磨工培训课件.doc

磨工培训资料

编制：卫 丽
审核：焦 丽

工艺研究院机加室

目 录
一、 磨削加工基本知识
1.1、 磨床的概况
1.2、 磨削力和磨削热
1.3、 磨削液
1.4、 磨床夹具
1.5、 磨床的日常保养和维护
二、 磨工的安全操作规程
三、 磨削加工技能知识
3.1、 磨床主要参数
3.2、 磨削参数的选择
3.3、 常用量具
四、 外圆磨削
4.1、 外圆磨削方法
4.2、 工件的装夹
4.3、 外圆磨削砂轮
4.4、 外圆的测量
4.5、 外圆磨削常见的缺陷与消除方法
训练1：磨外圆
五、 内圆磨削
5.1、 内圆磨削方法
5.2、 工件的装夹
5.3、 内圆磨削砂轮
5.4、 内孔的测量
5.5、 内圆磨削常见的缺陷和消除方法
六、 平面磨削
6.1、 平面磨削的方法
6.2、 电磁吸盘的使用
6.3、 砂轮的选择
6.4、 平面的精度检验
6.5、 平面磨削常见的缺陷和消除措施
七、 珩磨
7.1、 珩磨加工特点和应用范围
7.2、 珩磨头
7.3、 珩磨夹具和珩磨液

一、磨削加工基本知识
1.1磨床的概况
磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工，如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。
磨床能加工硬度较高的材料，如淬（cui）
硬钢、硬质合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削，如强力磨削等。
磨削加工的应用范围非常广泛，可以加工内、外圆柱面、内、外圆锥面、平面、成形面和组合面等，如图1-1所示。目前磨削主要用于对工件进行精加工，经过淬火的工件及其它高硬度的特殊材料，几乎只能用磨削来进行加工。
图1-1 几种常见的磨削

1.1.1常用磨床的分类
随着高精度、高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造工艺的发展，磨床的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。磨床是各类金属切削机床中品种最多的一类。
（1）外圆磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圆柱形和圆锥形外表面的磨床。
（2）内圆磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圆柱形和圆锥形内表面的磨床。
（3）座标磨床：具有精密座标定位装置的内圆磨床。
（4）无心磨床：工件采用无心夹持，一般支承在导轮和托架之间，由导轮驱动工件旋转，主要用于磨削圆柱形表面的磨床。
（5）平面磨床：主要用于磨削工件平面的磨床。
（6）砂带磨床：用快速运动的砂带进行磨削的磨床。
（7）珩磨机：用于珩磨工件各种表面的磨床。
（8）研磨机：用于研磨工件平面或圆柱形内，外表面的磨床。
（9）导轨磨床：主要用于磨削机床导轨面的磨床。
（10）工具磨床：用于磨削工具的磨床。
（11）多用磨床：用于磨削圆柱、圆锥形内、外表面或平面，并能用随动装置及附件磨削多种工件的磨床。
（12）专用磨床：从事对某类零件进行磨削的专用机床。按其加工对象又可分为：花键轴磨床、曲轴磨床、凸轮磨床、齿轮磨床、螺纹磨床、曲线磨床等。
1.1.2磨床的型号
以M1432A为例，其型号的含义如下：

1.1.3磨床主要结构和结构原理
磨床的主要结构如下图所示：

（1）床身：床身1是磨床的基础支承件，在它的上面装有砂轮架4、工作台8、头架2、尾座5及滑鞍等部件，使这些部件在工作时保持准确的相对位置，床身内部用作液压油的油池。
（2）头架：头架2用于安装及夹持工件，并带动工件旋转，头架在水平面内可按逆时针方向转90°。
（3）内圆磨具：内圆磨具3用于支承磨内孔的砂轮主轴，内圆磨具主轴由单独的电动机驱动。
（4）砂轮架：砂轮架4用于支承并转动高速旋转的砂轮主轴。砂轮架装在滑鞍6上，当需磨削短圆锥面时，砂轮可以在水平面内调整至一定角度位置（±30°）。
（5）尾座：尾座5和头架2的顶尖一起支承工件。
（6）滑鞍和手轮：手轮7，可以使横向进给机构带动滑鞍6及其上的砂轮作横向进给运动。
（7）工作台：工作台8由上下两层组成。上工作台可绕下工作台的水平面内回转一个角度（±10°），用以磨削锥度不大的长圆锥面。上工作台上的上面装有头架2和尾座5，它们可随着工作台一起，沿床身导轨作纵向往复运动。
1.2磨削力和磨削热
在磨削过程中磨粒与工件接触情况见图1-2.切削的形成过程大致分为三个阶段：
图1-2 磨削中磨粒与工件接触状况

