内圆磨削加工

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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。 ) I1 o# h% F7 U. L: N( P; w 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。 8 C( T7 v/ d, Q 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。   z. ?4 G/ t0 l. j5 t" r 工件的材料 ! K0 `8 F$ ?4 V2 n. c - F" C/ x* E! _* Y: b. p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。 ) A% F/ U9 y  |7 W# s+ |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。 9 k( C+ L% a; u" a' n4 o6 I2 |◆ 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。 8 `' W7 R# P$ U$ ^! a% ~3 z 按照断裂特性可以分为三种碳化铝磨料： + P+ p0 P3 @; z6 G     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。 - z. f) d0 U5 K1 n/ Q + r; }9 x8 g# P1 D8 I  J◆ 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- }! t7 C! a: u◆ 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。 # p2 _7 |3 l+ G8 O8 ^1 `" a0 h 磨削量，磨削精度和表面光洁度 + W& ?6 J' h) q/ j$ A. ~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。 * C3 X- U6 Q# v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。 ) E) e" o) u+ L: u' G6 m0 j ( {: X5 c" v6 [' l& t. D接触面积 $ O. q' O. Z. F6 o$ V7 e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。 7 f  u( t3 F8 j; X# @7 P% ^) D ! @2 y# S* j* l( q5 k2 ~4 Y+ j! `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。 % }. t- k/ d# t1 n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。 1 F% f& d1 X6 K◆ sfpm = 砂轮 rpm ×砂轮×0.2618 9 k8 q2 `. I; C( n% F' {◆ 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” & K6 s6 u9 }: Y6 x: ~- D 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。 ◆ 对于材料硬度为Rc50或者更小：sfpmwheel = sfpmwork ÷ 30。 . d$ ~5 ~( G4 z◆ 对于材料硬度为Rc51或者更大：sfpmwheel = sfpmwork ÷ 55。 . i7 r9 y$ U4 R' ^7 H3 y) p操作因素 $ K5 @5 B0 m1 `1 M8 s ◆ 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 6 A/ Q4 [) ^  l/ w/ n' b5 H + Q( S$ z! m) i" s" R磨削系统刚性 + s8 X! F; b- d% A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。 * L( D1 m6 ?  N5 [+ M) I: R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。 ( U  w3 @& M9 e ◆ 比率小于3:1会产生可靠的性能和最短的加工时间。 ; Y" g: @# d( N4 \◆ 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。 http://img.newmaker.com/nmsc/u/art_img1/20071/2007129465453066.jpg % C7 _! {2 L+ l; |6 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。
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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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* H% W- f2 E- m% |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。

1 A1 W; o8 R8 N. ?* S) U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。

5 z4 X4 R4 r4 `: W5 `# m, J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。
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+ \$ W  q8 i' l; B3 w4 D' C下面是几种给定材料的磨料选择
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/ }3 w7 c3 U" k; M4 S) N◆ 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。
# R5 n/ \2 C9 N6 P8 e◆ 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：
     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 U" u) x, M0 M◆ 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。

' [# w7 l  E/ a' {0 w/ X& K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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  T+ {: Y, M# A& O* J" p# O磨削量，磨削精度和表面光洁度
0 }% a: d6 O7 T1 w6 O, `
( M( O$ \. j# {+ b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。
) r9 R3 M8 a5 U* m, s
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。

7 c; L/ D' u! x接触面积

. C! k* E$ x  f+ f) L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。

+ R% Q& X1 J+ X工件和砂轮的转速以及操作因素

- P8 y* p1 `, W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。

. v1 R+ n& b7 T* @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。
◆ sfpm = 砂轮 rpm ×砂轮×0.2618
+ p" A+ u4 u9 J◆ 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

◆ 工件速度与砂轮速度的比率应当在25:1和65:1之间。
+ @2 ?- Y* l6 Q5 G2 f2 T/ r◆ 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。

2 B  o3 {0 h0 `操作因素
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9 L3 N0 _+ M6 ]7 e& t( D◆ 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。
2 Y% l; ^8 U. y% f◆ 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 _  R/ N2 I6 m( F; ~2 g& f; D◆ 震荡率通常为75ipm到125ipm。起点，使用0.2×砂轮宽度× rpmwork
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磨削系统刚性
( A0 M3 X2 T; i4 _- V$ M3 q
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。
% y, J$ H$ L" L" 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。
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◆ 比率小于3:1会产生可靠的性能和最短的加工时间。
3 B/ v1 F. [" `) y  i9 F. c/ |: ?◆ 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。

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0 V% T$ x* p8 Q8 N  N5 N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!