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。 4 M# @0 ?" h8 R7 Y8 h- g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。 % r: y: h) n  K) J; L- 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。 工件的材料 * T5 L4 ^( `( ? " n: M' ]  b  F  C9 I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。 / h( j1 p1 \( P& V下面是几种给定材料的磨料选择 ' a, o7 [- F$ [5 x8 r   ◆ 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。 8 u( L: h' c, {' d  r  V◆ 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： / w7 ~; o3 F' `9 n     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。 ◆ 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。 . r* g* X6 i4 l1 h$ }, l4 E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。 3 @. ~) Z6 B# `$ `0 A6 G 磨削量，磨削精度和表面光洁度 $ n5 K: P& [- j8 m 8 A: r6 ?8 _( c; ~* L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。 ) B" M2 C0 P$ y8 N! x* \" X . X; ^& [, z. h5 n/ M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。 ! i4 v4 i1 ]( \5 [+ j! \; A接触面积 . [$ q; i3 h- t- \' G 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 d* h2 u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。 $ s+ _+ \, c! Z. j% C+ r 工件和砂轮的转速以及操作因素 $ n9 ]4 P) v1 r 4 }+ j3 d' y5 W; Z! K. V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。 & N; a+ a2 N) P; b8 h4 w 砂轮转速因素 # ]8 `8 k$ ^' F( }+ z6 p◆ 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。 ( `3 M4 S/ n6 s" {$ x◆ 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” - x- H/ v# m% [4 @) P $ I' J+ |* }. l工件速度的经验法则 - v: j  C! s+ h" Q* t - e" ^- a& [( |6 y+ s( l2 ~. j◆ 工件速度与砂轮速度的比率应当在25:1和65:1之间。 2 N0 Z1 H! \4 {6 F0 X+ Y0 ~6 h◆ 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。 : t5 t$ F! T1 v& ]& p, C 操作因素 8 B  U: ?  F' j8 y1 { * t, S2 v; J9 q/ }; _7 r◆ 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 & F( b5 S- `. v; j: s# Y $ L# s& w9 r/ G8 i1 V, R5 x磨削系统刚性 5 R- y' ^2 P9 |; ~) n 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。 / E' Y0 O" i4 l7 C◆ 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。 4 h# [( B: t( }" k) p. 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。 http://img.newmaker.com/nmsc/u/art_img1/20071/2007129465453066.jpg 表格：根据孔的尺寸推荐内圆磨床的砂轮尺寸 5 E, ~. a/ z& K2 m" s4 _0 {: N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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7 Q3 K" J5 O, t3 D) ^/ Q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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/ J' {9 x( p; i- \* r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 k6 G1 ^7 g+ i: ?  r  Y& c# l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
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0 o* e# c4 u1 k! |, {0 O. f) f5 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。
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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。
& `2 G9 u; ?% }: z8 m' ^8 k  k/ l  H+ 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。
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  U9 J9 o* d8 n3 W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 a: H' [& `8 p' l  t3 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。
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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
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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。

4 o2 m) ]$ o6 I6 b: H  i6 S1 E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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4 h! J- z9 S7 n接触面积

5 ^. ^3 S3 N% ^' R. h9 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。
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工件和砂轮的转速以及操作因素
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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
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# M6 W6 _9 J5 K0 W' d& E- }; \  j◆ 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
2 H& L3 a. d) E' y1 ^1 f& I' e
, I, k/ ?0 E$ ]7 M◆ 工件速度与砂轮速度的比率应当在25:1和65:1之间。
; ]+ y+ k' m0 s7 L. K9 U+ W◆ 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

9 C3 F  O, r9 u) F  |, \◆ 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
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磨削系统刚性

7 c7 o% K4 J# g; d0 l! H0 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。
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1 }, i+ Q  B" B& F; ^◆ 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。
◆ 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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/ e1 y1 D! i4 y; E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!