第Ⅰ阶段：磨粒与工件开始接触，磨粒未切入工件而仅在表面产生摩擦，工件表层产生热应力。此阶段称为弹性变形阶段。
第Ⅱ阶段：由于磨粒切入量增加，磨粒逐渐切入工件，使该部分材料向两旁隆起，工件表面形成刻痕。此时，除磨粒与工件之间摩擦外，更重要的是材料内部产生摩擦、弹性变形所产生的应力。此阶段影响工件表面粗糙度及表面烧伤、裂纹等缺陷。此阶段称为刻划阶段。
第Ⅲ阶段：此时磨粒已切入一定深度，法向切削力增至一定程度后，被切处也已达到一定温度，此部分材料沿剪切面滑移而形成切屑流出，在工件表层产生热应力和变形应力。此阶段称为切削阶段。
在磨削过程中，一些在表面凸出且锋利的磨粒，在挤压摩擦作用下，切下一定厚度的金属；而较钝的磨粒仅在表面起刻划作用；凸出低而钝化的磨粒，或两相邻磨粒中靠后的磨粒只产生摩擦作用。磨粒切下的切削非常细小（重负荷磨削除外），一般为带状切屑、碎片状切屑和熔融的球状切屑。
（一） 磨削力和磨削功率
磨削时砂轮和工件发生摩擦和切削变形，在砂轮和工件上分别作用着大小相等方向相反的作用力，称为磨削力。
在一般外圆磨削时，磨削力可以分解为互相垂直的三个力：Ft为切向磨削力（砂轮旋转圆周切线方向）；Fn为法向磨削力（砂轮和工件接触面的法线方向，又称径向分力）；Fa为轴向磨削力（纵向进给方向）。如图1-3：
图1-3磨削力

磨削功率Pm。磨削功率是磨削动力参数设计或验算的基础。由于砂轮速度高，功率消耗大，必要时要进行验算。主运动所消耗的功率为：

（二） 磨削热和磨削温度
磨削时由于切削速度高、切削厚度小、磨粒不锋利，所以切削时消耗功率很大，约为车、铣削的10~20倍，其所消耗的能量大部分转变为热能。但是，由于磨削速度高，热量来不及传入工件深处，而瞬间积聚在工件的表面，而表层以下（约1mm处）温度只有几十度，产生很大的温度阶梯；从而使加工表面产生烧伤和热变形，影响加工表面质量与加工精度。
为了降低磨削温度，应合理选择磨削用量，减小磨削深度，适当降低磨削速度及增加工件转速来减少工件表面烧伤和裂纹；正确选用砂轮，选择较粗磨粒，降低砂轮硬度和及时修整砂轮，必要时采用大气孔砂轮；正确选用切削液，加大压力和流量，并注意浇注方法，来提高冷却润滑效果。
1.3切削液
磨削液主要用来降低磨削温度，改善加工表面质量，提高磨削效率，延长砂轮使用寿命。从提高磨削效果来看，磨削液应满足四点要求：（1）冷却作用；（2）润滑作用；（3）清洗作用；（4）防锈作用。
磨削液通常分为油基切削液和水基切削液两大类。油基液中有非活性油性液和活性油性液，水溶性液又分为乳化液与合成液。各类磨削液性能比较参考表1-1：
表1-1 各类磨削液性能比较

磨削时，磨削液往往不易进入磨削区，如图1-4所示，其主要原因有：
图1-4 磨削区气流情况

（1）砂轮旋转时，在砂轮周边也随同产生回转气流。vs越大，气流的影响也越大。
（2）砂轮端面气孔中的空气，由于离心力作用，由中心流向砂轮圆周圆角附件。气孔越大，转速越高，影响也越大。
（3）砂轮罩的影响：有罩与去罩相比，气流动压力平均增加50%左右。
1.4磨床夹具
1.4.1 磨床通用夹具
一、顶尖和夹头
顶尖和夹头通常配套使用，其用途十分广泛，是用于磨削各种轴类零件时最常用且精度较高的装夹方法。顶尖有高速钢顶尖和镶硬质合金顶尖，前者常用于一般硬度的工件，后者常用于淬火后的工件。在单件生产时，夹头一般选用商品鸡心夹头，在批量生产中，往往根据工件被夹持部位的尺寸设计成专用夹头，这样使用起来更快捷。在工件被夹持部位是花键时，这种专用夹头的内孔设计成花键孔以直接拨动工件（见图1-5）。
图1-5 专用夹头

二、心轴
常用于在外圆磨床或万能磨床上磨削以孔或孔与端面为基准的盘类或套筒类工件的外圆及端面，以保证工件外圆与内孔的同轴度及与端面的垂直度的要求。心轴两端的中心孔锥面上应等分开出3条油槽，锥面须经研磨。
（1）锥度心轴
心轴的锥度一般为0.01-0.03mm（100mm），视被磨削工件的精度要求而定。心轴外圆与工件内孔的配合程度以能克服磨削力为宜，不宜过紧而使工件变形。当工件的内孔公差带较宽时，心轴可做成几根为1组，供选配使用。心轴的外圆对中心孔的跳动允差一般取为0.003-0.01mm。也视被磨削工件的精度需要而定。心轴的材料一般为低碳合金钢，热处理渗碳淬火。这种心轴通常用于单件或小批量生产（见图1-6）。
图1-6 锥度心轴

