什么是磨削加工？其用途、种类、特征、以及与研磨加工的区别

 

工件的加工方法可分为：切削材料的“去除加工”、熔化材料并将其注入模具的“成型加工”、利用模具使材料变形的“塑性加工”、将材料之间进行接合或切割分离的“接合·切割加工”。去除工件部分材料的加工称之为去除加工。磨削加工就是其中之一，它是通过高速回转的砂轮去除工件表面材料。在磨削加工过程中，需要使用一种叫做磨床的设备。虽然它比使用刀具进行的切削加工耗时更长，但却能加工出更精确、更美观的工件。磨削通常用作其他加工方法的精加工处理工艺。例如，在切削加工出大致形状后，可通过磨削加工来完善工件表面。磨削还可以加工难切削的硬质材料（如硬质合金等）。在某些情况下，磨削还可用于加工淬火后的高硬度零件。

 

磨削加工具有以下的优点和缺点。

• 磨削加工的优点

加工尺寸精度高

由于磨削加工每次加工只需去除少量材料，因此可以进行高精度加工。使用磨床可以加工出微米级的表面，还可以使表面变得更加光滑。

可加工硬质材料

磨削加工是指使用砂轮表面突出的无数磨粒对工件表面进行切削处理。在磨削过程中，即使一个磨粒碎裂，下一个磨粒也会自动裸露出来（自锐作用），因此砂轮能够始终保持锋利。即使磨粒比工件软，也能继续进行加工。

可改善表面粗糙度

在切削过程中，工件表面材料会被一点点地磨掉，可使表面变得非常光滑。

• 磨削加工的缺点

加工时间非常长

磨削加工的优点是可以实现高尺寸精度的加工，但缺点是需要很长时间才能完成。因此，大型工件通常先通过切削加工成型，然后再通过磨削加工完成。

加工过程中容易产生热量

在磨削过程中，由于砂轮和工件之间的摩擦，磨削处的温度超过1000度。因此，必须使用切削液对工件持续冷却，以防止工件产生烧灼和裂痕。

加工时容易发生事故

由于砂轮在磨削过程中高速回转，如果砂轮使用不当，就会发生各种事故。注意不要超过砂轮的最大回转速度，也不要将工件过于用力地压在砂轮上。

磨削工艺有多种类型。以下是一些典型的磨削工艺及其特点。

• 平面磨削

 

它是一种磨削工件平面的加工方法，也是磨削加工中最常用的方法，也被称为“平磨”。平面磨削一般用于将切削后的工件表面打磨得更加平整。平面磨削是将工件固定在工作台上，让高速回转的圆柱形砂轮磨削工件表面。在加工过程中，砂轮上下移动，工作台前后左右移动。这样可以确保工件厚度恒定，同时提高平行度。

• 外圆磨削

 

这种方法用于磨削圆柱形工件的表面。工件在中心固定的情况下高速回转，与工件回转方向相反的砂轮作用于工件外表面，对工件进行磨削加工。外圆磨削用于生产与其他零件有滑动关系的轴类零部件等。

• 内圆磨削

 

内圆磨削是一种对圆柱体或孔的内部进行磨削的加工方法，也被称为内圆磨。例如，用于加工尺寸精度较高的孔。在内圆磨削中，砂轮和工件基本上都是回转的，但也有一种称为“行星式”的方法，其中只有砂轮是回转的。这种方法用于加工圆筒内部有其他零件滑动的气缸类等零件。

• 无心磨削

 

无心磨削是一种磨削圆柱体外径的加工方法，与外圆磨削的方法相同。 不过，这两种方法在工件的固定方式上有所不同。在外圆磨削中，固定圆柱形工件的中心，让工件回转。而在无心磨削中，工件由一个称为托架的平台和一个圆柱形导轮支撑，回转砂轮接触工件，使其自然回转。这类似于用手擀饺子皮。在无心磨削中，工件在支架(托架)、调节轮（导轮）和砂轮这三点上得到均匀支撑，从而使工件表面得到均匀加工。它适用于加工汽缸推杆等细长圆柱形状的零件。

