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1、机电工程学院 毕业设计设计题目: 空心球型超硬砂轮磨削工件表面 质量分析实验研究 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 2013 年 5 月 15 日目 录摘 要31引言12国内外研究现状23.本文选题的意义与工作内容53.1 本文选题的背景与意义53.2 研究内容53.3 研究方法54.表面质量测量方法74.1 比较法74.2 针描法84.3 光切法94.4 表面质量测量方法选择94.5 测量原理95.磨削试验方案105.1 磨削方式105.1.1外圆磨削105.1.2内圆磨削115.1.3 平面磨削115.2 实验方案125.2.1单因素试验方案125.3 磨削工艺条件146.实验
2、材料及设备156.1 试验材料156.2 磨削实验台166.3 砂轮的平衡及修整176.3.1 砂轮的选用176.3.2 砂轮的平衡176.3.3 砂轮的修整187.实验分析207.1 工件速度对表面质量的影响207.2 磨削深度对表面质量的影响207.3 砂轮线速度对磨削工件表面质量的影响207.4 结论208 总结229 致谢2410 参考文献25 摘 要空心球型超硬砂轮磨削是一种新型的磨削方式，对于提高表面磨削质量和加工特殊材料是一项新的技术，当然这也是磨削技术的发展趋势。进行空心球型超硬砂轮磨削工件表面质量分析实验是研究磨削用量对磨削表面质量的影响最有效的方法。由于国内这方面的磨削机理
3、工艺实验研究很少，所以相关成果相对其它已经成熟的磨削技术来说有很大差距。论文首先介绍了空心球超硬磨料磨具的研究历史和现状，在对磨削过程进行了大致的描述之后，提出了空心球型超硬砂轮磨削工件表面质量实验的研究思路，并且对空心球型超硬砂轮平面磨削的实验方案进行了选择与确定。本文的实验采用河南工业大学郑州第二机床厂的普通平面磨床，该磨床的特点是; 磨床主轴的旋转精度高，可变速的范围大，该产品拥有体积轻巧，操作简便，精密度高，性能稳定，寿命长久，零部件具有高耐磨性等特点。采用空心球型超硬砂轮对45#钢的磨削过程进行了实验分析。深入详细的分析了平面磨削条件下磨削用量的不同对磨削工件表面质量的影响，本次实验
4、采用了正交试验和单因素试验的方法比较工件速度、磨削深度、砂轮速度与工件表面粗糙度值的关系。关键词：超硬磨料；磨削机理；磨削用量；表面质量AbstractHollow spherical grinding is a new kind of super abrasive wheel grinding way，To improve the quality of the surface grinding and processing of special material is a new technology, of course, this also is the development tren
5、d of grinding technology. The hollow spherical super-hard grinding wheel grinding workpiece surface quality analysis experiment is to study the effect of grinding dosage on the grinding surface quality is the most effective method. Due to domestic grinding mechanism of this process experiment is sma
6、ll, so the results relative to other mature grinding technology has great gap.The paper firstly introduces the hollow ball abrasives research history, on the grinding process were roughly described, puts forward the hollow spherical super-hard grinding wheel grinding workpiece surface quality of the