对于较大批量的生产，应对孔的实际尺寸测量后进行分组，分批加工，以保证工件在心轴上的位置相对稳定在一定的范围内，避免出现左右窜动太大，超出已调整好的工作台行程。
（2）胀胎心轴
锥度胀胎心轴。锥度胀胎心轴在批量生产中广泛使用。利用心轴上的锥度使可胀套1受螺母2和压板3的轴向力后向径向胀出而胀紧工件（见图1-7）。
图1-7 锥度胀胎心轴

对于内孔较长的工件可采用两端锥度的胀套心轴，其两端的胀紧力均匀。工件装在心轴上靠紧心轴端面A后再夹紧，压圈3和心轴5无间隙滑动配合，圆柱销1用来限制可胀套2的转动（见图1-8a）。
图1-8a 两端锥度胀胎心轴

对于直径较大的薄壁套筒类工件，可采用把胀套设计成胀鼓的胀鼓心轴。它利用锥度心轴1上的1：50的锥度将可胀鼓2胀开而胀紧工件。装工件时先将工件套在可胀鼓上并靠紧端面，然后与可胀鼓一起套装在锥度心轴上（见图1-8b）。
图1-8b 胀鼓心轴

液压胀胎心轴。在其内腔灌满凡士林油，当旋进螺杆3时，油料受压力而将胀套2外胀，胀套中间有一条筋a两侧的薄壁部位均匀的外胀，胀紧工件。本体1和胀套2的配合采用H7/k6，利用温差装配，胀套2留有精磨余量0.一五-0.2mm，待装配后磨到尺寸（见图1-9）。
图1-9 液压胀胎心轴

三、 中心孔柱塞
两端空心的轴类工件，装上中心柱塞后用顶尖装夹进行磨削加工。
（1）中心孔柱塞有带肩和不带肩的两种（见图1-10）。
图1-10 中心孔柱塞

（2）可胀式中心孔柱塞与胀胎心轴相似，常用于套筒类或两端内孔直径较大的轴类工件（见图1-11）。
图1-11 可胀式中心孔柱塞

四、磁力吸盘和磁力过渡垫块
磁力吸盘和磁力过渡垫块是磨床常用夹具，特别在平面磨床上使用更为广泛。
磁力吸盘按外形可分为圆形和矩形两类；按磁力源可分为电磁和永久磁两类；按用途可分为通用、专用、正弦和多功能四种。1）通用圆形电磁吸盘用于外圆和万能磨床。圆台平面磨床多为圆形电磁吸盘。2）通用矩形电磁吸盘常为矩台平面磨床的工作台。3）正弦永磁吸盘常用于矩台平面磨床。吸盘底部由正弦规组成。
磁力过渡块的作用是将磁力吸盘的磁力线N极引向过渡块，再经过放在过渡块上（或贴靠过渡块）的工件及过渡块，使磁力线回到吸盘的S极，形成一个磁力回路将工件吸住。为满足各种形状的工件需要，磁力过渡块还可以设计成各种形状以满足工件的需要。磁力过渡块扩大了磁力吸盘的使用范围。
五、磨直角用夹具、直角块和多角形块
（1）磨直角用夹具（见图1-12）和直角块（见图1-一三）都是在矩台平面磨床上使用的。磨直角用夹具本体1四周各面之间对H、K面均保持垂直度为90°±30’’的精度要求，可用任一面为基准来磨削工件的直角。
图1-12 磨直角用夹具

图1-一三 直角块

（2）常用的多角形块有六角形块和八角形块等。多角形块可用于夹紧工件磨削其多角或进行分度磨削。使用时通常在磁力工作台上安装一条定位块，使其与工作台运动方向平行，使用前先用砂轮修磨出基准面。多角形块夹紧工件后贴靠定位块的基准面（见图1-14）。
图1-14 六角形块

