Y& s◆ 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。
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' ?3 [) n- e4 ^5 P" |4 }: e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。


. [' y0 W0 B7 k' `* A0 h4 p◆ 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。
◆ 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）
8 K4 k8 {4 U  G6 Q9 i◆ 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。

  @- A$ @0 ~, m$ X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。
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1 z9 `/ Y1 o1 \磨削量，磨削精度和表面光洁度
+ S9 c/ J$ |$ O; f$ R  h
. e3 n8 c: O* T7 Z% x  \# ^1 p$ v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。

0 B/ n# G9 Q5 M3 n: J# C8 N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。

8 r4 i" |& o4 a接触面积
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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。
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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。

* y4 h, [3 Q# O5 G9 Q1 |工件和砂轮的转速以及操作因素
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  z" w6 d. a3 B# X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。
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% q4 T: R0 y9 g砂轮转速因素
& C" ^" K; y; I; |' Y
5 B% z: L* C6 m  B; Y# k- |8 C; v◆ 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。
◆ sfpm = 砂轮 rpm ×砂轮×0.2618
◆ 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
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◆ 工件速度与砂轮速度的比率应当在25:1和65:1之间。
% T( N$ L0 w, _; |◆ 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。
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5 }' P) y0 S- |4 J8 D% C$ F- U7 ]操作因素
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+ z7 S7 B6 R3 E9 w: n: g2 `. {◆ 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。
/ b8 X' o4 }0 E◆ 震荡率通常为75ipm到125ipm。起点，使用0.2×砂轮宽度× rpmwork

0 Y' A. g+ m3 _+ S* }1 s# o1 G5 m磨削系统刚性

7 W4 c& E, M- S; @) J+ _5 v. e2 }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。
9 n# t: @- x) Y* v% [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。
0 B" z& D, O: P* y◆ 比率大于6:1会导致诸如饶度、锥度、震颤和长的加工时间。
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表格：根据孔的尺寸推荐内圆磨床的砂轮尺寸
$ C5 w, f1 O% X# v+ Z$ w8 ?5 R- \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!