7、 experiment research train of thought, and the hollow spherical super-hard grinding wheel plane grinding experiment scheme for the selection and determination.Experiments in this paper, using the second machine tool plant of Zhengzhou in HeNan university of technology of plain surface grinder, the g
8、rinder is characterized by; Grinding machine spindle rotation accuracy is high, the variable speed range is big, the product has light volume, simple operation, high precision, stable performance and long service life, components have high wear resistance, etc. Using the hollow spherical super-hard
9、grinding wheel grinding process of 45 # steel are analyzed in experiment. Further detailed analysis of the plane grinding grinding dosage under the condition of different impact on the quality of grinding surface, this experiment adopted the method of orthogonal test and single factor experiment com
10、paring workpiece speed, grinding wheel speed, grinding depth and workpiece surface roughness value relationship.Key words: super abrasive； The grinding mechanism；Grinding dosage；The surface quality41引言超硬砂轮的磨料一般是由金刚石或者立方氮化硼组成。本实验中使用的空心球型球砂轮轮以45结构钢作为加工材料。空心球型超硬砂轮磨削的特点是：它所占比重小，自然堆积密度为0.6-0.8g/cm，这个比例约为
11、普通磨料的1/3。空心球超硬磨具的制造的粘结磨料，可以有效地减小磨具在磨削工件中所占的比例，从而减小砂轮的离心力。空心球型超硬磨料砂轮在很多实验中表现出比一般砂轮更长的使用寿命。空心球型超硬磨料磨具比一般磨具气孔率更大，在磨削过程中，散热、排屑更简便，磨削工件收烧伤影响较小。因而在工件的磨削加工过程中可以得到较为理想的工件表面质量。相对于普通超硬磨料砂轮来说，空心球型超硬磨料在几何形状上面作了一些改变。空心球型超硬磨料的壁厚与磨粒直径之比约为1:10。薄壁在磨削过程中就像很多细小的刀，把我们的磨削过程变成微观上的车削，而且极大地降低了磨削过程中磨具与工件的摩擦面积，因此大大的减少了摩擦过程中所
12、产生的热量，从而提高了磨具的切削能力和磨削的效率，减少能量消耗。表面质量一般主要指表面粗糙度、表面加工纹理和表面波度以及力学和化学性能。在机械加工工件表面质量的研究中，表面粗糙度是一个非常重要的衡量标准。磨削加工在机械加工工艺中是一个不可或缺的步骤。随着现代工业生产中产品技术的发展与完善，机械产品的精度、刚度、使用寿命的要求也更高了。新型材料在应用上也多趋向于高精度、高强度、高耐磨性、耐腐蚀性、高硬度等方面发展。这些要求给超硬磨削带来了许多以前未曾遇到过的问题。所以，解决这些问题，多引进一些新的加工工艺，发展各种新型磨削方式是很有必要的。 2国内外研究现状超硬磨具是现代磨具分类一个重要组成，主