1.4.2磨床专用夹具
磨床专用夹具包括圆柱齿轮磨孔夹具、圆锥齿轮磨内孔及端面夹具、齿轮轴磨内孔夹具和圆形电磁无心磨削夹具等。对于齿轮的磨孔，在进行批量的生产中，就会需要采用此类专用的夹具。
1.5磨床的日常保养和维护
机床的保养是一项非常重要的工作，做好机床的保养工作，可使机床保持完好的工作状态，并减少机床的使用费用。
（1）磨床要有专人负责保养和使用，定期检修，确保机床处于良好状态。
1、作业完毕，机件各处，尤其是滑动部位，应擦试干净后上油。
2、清除磨床各部位的研磨屑。
3、对于必要的部位，上防锈。
使用以上磨床保养注意事项
1、研磨前，请校正砂轮平衡。
2、必须依工件的材质、硬度慎选砂轮。
3、主轴端与砂轮凸缘应涂上薄油膜以防生锈。
4、请注意主轴旋转方向。
5、禁止使用空气枪清洁工作物及机器。
6、请注意钢索是否松动，确实调整。
7、请注意油窗的油路是否顺畅。
8、油槽内的油每3-6个月换一次 (初期宜1-2个月换油一次) 。
9、油量调整螺丝调整至适当。
10、吸尘箱，过滤钢，请每周清洁一次。
11、吸力弱时请检查吸尘管是否有粉屑堵塞。
12、必须保持吸尘管道清洁，否则会引起燃烧。
（2）磨床吸盘的保养
永久磁性吸盘或电磁吸盘的盘面为工作物研磨精度能否求出的基础，应妥为维护、保养。如果工作物精度变差或盘面有所损伤，盘面必须再研磨，盘面精度合乎要求，才能确保工作物之精度。
（3）磨床润滑系统的保养
润滑油最初使用一个月便进行更换，以后每3-6个月更换一次，油槽下方有泄油栓可用。并请注意，换油时，将油槽的内部及过滤器一并清洗。
二、磨工的安全操作规程
（1）磨削工件时，应先开动机床，根据室温的不同，空转的时间一般不少于5分钟，然后进行磨削加工。
（2）在磨削过程中，不得中途停车，要停车时，必须先停止进给退出砂轮。
（3）砂轮使用一段时间后，如发现工件产生多棱形振痕，应拆下砂轮重新校平衡后再使用。
（4）在磨削细长轴时，不应使用切入法磨削。
（5）在平面磨床上磨削薄片工件时，应多次翻面磨削。
（6）由干磨转湿磨或由湿磨转干磨时，砂轮应空转2分钟左右，以散热和除去水分。
（7）磨深孔时，磨杆刚性要好，砂轮转速要适当降低。
（8）磨锥面时，要先调好工作台的转角；在磨削过程中要经常用锥度量规检查。
（9）在精磨结束前，应无进给量的多次走刀至无火花为止。

三、磨削加工技能知识
3.1磨床主要参数
公司现有的磨床设备有B2-045、ME一三32A、MM1420、M一三1W等多种型号，还有一台珩磨机。其主要参数见表3.1和表3.2。
表3.1 磨床主要参数表
磨床名称
磨床主要参数
外圆磨削直径(mm)
最大安装长度（mm）
中心高（mm）
顶尖距（mm）
顶尖间工件最大重量（kg）
用中心架
不用中心架
B2-045×2000
30～一八0
30～ 500
2000
270
2000
1000
ME一三32A
一五～一五0
一五～320
一五00
一八0
一五00

MM1420
200
500

M一三1W
3一五
1000

MQ一三50a
25-200
25-500
3000
270
3000
1000
H169
50-350
50-500
8000
300
8400
3000
2MT6027
270
270

270
8
M7一三0
（平面磨）
工作台面尺寸1000×300
工件最大尺寸1000×300×400
工作台中纵向行程200-1175。磨头横向行程350，垂直行程400
M1450A
500
2000

表3.2 珩磨机主要参数表
单位：mm
珩磨孔直径
主轴行程
最大加工零件长度
工作台的工作面积
工作台行程
一五0-500
75-1750
1650
1000×1000
800
3.2 磨削参数的选择
（1）外圆磨削：根据支架工件情况，统一按表3.3标准执行：
表3.3 外圆磨削参数
磨削直径
砂轮宽度
轴向进给量
径向进给量
转速
设备型号
ф45~ф69
B=63
粗:faB=0.5B
精:faB=0.4B
粗fr=0.01一八
精fr=0.0039
n=74
ME一三32A
ф70~ф90
B=63
粗fr=0.0126
精fr=0.0036
n=74
ф91~ф104
B=75
粗:faB=0.5B
精:faB=0.4B
粗fr=0.0一三2
精fr=0.0036
n=67
MQ一三50a
B2-045
ф105-Φ一三9
B=75
n=48
ф140~ф169
B=75
粗fr=0.0144
精fr=0.0039
n=48
ф170~ф239
B=75
粗fr=0.0144
精fr=0.0041
n=34
≥ф240
B=75
粗fr=0.0144
精fr=0.0042
n=17
注：MM1420外圆磨床 B=40
（2）平面磨削：M 7一三0平面磨床 B=40 fr=0.016 v=0.17m/s
（3）珩磨机切削用量按表3.4标准执行：
表3.4 珩磨机切削参数
参数
ф140-ф200
ф200以上
ap
0.01-0.02
0.02-0.03
珩磨头往复一次时间（S）
粗 2L/0.一八，精 2L/0.2；L=0.一三+缸筒长/1000（m）
珩磨头往复运动速度v（m/s）
粗珩：0.一八（当缸径>250为0.一五） 精珩：0.2
n
25-50
注：M4250珩磨机的转速等级 25、35、50、75、100、一五0。

