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。 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。 ) v& O7 j5 J1 d; W! w: `, S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。 ! ^0 N" q! l7 I+ w, Y* [' r 工件的材料 6 O7 q; J! W9 T1 q2 {! L5 g 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。 9 a- `0 W8 g( t1 ~: S% F - n6 H; E+ N/ U3 ^1 ]" a) A! p+ r" H下面是几种给定材料的磨料选择 6 Q  Z2 Q, F6 [% C   ( J8 M; q8 i6 I; {  ?6 n# ]+ d8 w◆ 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。 2 c4 V( c$ p6 s, z, I6 f◆ 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。 9 {, F5 |7 }8 F8 m5 A: |, o按照断裂特性可以分为三种碳化铝磨料： 7 w, {3 y: u5 Y; }     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。 ; T# ~* Z' ^% @- u0 ~◆ 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） 2 q3 u5 x+ p3 ~7 D! h+ f+ E◆ 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。 , N" R% k4 ~. {3 P3 R" Y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。 7 b( d3 S8 U+ I + @# E' M2 y7 v: |! d磨削量，磨削精度和表面光洁度 " G( C% `1 n# S& u5 s& A5 Q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。 . i3 G) N/ _+ ~. G" f8 ?% 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。 " W+ U" W9 c: I1 u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。 0 a6 w9 x" o% H, n: \ * r$ r- U# a- |9 i% ~- X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。 # N1 B! O2 F0 W' a工件和砂轮的转速以及操作因素 4 a6 g( Z; T, @: ^7 T* ?/ Q) o: A' K: ? , b! m6 _+ G; t) ~6 J+ 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。 1 G6 f; Q( J* `( K# c$ e8 O 砂轮转速因素 0 r0 Q4 K  c: h' M1 K ◆ 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” , P8 a# @8 {2 Z: ~' A$ u% H工件速度的经验法则 6 a( V/ Z/ ^% U- m& \  \) E6 l - e9 n+ p; s8 X" O: ?. E◆ 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。 : Z9 m$ G2 H  x$ U: u+ a9 U/ P' x 操作因素 4 f  I6 i3 Z. t5 k◆ 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。 ◆ 震荡率通常为75ipm到125ipm。起点，使用0.2×砂轮宽度× rpmwork ) g6 ^, }/ Y4 r磨削系统刚性 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。 / s9 f9 x" D* P- R7 R8 n/ ]) J ◆ 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。 & S6 Y# k: _7 q9 x7 x6 z* u/ 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。 http://img.newmaker.com/nmsc/u/art_img1/20071/2007129465453066.jpg 9 `1 A5 T- |' ^* v6 L# R7 _表格：根据孔的尺寸推荐内圆磨床的砂轮尺寸 0 q" D. l. U+ S# V. i孔的直径 (英寸)砂轮直径(孔的尺寸的百分比计算% )

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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。
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2 }5 e$ a$ Z4 W  B% ]( N6 s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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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。

; B# Q2 [- k: P8 T; r; 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。
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( C1 X( l9 T* W/ S" X工件的材料

& x9 V; I$ N& [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。
: |  A9 @; r+ R6 a: J1 \- t$ ^◆ 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。
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按照断裂特性可以分为三种碳化铝磨料：
6 Q6 A( a+ W6 d     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。
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3 z/ C6 g. C' g2 Y/ e9 }% T◆ 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。
' Y; M1 B! g; ^7 H3 Q; s◆ 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。

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

. `" @/ h& `" a' W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。
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( N4 e4 U* f4 q6 q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。
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! l: m8 X3 Z, Q5 B# s3 x接触面积
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0 ~7 m& N* P7 o! J, a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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$ ]* D) s: E# {. I. K( U( d2 r, 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。

" a7 l7 ^+ F7 G3 h# d* g! u工件和砂轮的转速以及操作因素

1 }. R. W4 G2 d. w! d  c9 ?. E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。

0 C0 Y4 M. g, K/ `砂轮转速因素
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◆ 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。
+ o: p' V) m1 A1 f9 X( Z◆ sfpm = 砂轮 rpm ×砂轮×0.2618
7 ]8 ]. S5 r* x9 N, E8 l' 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”

工件速度的经验法则
9 A+ D, ?# N* ?0 a/ Z# o5 x4 _( {
* M5 P( T+ m  E6 X◆ 工件速度与砂轮速度的比率应当在25:1和65:1之间。
# Z# o# e2 }( f' |- `◆ 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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6 A* Q/ m4 f6 V6 S8 q6 x操作因素
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+ @; O0 j8 s) n( Q# j9 ?$ O6 E$ Q◆ 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。
: Z! R4 f6 ^1 L; h◆ 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。
' B* Q3 A% P. O" {, v+ d◆ 震荡率通常为75ipm到125ipm。起点，使用0.2×砂轮宽度× rpmwork

磨削系统刚性

/ u: I' @" }0 [' c2 W. q# y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。
/ M; }7 v6 O. _9 M; \3 s# l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。

( h: j! z4 J8 H/ i◆ 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。
$ D3 R0 w  Y) D* ^6 _/ p  Z◆ 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
6 Y2 w, L6 ~5 X* l( t* k6 Q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!