• 齿轮磨削

 

齿轮磨削是一种利用磨削加工齿轮的方法。使用平面圆盘形砂轮在工件上进行切削，由此生产出齿轮。有时也被用于切削加工之后的齿轮的精加工。

• 切断

使用像打磨机一样的薄片回转砂轮来切断材料。这种方法适用于刀片难以加工的硬质材料或大型圆柱体。

 

切削加工和研磨加工都是使用工具通过机械接触逐渐去除材料。下面介绍一下切削加工和研磨加工的区别。

与切削加工的区别

切削加工与磨削加工一样，也是属于去除加工的一种。它是一种使用刀具等工具对工件进行切削的方法，根据切削方法和使用刀具的不同，可分为铣削、车削和钻削加工等。一般来说，切削加工的单次切屑量大于磨削加工。切削加工是指用刀具粗略地切削出所需形状的方法，而磨削则是用回转的砂轮逐渐磨削出理想表面形状的方法。与磨削加工相比，切削加工可以在更短的时间内完成。 但加工精度不如磨削。

与研磨加工的区别

研磨加工与磨削加工一样，也是一种逐渐去除工件表面材料的方法。它与磨削加工、切削加工同属于去除加工。磨削加工和研磨加工的工艺非常相似，但两者的目的不同。磨削加工是“刮削成形”的一种方法，而研磨加工则更多的是“抛光成形”的意思。例如，如果一个零件的表面需要达到镜面效果，则应使用研磨而不是磨削。研磨加工除了可以与磨削一样使用砂轮工具之外，还可以使用磨粒（在砂轮中充当“刀具”的磨粒）或电解溶解金属表面的方法（电解抛光）。

 

在磨削加工中需要使用高速回转的砂轮。在此，我们将介绍一下砂轮在加工过程中容易出现的三种问题。

堵塞

堵塞是指切屑等滞留在砂轮表面的颗粒之间，导致砂轮锋利度变差的现象。 在加工软金属（如铝和铜）时，发生堵塞的可能性会增加。如果发生堵塞，砂轮的“自锐”作用就无法发挥，新的磨粒就不会出现在砂轮表面，导致加工效率显著降低。由于砂轮与工件之间的接触处容易产生热量，易导致工件产生烧灼和裂痕。为防止砂轮堵塞，必须根据工件材料选择合适的砂轮。

钝化

钝化是指磨粒的切削刃磨损，砂轮表面变得平滑，砂轮的锋利度大大降低的现象。这是由于砂轮的“自锐”作用不能发挥应有的作用造成的。发生钝化后，摩擦面积会增大，所以和堵塞一样容易导致工件产生烧灼和裂痕。当发生钝化时，应调整磨削负荷，以使砂轮的“自锐”作用能够更好地发挥出来。

脱落

通常情况下，砂轮中的磨粒在失去磨削力后会自然脱落。但是，如果将磨粒固定在一起的粘结剂太软，有磨削力的磨粒也可能会相继掉落。这就是磨粒的脱落现象。发生磨粒脱落现象会使砂轮的锋利度大大降低，砂轮的寿命也会缩短。因此在进行磨削加工时，为了防止磨粒的脱落，应适当调整粘结剂的柔软度和加工负荷。此外，在采用磨削加工时，还需要注意设计的形状。 如果对阶梯形或圆柱孔内侧进行磨削加工，那么在面与面的交叉处磨削加工就会变得非常困难。因此，在设计时就必须考虑到为磨削加工设定退刀槽。

 

磨削加工是将高速回转的砂轮按压在工件上，逐渐地切削工件表面材料的方法。虽然磨削加工过程耗时较长，但其主要优点是可以加工尺寸精度高的工件，也可以加工硬质合金等硬质材料。磨削工艺有很多种，可用于加工平面和圆柱体等各种形状的工件。