3.3常用量具
一、卡尺
磨削加工测量常用的卡尺主要有游标卡尺、带表卡尺和电子数显卡尺等。
（1）游标卡尺
游标卡尺主要用来测量工件的外径、内径、长度、深度和宽度等，其测量精度有0.1mm、0.05mm、0.02mm等，测量长度最大至1000mm。
深度游标卡尺是游标卡尺的一种，用来测量孔的深度，槽的宽度，实体不同表面的高度差等，其测量精度有0.1mm、0.05mm、0.02mm等，测量深度最大至500mm。
（2）带表卡尺
带表卡尺是通过机械传动系统将两测量爪相对移动转变为指示指针的回转运动，并借助尺身刻度和指示表，对两测量爪相对移动所分隔的距离进行读数的一种长度测量工具。其测量精度为0.01mm、0.02mm、0.05mm，测量范围可至300mm。
二、千分尺
（1）外径千分尺
外径千分尺是利用螺旋副原理，对弧形尺架上两测量面间分隔的距离进行读数的通用长度测量工具，其测量精度为0.01mm，规格有：0-25mm、25-50mm、50-75mm、75-100mm等，每隔25mm为一种规格，最大测量外径为1000mm。
（2）三爪内径千分尺
三爪内径千分尺是通过旋转塔形阿基米德螺旋体将三个测量爪沿半径方向推出，使其与内孔接触，利用螺旋副原理对内孔尺寸进行读数的测量工具。其测量精度为0.01mm或0.005mm，测量范围为φ6-φ100mm。
三、指示表
（1）百分表
百分表是一种长度测量工具，用来测量零件的形状偏差和位置偏差，磨削时也用来作调整零件用。其分度值为0.01mm。测量范围为0-3mm、0-5mm和0-10mm。
（2）内径百分表
内径百分表的分度值为0.01m，测量范围6-10mm、10-一八mm、一八-35mm、35-50mm、50-100mm、100-160mm等。使用内径百分表首先要进行“零位调整”，然后进行内径的测量。
（3）杠杆百分表
杠杆百分表是把杠杆测头的位移，通过机械传动系统，转变为指针在表盘上的角位移，沿表盘圆周有均匀的刻度。测量精度为0.01mm，测量范围是0-0.8mm。
四、游标万能角度尺
游标万能角度尺是利用游标对两测量面相对移动所分隔的角度进行读数的通用角度测量工具。其游标读数值为2’和5’，测量范围是0°-320°、0°-360°。

四、外圆磨削
外圆磨削的对象主要是各种圆柱体、圆锥体、带肩台阶轴、环形工件以及旋转曲面。外圆磨削的尺寸精度可达IT6~IT7极，表面粗糙度一般可达到0.2~0.8μm。磨削时一般根据工件的形状、尺寸、磨削余量、磨削要求以及工件的刚性来选择合适的磨削方法。
4.1 外圆磨削方法
工件的外圆一般在普通外圆磨床或万能外圆磨床上磨削。外圆磨削一般有纵磨、横磨和深磨三种方式。
一、纵磨法
如图4-1所示，纵磨法磨削外圆时，砂轮的高速旋转为主运动no，工件作圆周进给运动的同时，还随工作台作纵向往复运动，实现沿工件轴向进给fa。每单次行程或每往复行程终了时，砂轮作周期性的横向移动，实现沿工件径向的进给fr，从而逐渐磨去工件径向的全部余量。磨削到尺寸后，进行无横向进给的光磨过程，直至火花消失为止。砂轮在工件作往返运动时，超越工件两端的长度一般取1/3~1/2B（B为砂轮的宽度）。
由于纵磨法每次的径向进给量fr少，磨削力小，散热条件好，充分提高了工件的磨削精度和表面质量，能满足较高的加工质量要求，
但磨削效率较低。纵磨法磨削外圆适合磨削较大的工件，是单件、小批量生产的常用方法。
图4-1 纵磨法

纵磨法的特点如表4.1所示。
表4.1 纵磨法的特点
磨削表面特征
砂轮工作表面
简图
砂轮运动
工件运动
特点
光滑外圆面
1

1.旋转
2.横进量
1.旋转
2.纵向往复
磨削时，砂轮左（或右）端面边角担负切除工件的大部分余量，其他部分只担负减小工件表面粗糙度的作用。磨削深度小，工件余量需多次走刀切除，故机动时间长，生产效率低
带端面及退刀槽的外圆面
1、2

1.旋转
2.横进量
1.旋转
2.纵向往复，在端面处停靠
带圆角及端面的外圆面
1、2、3

1.旋转
2.横进量
1.旋转
2.纵向往复，在端面处停靠
二、横磨法
如图4-2所示，采用横磨法磨削外圆时，砂轮宽度比工件的磨削宽度大，工件不需作纵向（工件轴向）进给运动，砂轮以缓慢的速度连续地或断续地沿作横向进给运动，实现对工件的径向进给fr，直至磨削达到尺寸要求。
图4-2 横磨法

