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。 3 q1 g6 `: }0 h 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。 ' g" a$ |/ |2 X " p( p0 l- A9 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。 1 H: s+ B0 b+ Y) n+ H% ~; a$ G; H 工件的材料 + m- G) f8 Q  N, e8 O6 G" D + A* ^4 y4 Q& i" e) C1 i3 l7 z& {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 * Y, H% U# p5 Y- `* j6 g" p( @2 I   ◆ 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。 8 w2 z; k9 X, k7 a0 } ) G" p2 J' Q$ B  }7 @按照断裂特性可以分为三种碳化铝磨料： + F: H% t( j# V7 U8 g, p     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。 + [0 `/ V2 K, P $ ~0 Y2 H5 {- S5 @% T8 d2 l2 F  g% f ◆ 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。 / H1 w* a6 ^" g9 V◆ 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。 , Z( U2 i- v0 L7 }( {% I6 j + s9 X1 D+ V9 [/ k0 w, A, 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 ( B. ^0 l) F7 y# h- R 3 A. e0 K  t* \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。 1 _* B  K8 b% r1 K' q- D* ~3 c1 B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。 " O/ W6 @$ b1 i) U5 Z 接触面积 . r" n- ^4 M  @0 H# @: P6 |9 o 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。 ! w3 D, o9 t1 j/ w 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 ; p6 j! I0 Z* u5 m. \2 p3 h 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。 ; ~5 q1 S: M& ^' c' o 砂轮转速因素 6 [: K) q8 r/ H8 [& \8 B7 d2 [◆ 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” 8 H! o. j  l4 D* @& |9 Q) K& R5 Y工件速度的经验法则 - {5 q& s2 y! d2 b  T. t, F◆ 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。 4 q7 F% o4 s- Q◆ 对于材料硬度为Rc51或者更大：sfpmwheel = sfpmwork ÷ 55。 操作因素 5 T8 [. ^6 Q# B- t; V2 T2 ~◆ 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。 & Z9 d, c' M7 q. w* e◆ 震荡率通常为75ipm到125ipm。起点，使用0.2×砂轮宽度× rpmwork : `& {3 V1 f- [$ E* v - Y" d$ f1 i: T/ W& Q/ `, ?磨削系统刚性 . i) J( e9 v6 t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。 5 s4 c/ Y% W3 L- j# O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。 ; q: C! }( F9 L5 ^9 q/ r0 \6 {◆ 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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2 c* v7 v. X0 C" \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。
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工件的材料
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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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3 ]% Q! C% h8 I7 |& m1 j7 L下面是几种给定材料的磨料选择
  
+ ^$ W; ~/ ~* b' d- J◆ 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。
* b2 ]1 _$ p4 r◆ 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。
5 r5 a7 d8 X# T5 d; O◆ 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：
     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）
9 @, v' S' b9 o8 L' s' j1 n# L0 b◆ 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。

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。
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接触面积
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: z) q3 H, ~) V3 ]: Z) v7 V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。

) f2 h: G+ E8 z* J; 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。

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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' z2 F2 z; g; u  @6 u0 M1 P# Q! J砂轮转速因素
; @' T& ^# _* ^
◆ 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 N  S% a7 s7 E/ {" i4 U* 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”

工件速度的经验法则
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3 L; z. J  ~) ]$ P: Q◆ 工件速度与砂轮速度的比率应当在25:1和65:1之间。
$ D5 g( n. f& a◆ 对于材料硬度为Rc50或者更小：sfpmwheel = sfpmwork ÷ 30。
9 y- R. f+ s/ C8 m' Q0 `, {. H◆ 对于材料硬度为Rc51或者更大：sfpmwheel = sfpmwork ÷ 55。
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4 M# j' s% b# p4 N8 f2 A  Z5 a操作因素

4 K$ H8 c) H, }! u◆ 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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& R. q3 B- y  U% Y* p7 h1 e4 G/ {磨削系统刚性

# E+ j( g0 r- t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。
: e# i& v1 K5 ~, Z4 b  f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。
◆ 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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2 g4 o2 V; C  @表格：根据孔的尺寸推荐内圆磨床的砂轮尺寸
3 u" q2 i5 z, D$ y1 k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!