13、要是指人造金刚石或者立方氮化硼磨料构成的新型磨具。超硬磨料磨具对普通磨具的优点如下：硬度。相对于普通磨料不具有的极高硬度，让超硬磨料磨具可以加工各种高硬度的材料。例如，金刚石制作的磨具可以加工硬质合金、混凝土、石材等有色金属和非金属材料等；同样立方氮化硼磨具可以加工磨具钢、不修钢、工具钢、耐热合金等金属上有很大优势，超硬磨料磨具相对来说磨损消耗较少，磨削比能较高，所以使用寿命更长，在对普通磨料磨具不能完成的工件加工中，如果超硬磨料磨具被规范的使用，能很大程度上提高经济优势。超硬磨料磨具在使用过程中几乎很少有大的磨削变形，形状精度改变几乎没有，所以这更加有利于磨削工作，加工中不必总是更换砂轮，对
14、于磨削自动化生产流水线上，这种优势可以大大节约工时，提高工作效率。超硬磨料磨具在需要修整的周期上比一般磨料磨具短的多，这可以极大地减少劳动强度。也是因为超硬磨料磨具的高精度保持性，所以超硬磨料磨具切削刃能保持锋利状态很久，这种优势不但有利于工件表面质量的提高，也能减少机床能量损耗。超硬磨料磨具相对于普通磨料磨具来说可以大大降低磨削温度，这能避免加工零件的烧伤，对于提高表面质量很重要。上世纪70年代德国的Hermes公司第一次研发成功空心球磨料，并且当时在世界许多国家都有申请专利。，磨粒位于空心球磨料的最外层，利用某些粘合剂粘结在空心球球壳上。空心球磨料的球壳由塑性树脂组成，内部中空，球壁很薄且
15、脆。空心球磨料的制造方法如下，先用已加固化剂40%的环氧树脂溶液与空心球壳混合，然后将空心球壳和磨料粘结在一起。空心球壳、粘结剂与磨料之间的重量比为1：10：100，然后将其干燥筛选即成。其平均粒径为0.425-1.00mm，与磨粒平均直径比为6:1-20:1.空心球磨料在参与磨削的过程中，当附于其上的磨料磨损后，在磨削压图2-1力作用下球壳碎裂，随后逐渐磨耗。空心球磨料如图2-1 。 国内对空心球型复合磨料的研究有了初步的进展，空心球型复合磨料（）的磨具是由结合剂和磨粒制成，磨粒又构成具有特殊结构的气孔（如图）。图2-2国内空心球型复合磨料已经被河南郑州的一家科技公司主持研发，由郑州磨料磨具
16、磨削研究所、郑州机械研究所、郑州白鸽集团、郑州中原树脂砂轮厂、洛阳北苑特种陶瓷有限公司等单位协作共同研发。填补了国内这方面的空白。空心球型复合磨料砂轮如图2-3、2-4所示。图2-3图2-4空心球型超硬砂轮磨削作为一种新兴的磨削加工砂轮，在最近几年得到很快的发展并且已经被应用到一些生产加工中，但它的快速发展主要集中在工业较为发达的国家，国内外的空心球型超硬砂轮应用量还是比较小的。砂轮特性及标注如图2-5。现在的磨削市场主要还是普通砂轮占主要比重。我国的空心球型超硬砂轮主要应用在进口磨床磨床上。国内的空心球型超硬磨料砂轮还处于起步阶段，砂轮的种类、数量、性能等方面暂时并不能满足磨削加工中高性能砂
17、轮的要求。对于空心球型超硬砂轮的制造及应用缺少系统性的研究。大部分机床的制造水平落后，不能满足这类砂轮的应用。图2-5 砂轮特性及标注3.本文选题的意义与工作内容3.1 本文选题的背景与意义随着工业技术的发展，社会的需求也进一步增加，普通的磨削工艺已经满足不了当今机械加工行业的需要，磨削技术不仅需要高速高效化，并且对于难加工材料的磨削加工也是问题之一。高的加工精度、表面质量、好的力学性能等等都是磨削加工过成所要考虑的问题，但是国内外对超硬砂轮磨削这一块的研究还不是很成熟，对磨削加工工件表面质量的分析还够深入。本次课题通过设计空心球型砂轮磨削的实验，来研究不同磨削用量下磨削工件表面质量的精度。从
18、而研究影响表面质量的因素和各磨削用量对表面质量的影响。表面质量的损伤有很大一部分原因是磨削热。如何控制磨削热的产生和散热是一个很重要的内容。表面质量会影响工件耐磨性，也会影响配合性质的稳定性，对零件的疲劳强度。3.2 研究内容本次论文的主要研究内容包括理论部分和实验部分，论文的内容主要包括：第一章，引言部分，对空心球型超硬磨料砂轮进行了介绍，同时对磨削工件表面质量的研究内容作了简单叙述；第2章，主要介绍了空心球型超硬磨料磨具的国内外现状和空心球型砂轮磨削的发展趋势；第3章，主要对本选题的研究背景意义和研究内容进行阐叙。第4章，主要介绍表面质量的测量方法及其理论，并最终选定测量磨削工件表面质量的