其特点是：充分发挥了砂轮的切削能力，磨削效率高，同时也适用于成形磨削。然而，在磨削过程中砂轮与工件接触面积大，使得磨削力增大，工件易发生变形和烧伤。另外，砂轮形状误差直接影响工件几何形状精度，磨削精度较低，表面粗糙度值较大。因而必须使用功率大，刚性好的磨床，磨削的同时必须给予充分的切削液以达到降温的目的。
使用横磨法，要求工艺系统刚性要好，工件宜短不宜长。短阶梯轴轴颈的精磨工序，通常采用这种磨削方法。
横磨法的特点如表4.2所示。
表4.2 横磨法的特点
磨削表面特征
砂轮工作表面
简图
砂轮运动
工件运动
特点
备注
光滑短外圆面
1

1.旋转
2.横进量
1.旋转
（1）磨削时，砂轮工作面磨粒负荷基本一致，且在一次磨削循环中，可分粗、精、光磨，效率较高
（2）由于无纵向进给，故磨粒在工件上留下重复磨痕，粗糙度值较大，一般为Ra=0.32~0.16μm

带端面的短外圆面
1、2

1.旋转
2.横进量
1.旋转
2.纵向往复，在端面处停靠

带端面的短外圆面
1、2

1.旋转
2.横进量
1.旋转
α为10°、一五°、26°、30°、45°等
三、深磨法
如图4-3所示，深磨法是一种比较先进的方法，生产率高，磨削余量一般为0.1~0.35mm．用这种方法可一次走刀将整个余量磨完。磨削时，进给量较小，一般取纵进给量为1~2 mm／r, 约为“纵磨法”的一五%，加工工时约为纵磨法的30~75%。
图4-3 深磨法

深磨法的特点如表4.3所示。
表4.3 深磨法的特点
磨削表面特征
砂轮工作表面
简图
砂轮运动
工件运动
特点
备注
光滑外圆面
1、2

1.旋转
2.横进量
1.旋转
2.纵向往复
(1)以较小的纵向进给量在一次纵磨中磨去工件全部余量，粗、精磨一次完成，生产率高
(2)砂轮修成阶梯状，阶梯数与台阶深度按工件长度和磨削余量确定，一般一个台阶深度在0.3mm左右
(3)使用于大批量生产
(4)要求磨床功率大和刚度好
砂轮主偏角α=1.5°~5°，ap=0.3mm
光滑外圆面
1、2、3

1.旋转
2.横进量
1.旋转
2.纵向往复
ap=0.5mm
4.2 工件的装夹
在磨床上磨削工件，工件的装夹十分重要。工件的装夹包括定位和夹紧两个部分。工件定位要正确，夹紧要可靠有效，否则会影响加工精度以及操作的安全。生产中工件一般用两顶尖装夹，但有时根据工件的形状和磨削要求也用卡盘装夹。
一、用两顶尖装夹工件
用两顶尖装夹工件是一种常用的装夹方法（见图4-4），工件两端中心孔的锥面分别支撑在两顶尖（5和8）的锥面上，形成工件外圆的轴线定位，夹紧来自尾座顶尖8的顶紧力，头架1上的拔盘2和拔杆3带动夹头4和工件7旋转。磨床采用的顶尖都是固定在头架和尾座上的锥孔内的，是不旋转的。因此只要工件中心孔和顶尖的形状和位置正确，装夹合理，可以使工件的旋转轴线始终保持不变，从而获得很高的圆度和同轴度。
图4-4 两顶尖装夹工件

两顶尖装夹工件的特点是：定位精度高，装卸工件方便、迅速。
（1）夹头
夹头是起带动工件旋转的作用，常用的几种夹头如图4-5所示。其中，环形夹头（见图4-5a）和鸡心夹头（见图4-5b和4-5c）都是用一个螺钉直接夹紧工件，使用方便，制造简单，但夹紧力小，适用于中、小型工件的装夹。方形夹头（见图4-5d）用两个螺钉对合夹紧，夹紧力大，用于较大工件的装夹。自动夹头（见图4-5e）由偏心杆自动加紧。当工件端面有槽时，工件可由专用拔销直接传动。
图4-5 夹头

（2）顶尖
顶尖用来装夹工件，确定工件的回转轴线，承受工件的重力和磨削时的磨削力。
顶尖由头部、颈部、柄部组成。顶尖的头部为60°圆锥体，与工件中心孔相配合，用来定位和支撑工件。颈部为过渡圆柱。柄部为莫氏圆锥，与头架主轴孔或尾座套筒锥孔相配合，固定在头架或尾座上。
图4-6所示为各种顶尖，以适合不同工件的装夹。其中凹顶尖（见图4-6d）用于装夹凸顶尖工件；大头顶尖（见图4-6c）用于装夹大孔工件；高速钢顶尖（见图4-6a、4-6b、4-6c、4-6d、4-6g）易磨损，但强度好；硬质合金顶尖（见图4-6e）耐磨性好，但强度差，容易折断；新型顶尖（见图4-6f）在结构钢材料上镶硬质合金薄片，既耐磨，强度又好，得到广泛应用。
图4-6 顶尖

