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。 6 O' Q! a( Z& k3 p4 x" E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。 工件的材料 * ^" n4 b. |6 d" `% q3 l) ^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。 , M- i5 E2 C6 R; M# b& l/ B6 k 下面是几种给定材料的磨料选择    ◆ 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。 * s0 q) `' W1 |. \; H  T9 `6 J/ Z. ~' b, ?◆ 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。   P9 q9 Z9 w4 n5 h( ^" c◆ 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。 0 `. r- G% s! ^- c2 I1 @ 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。 8 V! g9 ]. k7 k- Z" ]! W2 A ) `: `- K. u- g( }# d  R9 z, c ' D% `! p' u$ R* q/ L/ m/ X6 Z◆ 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。 3 m5 T/ D! M+ z/ z8 z' 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。 8 q, v) d" k. l2 s$ J 磨削量，磨削精度和表面光洁度 2 @  V. A7 ?& Q4 c: G# x6 [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。 $ Q' e$ f4 i; C! ^4 |! a6 g 7 r, r4 o/ U4 e8 \4 v" r3 q3 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。 $ V: b7 n' g) `! i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。 * H6 V+ O/ L5 N% j- ~6 b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。 1 |, K. H% Y; E$ T5 b5 z 0 c' g3 X( |% r5 W( ~工件和砂轮的转速以及操作因素 ; m( e# I# k* R   f" H) x; L% R# r' V0 X7 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。 砂轮转速因素 / F( W6 j6 W$ v4 S2 _5 G ◆ 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。 0 _( w' X" A: y( ?◆ 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” - Y: k/ X1 o. @3 U5 N$ I# G3 o8 I7 P 工件速度的经验法则 ◆ 工件速度与砂轮速度的比率应当在25:1和65:1之间。 / z/ |/ u5 Z. I6 k& }1 S. l& M- i◆ 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。 7 O4 p2 H0 n# k# ^ 7 Q' j' H$ w. d操作因素 ; S5 F" d) }+ _! g8 a3 X$ 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。 ◆ 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 + A$ Y- G4 k. a; G 磨削系统刚性 5 e3 T* u- T6 @8 m% e% l( Q& x ! W8 P, P7 c3 x7 H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。 ' G+ x4 r8 t$ ^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。 6 k: ]" G# U7 ]  l! v7 M/ {. J◆ 比率界于3:1 到 6:1通常作为边界选择。 4 z$ ~: P& j* _9 M, w% ]◆ 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 # z8 N9 ?( a6 O/ T2 f* [# O4 C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% )

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。

1 V4 H7 M9 B* c* G2 B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。
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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。

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。

# b: t2 b# ~% i+ n: @下面是几种给定材料的磨料选择
  
. x( G5 v. {+ k# F1 O( O  C◆ 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。
" Y( K* R+ n6 ~◆ 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, f3 @3 X& R◆ 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。

7 u7 m: F* O2 |: D% d- }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。
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◆ 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）
7 L: Q' P+ V1 D+ M6 q◆ 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。

! g1 _0 F6 V& q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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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。
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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。

3 a# t' K" U0 [6 |" f/ J; {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。

8 O$ i9 A9 d3 l+ U( X  |  y3 J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

0 }4 s' u  q- u8 j, o- 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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/ @7 @2 z7 v. B( [  k+ p& L砂轮转速因素

( g. \7 ^+ u! F7 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。
: Y+ v8 z9 h" |: p: S◆ sfpm = 砂轮 rpm ×砂轮×0.2618
. r) v1 x, W, p: F9 W, [5 ?( H8 c◆ 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”

- t3 o7 O9 _& n工件速度的经验法则
9 F; U: z: h5 N# z+ |* ^% B
+ w; P3 [" T3 z◆ 工件速度与砂轮速度的比率应当在25:1和65:1之间。
2 t& ^% t3 Z" m6 B& M◆ 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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) S# Q# C9 ?2 r8 _  ?( b' f操作因素
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◆ 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。
/ A4 @4 n# N$ E2 a◆ 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。
1 q2 @: I5 X3 U5 Z6 R◆ 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
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0 z4 N2 K8 T4 O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。
& C# Q7 `6 k& V. i◆ 比率界于3:1 到 6:1通常作为边界选择。
/ p; x9 n8 o5 L) {* g◆ 比率大于6:1会导致诸如饶度、锥度、震颤和长的加工时间。

$ @/ J# Q% d5 J) |& M" J) ]$ a0 p/ I
/ u1 h8 o2 _3 q8 F; u表格：根据孔的尺寸推荐内圆磨床的砂轮尺寸
) ^6 g, L  o& z, 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!