19、方案，对其运用的原理进行了示意图形式的分析。第5章，对本次磨削的实验方案进行选择与确定，简要的介绍了实验过程，并对实验数据进行了分析整合；第6章，本章主要介绍了实验器材的选取和试件的规格材料，并对试验台和砂轮进行了简要介绍；第7章，根据上面实验得到的结果总结前人资料，对本次试验进行了分析总结，得出结论；第8-10章，分别对这次设计做了总结及对设计过程中所有帮助过本人的致谢语，还有本次毕业设计的参考文献。3.3 研究方法拿到本课题之后，通过详细的分析和讨论，最终决定使用以下研究方法:（1）文献的搜集研究。通过对课题的分析，找到了很多关于超硬砂轮磨削的资料，借鉴这些资料，对空心球型超硬砂轮磨削有了
20、更深的了解，根据这些文献，对课题中提到的表面质量进行了细致而深入的分析。（2）试验方案的讨论与确定。通过上述准备工作，及对老师的请教，本人初步确定了两个试验方案，通过对两个试验方案的对比分析，找出各自的优点和缺点，考虑到试验的实际问题和成本，选择确定了更可行的实验方案。（3）构建试验装置。根据已经确定的试验方案，选择合适的磨床、测量工具以及试验材料。（4）理论与试验结合进行分析研究。此次的课题是以表面质量测量作为理论基础，由试验数据结合前人相关试验，对空心球型超硬砂轮磨削工件表面质量进行了分析与研究。得到不同磨削用量及条件下的磨削特性，及其对磨削工件表面质量的影响。4.表面质量测量方法本次实验
21、目的之一是测量表面质量，而机械加工中工件表面质量的主要衡量标准是表面粗糙度，测量表面粗糙度的方法在测工件表面质量上是很广泛的，所以评价工件表面质量的好坏的有效方法是准确的测量工件表面粗糙度。表面粗糙度的测量方法有很多种。本文分别从接触式测量和非接触式测量来介绍表面质量测量的几种方法。表面粗糙度是指加工表面具有的两波峰或两波谷之间的距离。表面粗糙度等级如图4-1：图4-1作为衡量表面质量的主要依据，被加工零件的表面粗糙度对于产品使用性能和寿命来说尤为重要，尤其对在高温，高速和高压条件下工作的机械零件影响更大。因此，在零件加工、使用中必须对表面粗糙度予以控制，提高零件生产时的表面质量，保证产品质量
22、。所以表面粗糙度的测量方法的研究至关重要。随着对加工零件表面质量的要求越来越高，零件表面粗糙度的精确测量显得尤其的重要。4.1 比较法比较法车间生产最简单便于操作的办法，是一种将被测表面和标准的工件比较样块进行分析比较，直接用眼睛或者借助显微镜、放大镜更细微的观察比较；当然也可以用比较简单的过程像用手触摸，手指甲划过表面来判断工件表面粗糙度，同样这种方法相对来说只能得到一个模糊的粗糙度范围。因此，比较法一般用于相对于比较样块能明显目测的工件。这里有一个大致标准Ra 2.5 m，被加工的零件表面粗糙度可以直接与标准样块进行目测比较。当目测的方法不能达到目的时，传统方法是用手指甲以合适的速度分别在
23、被测工件和标准样块划过，凭手感判断。根据经验，表面粗糙度与手指移动速度的关系如表4-1：表4-1手指移动速度表面微观不平间距0.1m不适合0.125mm/s0.10.4m 比较显微镜（2550倍）0.42.5m放大镜（510倍）4.2 针描法针描法又被叫做触针法，是利用表面粗糙度测量仪的测针在被测表面上进行测量，这种仪器用一种金刚石触针按照一定的速度在工件表面轻轻移动，工件表面的不平整会引起触针的上下移动，测量仪把测针移动的值经过一些转换（一般经过电信号转换）后，再经仪器的放大和运算，可以得到被测工件表面粗糙度Ra值和其评定参数。测针式表面粗糙度测量方法在机械加工零件表面质量测量上非常常见。当
24、然由其原理可知，测针针尖半径对被测零件的轮廓是有影响的，针尖半径为零时，工件表面粗糙度测得值就和实际值相等，所以测针针尖半径越小，测得工件表面粗糙度就越准确，但是有个新的问题就是极小的针尖会对工件表面造成划伤，因此触针式表面粗糙度测量方法在超高精表面的测量中并不适用。目前适用最广泛的一类触针式测量仪是电动轮廓仪，这种机械是通过传感器把测针的上下移动转换成电信号，对电信号处理过后在一起上直接显示粗糙度值。如图4-2即为其中一种触针式粗糙度测量仪。图4-2 触针式粗糙度测量仪4.3 光切法光切法是采用光切显微镜利用光切原理对表面粗糙度进行测量的方法。这种方法相对来说比较繁琐，先通过目镜观察表面粗糙
25、度的轮廓图像，再通过测量装置测出Rz和Ry。它主要是针对参数Rz，也可以直接根据测量描绘的轮廓图像，得到Ra值，但是这种方式在实际测量中并不常用，不仅是因为操作步骤繁复的原因，也是因为仪器总是受到一些因素的影响导致测量范围在0.880m之间，超出这个范围就无法得到清晰的轮廓图像。4.4 表面质量测量方法选择 本次空心球型超硬砂轮磨削表面质量分析实验研究将采用针描法来进行表面质量分析。表面粗糙度的测定采用针描法，使用德国公司制造的集成化表面粗糙度仪T8000,测得的表面质量粗糙度参数为Ra. 在本文的研究中，采用德国霍梅尔有限公司研制的粗糙度仪在垂直于磨削方向上测量被工件表面粗糙度Ra，如图4-