（3）中心孔
中心孔有A型、B型、C型、R型四种，见图4-7所示。
图4-7 中心孔

A型中心孔由圆锥孔、圆柱孔组成，圆锥孔与顶尖锥面配合，起到定中心、承受工件重力和磨削力的作用。
B型中心孔具有120°圆锥，可以保护60°圆锥孔边缘，多用于加工精度高、工序过程较长的零件。
C型中心孔，其内螺纹可供旋入钢塞子，起到长期保护中心孔的作用，适用于贵重的零件或工具钢等。
R型中心孔，定心作用好，可减小工件的椭圆度。
中心孔在外圆磨削中有着非常重要的作用，是工件在磨削加工中的定位基准。中心孔的形状误差和其他缺陷，如椭圆（图4-8a）、过深（图4-8b）、太浅（图4-8c）、钻偏（图4-8d）、两端不同轴（图4-8e）、锥角过大（图4-8f）、锥角过小（图4-8g）以及碰伤、拉毛等都会影响工件的加工精度。所以在磨削过程中检查中心孔和研磨中心孔是很重要的工作。
图4-8 中心孔的形状误差

所以在装夹中，首先，要根据工件中心孔的形状和尺寸选择合适的顶尖，并检查两顶尖是否对正。其次，根据工件的长度调整头架和尾座的距离并加以紧固，同时检查尾座的顶紧力。第三，用夹头夹紧工件的一端，夹头的重量要均匀。第四，在中心孔中加入润滑油。第五，搬动手柄，使尾座顶尖收缩，将工件右端靠近顶尖，放松扳手，将尾座顶尖慢慢引进中心孔，顶紧工件。第六，检查拔杆是否能带动夹头旋转。最后，点动主轴，检查工件旋转正常后进行磨削。
二、用三爪或四爪卡盘装夹工件
如果一些零件端面不能留中心孔，可以用三爪定心卡盘来装夹圆柱形工件，用四爪卡盘来装夹外形不规则的工件。
三、用卡盘和顶尖装夹工件
工件较长而且只要一端有中心孔时，可以采用这种装夹方法。
四、利用主轴锥孔装夹
当磨削顶尖或工件圆锥与主轴圆锥相同时，可采用此装夹方式。但要注意内外圆锥配合情况，并做好配合前的清洁工作。
4.3 外圆磨削砂轮
外圆磨削砂轮有多种不同的材质。针对液压支架的材质外圆磨削的砂轮选择如表4.4所示。
表4.4 外圆磨削的砂轮选择
加工材质
磨削要求
磨料
磨料代号
粒度
硬度
结合剂
未淬火的碳钢、合金钢
粗磨
棕刚玉
A(GZ)
F36~F46
M~N
V
精磨
F46~F60
M~Q
淬火的碳钢、合金钢
粗磨
白刚玉
WA(GB)
F46~F60
K~M
精磨
铬刚玉
PA(GG)
F60~F100
L~N
选择外圆磨削砂轮时，还要注意：
（1）磨削导热性能差的金属材料，磨削薄壁件及采用深切缓进给磨削等应选择硬度低一些的砂轮。
（2）工件材料相同，磨削外圆比磨削平面、内孔等，应选择较硬磨具。
（3）高速、高精密、间断表面磨削、工件去毛刺等，应选择较硬磨具。
（4）工作时，自动进给比手动进给，湿磨比干磨，选择硬度均易高些。
4.4外圆的测量
一、尺寸精度的测量
在单件、小批量生产中，外圆直径的测量一般是用千分尺检测，精密零件可用杠杆式千分尺测量。阶台长度可用游标卡尺、深度游标卡尺等测量。在大批量生产中，常用极限卡规测量直径尺寸。
二、圆度测量
用圆度仪，也可用平板、百分表、带指示器的测量架和支撑组合使用。圆度误差是在半经方向计量的。
三、圆柱度测量
用平板、V形块（长度应大于被测量的零件长度）和带指示器的测量架组合使用。
4.5 外圆磨削常见的缺陷和消除方法

训练1 磨削外圆
一、工艺准备
1、阅读分析图样
图4-9所示为活塞杆。零件的特点是轴的长度和直径比大于10，工件的刚度较低，在磨削力的作用下，工件易产生弯曲变形和振动，使磨出的工件呈腰鼓形或竹节形，工件表面还会产生圆柱度误差。磨削区φ70外圆的圆柱度为0.02mm，表面粗糙度为Ra0.8μm。
图4-9 活塞杆

