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。 0 G3 S$ r' \( K( d8 h+ V3 u- e 0 E+ ]* @2 F3 N* |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。 1 [4 A- D& m  ], T! R% D4 L & m- T6 j2 N$ I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。 , f" z+ M; {% f# a/ a+ r工件的材料 2 L# y% G* ]8 u! r* [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。 ( Q' S, C" K' Q 下面是几种给定材料的磨料选择    : V5 \, T3 i4 E2 a2 h◆ 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。 ◆ 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。 7 _8 @, R3 j2 Y" r/ }% P- N4 v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。 ! j- R+ ]/ N) w3 @1 U ◆ 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。 8 n+ ~, o8 m+ ], g6 T9 I◆ 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） $ v5 A5 O" r! L& P6 Y' j" z. v$ o◆ 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。 ! D. F& h8 t8 B6 r5 _* V 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 * @: U$ A6 b2 A5 A/ h; d2 B; k8 y & w# T' k! x4 o0 y1 q  T" 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。 8 |% X5 j+ E: [) s$ t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。 / X0 |% A: Y- A 3 l! u) G7 R% q4 R& ?5 e接触面积   Y2 u* K7 O9 ~2 _# K 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。 4 h% @) O& A; i( `6 q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。 4 O0 `- @, H+ A' H+ `" T; A 1 C; U& r2 o- C+ F! q# c$ p1 a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。   H! N7 ]8 N0 i( d砂轮转速因素 ( ]; K9 A  Y. J0 s% a$ `◆ 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 ( N9 a1 @  j  F6 O4 Y( m◆ 工件速度与砂轮速度的比率应当在25:1和65:1之间。 ) g$ _$ X  Z3 T- a7 W$ 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。 操作因素 . \. Z3 K, y# r0 J : R- k" a2 |% ]- }& E+ }, g8 \◆ 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。 : o+ v* i& e9 i5 a/ {1 v◆ 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。 2 L: s: R) D' j$ n/ j# j, w( 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 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。 . _+ B; r, z5 C# G5 I8 a: M7 Q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。 " m, @+ q5 e" E& ~- ^% \6 R : Z6 F! r$ H. @  m◆ 比率小于3:1会产生可靠的性能和最短的加工时间。 . L8 w" `2 p7 M, ^: Y6 F◆ 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。 . l! ]. x: l( X+ [) x http://img.newmaker.com/nmsc/u/art_img1/20071/2007129465453066.jpg 9 i9 V% u( g; M! O- N2 @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。

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。


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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& t( e! ^" {& Y% T% ]7 x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。

4 E% k3 k2 b) K- i9 P% R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。
$ Y! @7 c4 ~/ H* [8 B: m+ P. {& K◆ 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。
8 M! `( a+ [) p  W5 y7 ~/ u◆ 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。

按照断裂特性可以分为三种碳化铝磨料：
) O# V# Z9 l3 n* F! W/ ~, ^) L     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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$ l& z* h! H/ K" y: f+ s6 f" w◆ 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。
; d0 l& z( d! ~, 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）
/ o, s, `$ [. s0 ^) x4 j) ~' a◆ 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。

1 z7 h3 ~+ z3 a" Z5 ?- ?8 }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。

4 J1 f: ^7 b. `4 m磨削量，磨削精度和表面光洁度
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$ E' w( P1 p+ W, m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。

接触面积
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7 h. b- C* Q+ y2 W- 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。
) V7 v6 F9 H6 W
+ Y% w# c3 Z" t" E9 B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。
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砂轮转速因素

1 ^9 B* E. |, j; m' Y5 f% 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。
& l1 t. \1 _% ~" H# X( V  h6 L◆ sfpm = 砂轮 rpm ×砂轮×0.2618
: R( ?, s2 s0 X$ J' a◆ 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”
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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/ |7 i- r% T/ z1 S1 e0 P◆ 对于材料硬度为Rc50或者更小：sfpmwheel = sfpmwork ÷ 30。
/ j7 q8 G. P; @% e◆ 对于材料硬度为Rc51或者更大：sfpmwheel = sfpmwork ÷ 55。

+ M6 ~* d3 V. ^  q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。
: Y# n$ h) j: z; j4 I# S9 p( u◆ 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。
. g' b! O# f/ D# X& w+ |◆ 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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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。
8 E6 x( _8 @6 q( M" S9 P2 \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。
◆ 比率界于3:1 到 6:1通常作为边界选择。
8 Z, h" d; E% i1 B8 W5 z6 z: D5 f◆ 比率大于6:1会导致诸如饶度、锥度、震颤和长的加工时间。


, v' v" m" G' X4 u( E$ }# M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!