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。 , O1 J- L" I' |: n  D, s 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。 ( D- M1 v+ a, [+ o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 ) J7 U! u0 z% d! M( ?. p % L- C; P$ d2 j( U& j7 u; j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。 9 M4 j' N6 u: m0 u3 c7 i3 ^下面是几种给定材料的磨料选择    9 N7 T- K+ a$ _! P◆ 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。 0 J& z9 L7 S+ e* g1 y 按照断裂特性可以分为三种碳化铝磨料： + t# ?- m% C$ g0 D) ^3 D: M     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。 ; K9 P8 q( ^. ~) T0 r : r8 z" F* B, J& `; a, q* ?◆ 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。 3 f8 t/ {+ M% K◆ 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。 8 P" S$ ~- M2 C1 L 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。 : F" U4 h& [' n 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。 ) g8 m, U. `+ p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。 2 L2 H. i. h* M, ~0 J8 W% t5 g+ _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。 7 c6 a$ e4 P( A& s9 ]; I/ r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 - a9 J( X+ }8 F8 j7 W 8 K$ i. N- p" d$ y. |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。 $ R8 k) R) J* x/ ^: u9 Q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 , I3 _# ^, N% p◆ 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” 0 ?2 ?: Z9 ]" M$ v% I. x工件速度的经验法则 8 b8 U/ m& U9 G; J% b ◆ 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。 % Y# W" t% T4 l◆ 对于材料硬度为Rc51或者更大：sfpmwheel = sfpmwork ÷ 55。 操作因素 0 I( ]! [) ~- ]5 a  ] ◆ 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。   \) `( z$ r0 M* S$ a5 l◆ 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。 ' T5 X$ Q3 D1 n: d" ~◆ 震荡率通常为75ipm到125ipm。起点，使用0.2×砂轮宽度× rpmwork ( r, ?4 G) n- N( F# h9 P4 ~磨削系统刚性 . Y8 q9 }- K! o" m9 _( c 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。 4 w1 o  J& h; W# ]8 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。 7 ^7 F# D6 Z' ?- Z 6 {: R9 b7 o* w" |  c; ]4 F, n◆ 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。 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 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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6 @/ Q/ {0 M$ W, b* K% t8 F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。


2 i+ n& k; E7 h! f' z+ K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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4 k1 w' l% b( h4 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。
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$ J$ P& i% u, F. |3 z. S" Q工件的材料
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: o: C& M/ Q* p; S- P; q3 {# v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。

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。
  |  H# E7 f* V1 z6 K7 ^◆ 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。
# \* W" S! K% z. }" a) W+ `◆ 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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6 l- j0 E/ S% @7 x: c% i按照断裂特性可以分为三种碳化铝磨料：
) g8 ~. D) |' P: Q: o/ _     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。

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。

- [# S0 I- w! ^& d. @0 C磨削量，磨削精度和表面光洁度

) E% ^& b0 l- |7 W( F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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8 N7 l' P( ?3 ?* ^& J' O% y+ U: c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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  }5 e0 i+ V) q* O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。

" O! ^" W2 S% 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。

7 N% K. k3 P8 V# F9 r5 C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
. _6 H9 v/ M: K, b8 O' i" y$ M
◆ 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”
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工件速度的经验法则
2 y% s8 v  a4 @" H  ^# z
- j8 p' f1 X1 @◆ 工件速度与砂轮速度的比率应当在25:1和65:1之间。
* y) d5 U: E) |◆ 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

◆ 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。
/ g, F9 P- i4 M) l* c; _6 ~% W# j◆ 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

' |9 V; s* S: 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。
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。
9 S, {. a0 a$ J% m◆ 比率界于3:1 到 6:1通常作为边界选择。
) j/ l5 F4 L8 \# M" G8 m◆ 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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! \) y/ J5 D+ [8 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!