2、磨削工艺
磨削的总余量为0.25mm。分粗、精磨加工。磨削的关键工艺是设法减小工件的弯曲变形，以保证细长轴的加工精度。减小工件的弯曲变形主要从两方面着手：一方面可用中心架增加工件的刚度；另一方面是减小工件的径向力。磨削细长轴用一个中心架，调整较方便，效果也较好。减小磨削的径向力除了要减小背吃刀量外，主要是提高砂轮的磨削性能。粗磨时要保证砂轮的锋利，不能用磨钝的金刚石修整砂轮。用磨钝的金刚石所修整的砂轮，没有锋利的微刃；用带有尖角的金刚石所修整的砂轮，则能获得锋利的微刃，使砂轮具有良好的磨削性能，有利于减小径向力。磨削用量按照参考表选择：
砂轮B=63 粗faB=0.5B 精faB=0.4B n=74；
粗fr=0.0126 精fr=0.0036 n=74。
3、工件的定位夹紧
采用两顶尖装夹方法，并用中心架支撑可以提高工件的支承刚度。中心架是辅助支承，它不能破环顶尖对工件的定位。操作时，要仔细的调整中心架，以防止重复定位。
4、选择砂轮
砂轮特性：WAF46K6V。
5、选择设备
ME一三32A。
二、工件磨削步骤及注意事项
1）校对头架、尾座中心。清理工作台和导轨表面，移动尾架，校对头架、尾架中心，不允许有明显的偏斜。
2）用硬质合金顶尖装夹工件。调整顶尖的夹紧力，调整后顶尖的夹紧力要小。调整时用手轻轻转动工件，应手感较松；松手后，工件不会因夹头的偏重而自转，则说明夹紧力适当。
3）粗磨φ70外圆，留精磨量0.07-0.08mm。
4）修整砂轮。
5）精磨φ70外圆至尺寸。
注意事项：
1）磨支承圆时，砂轮切入速度要尽量放慢。因为支承圆是工件刚度最低的部位，且工件有较大的误差，所以磨削时工件会产生较大变形和振动。注意减小背吃刀量。
2）工件在中心孔的表面粗糙度为Ra3.2μm，并用涂色法检验中心孔，中心孔与顶尖的接触面积应大于85%。中心孔内应涂充足的润滑油。
3）由于磨削过程中各种力的作用，工件的夹紧力还会发生变化，所以操作时，应时刻注意顶紧力的变化，及时调整，使顶紧力适当。
4）修整砂轮应选用0.7克拉（1克拉=0.2g）的金刚石，金刚石尖角为80°左右，以保证修整后砂轮具有较强的磨削性能，减小磨削力的影响。
5）要随时检验工件的圆柱度误差。
6）用纵向法磨外圆，并适当增加行程次数。
7）工件局部尺寸的误差，可采用控制纵向进给量，增加磨削时间来消除。
8）可适当降低乳化液的浓度，以改善冷却条件。切削液要充分，但液流速度不宜太快。
9）工件磨好后要垂直吊放。
三、精度检验和误差分析
工件的圆柱度误差可用两点法测量。用外径千分尺测量轴同一截面内，轮廓圆周上2-3个位置的直径，再按上述同样方法分别测量2-4个不同截面的直径，取各截面中测得的所有读数中最大和最小读数差之半作为该轴的圆柱度误差。细长轴的圆柱度误差一般为鼓形差、竹节形差。

五、内圆磨削
内圆磨削可以磨削圆柱孔、圆锥孔、圆柱孔或圆锥孔端面以及成形内表面。内圆磨削的尺寸精度可以达到IT6-IT7级，表面粗糙度Ra0.8-0.2μm。采用高精度内圆磨削工艺，尺寸精度可以控制在0.005mm以内，表面粗糙度Ra0.1-0.025μm。
与外圆磨削相比，内圆磨削具有以下特点：
（1）由于受到内圆直径的限制，内圆磨削的砂轮直径小，转速又受内圆磨床主轴转速的限制（一般为10000-20000r/min），砂轮的圆周速度一般达不到30-35m/s，因此磨削表面质量比外圆磨削差。
（2）内圆磨削时，直径越小，安装砂轮的接长轴直径也越小，悬伸却较长，刚性差，容易产生弯曲变形和振动，影响了尺寸精度和形状精度，降低了表面质量，同时也限制了磨削用量，不利于提高生产率。
（3）内圆磨削时，砂轮直径小，转速却比外圆磨削高的多，因此单位时间内每一磨粒参加磨削的次数比外圆磨削高，而且与工件成内切圆接触，接触弧比外圆磨削长，再加上内圆磨削处于半封闭状态，冷却条件差，磨削热较大，磨粒易磨钝，砂轮易堵塞，工件易发热和烧伤，影响表面质量。
为了保证磨孔的质量和提高生产率，必须根据磨孔的特点，合理的使用砂轮和接长轴，正确选择磨削用量，改进工艺。
5.1内圆磨削方法
内圆磨削一般有纵向磨削法和径向磨削法两种方式。
一、纵向磨削法
内圆的纵向磨削法与外圆的纵向磨削法相同，也是应用最广泛的磨削方法。
1、光滑通孔磨削
（1）工艺确定
根据工件的磨削余量、加工精度和表面粗糙度确定粗、精磨削。粗磨时可采用较大的切削用量，磨去大部分余量，精磨时可以使用砂轮接长轴在最小的弹性变形状态下工作，以提高磨削精度。
（2）砂轮直径、接长轴长度选择
根据孔径和孔长，选择合适的砂轮直径和接长轴长度