26、3。图4-3 实验用T8000型粗糙度测量仪4.5 测量原理本测量系统是基于电感式位移传感原理进行工作的。测针在被测工件表面上移动，而被测工件表面不平整所带来测针上下位移值会使线圈和铁片之间距离改变一些，这些位移量会使线圈产生感应电流，随之电流线圈产生的感应电压会有变化。电压的变化经过传感器、采集器处理之后形成与位移量一致的电信号，然后通过系统的进一步分析处理，测量仪器最终输出相对应的粗糙度值。5.磨削试验方案5.1 磨削方式5.1.1外圆磨削 外圆磨削的机床一般分为万能和普通外圆磨床（如图5-1），还有无心外圆磨床。外圆磨床的产生主要是适应1730年代左右缝纫机、自行车枪械等零件处理后的加工
27、。当时这类天然的磨料砂轮磨床构成比较简单明了，刚度较低，对工人的操作水平要求很大。外圆磨削可以分为4种方式。（1）纵磨法 工件作圆周进给运动，同时工作台作往复直线进给运动。纵磨法适应性强，加工零件的精度，表面粗糙度很好。但相对其它方法生产率低下。适用于细长轴等单件小批量生产。 （2）横磨法 砂轮以较低速度作横向进给运动，到余量全部被磨去。横磨的工件与砂轮之间容易发生工件烧伤变形，退火。因为两者之间接触的面积大，产生热量多切不易发散。横磨法适用于大批量生产，所以生产效率更好。（3）深磨法 磨削时，采用小的纵向进给量大的吃刀量，从而通过一次走刀的工部将磨削余量全部去除。深磨法的砂轮应该被修成成锥形
28、或台阶形，是为了避免切削力集中、砂轮磨钝。深磨法适用于大批量、刚度高的短轴生产中。 （4）综合磨法 粗磨采用横磨法，再用横磨法将工件进行纵磨。这种方法综合纵磨法和横磨法的优点，适用于磨削余量大的工件。 图5-15.1.2内圆磨削 内圆磨削有普通内圆磨床、万能内圆磨床、无心内圆磨床，对于有些形状不规则，重量大的加工零件，可用行星内圆磨床进行磨削。其中万能内圆磨床应用较为广泛。如图5-2。内圆磨削采用的砂轮直径比外圆磨削较小，砂轮转速受到限制，磨削速度较低，所以磨削工件表面质量相对较低。砂轮在内圆磨削时与工件内圆相互摩擦，磨削热和磨削力更大，砂轮易于磨钝，被加工工件容易烧伤变形。同时，砂轮轴的直径
29、尺寸小，刚性差，磨削时容易弯曲和振动，对于加工质量有较大影响。切削液很难进入磨削工作区，磨削的排出比较困难。虽然内圆磨削比起外圆磨削加工有着不小的差距，但也是一种常用的磨削加工方式。 图5-25.1.3 平面磨削平面磨床主要分卧轴平面磨床、立轴矩台平面磨床、双端面磨床。卧轴平面磨床是卧式的砂轮主轴，工作台是电磁吸盘，磨削效率较高。立轴平面磨床的主轴与工作台垂直，利用砂轮断面磨削，砂轮在高速旋转的同时作垂直方向上的进给运动。根据砂轮工作面不同，可以把平面磨削分为端面磨削、圆周磨削、混合磨削三种方式。端面磨削是利用砂轮的端面作为磨削工具，如立轴平面磨床。这种方式对于磨削精度要求低的工件来说很实用。
30、因为这种磨削方式的特点是弯曲变形少，刚度好，适于磨削用量大的工件。圆周磨削是利用砂轮的圆周面进行磨削，像前面介绍的卧轴平面磨床就是这种磨削方式。圆周磨削有利于减少磨削热，对于工件磨削质量有很好的影响。混合磨削是同时采用上叙两种方式进行磨削。图5-3是M7120平面磨床。 图5-3 本次实验从空心球型砂轮磨削方式的实际情况出发，选择了比较典型的平面磨削方式。5.2 实验方案5.2.1单因素试验方案这次试验是观察不同磨削用量下磨削工件表面质量的不同。通过观察磨削工件表面质量的差异来判断几个磨削用量各自对表面质量的影响。所以，为了达到试验目的，我们采用了单因素试验法。本次试验分别对工件速度、磨削深度
31、、砂轮线速度、对表面粗糙度的影响进行单因素试验研究。（1）试验条件 试验装置：第二机床厂普通平面磨床 试件材料：检测仪器：T8000粗糙度测量仪（2）试验程序： 工件速度对表面质量的影响表5-1磨削用量磨削深度(mm)工件速度（m/min）砂轮速度（m/s）10.31.516020.3216030.32.516040.3316050.33.516060.34160磨削深度对表面质量的影响表5-2磨削用量磨削深度(mm)工件速度（m/min）砂轮速度（m/s）10.1216020.2216030.3216040.4216050.5216060.62160砂轮速度对表面质量的影响表5-3磨削用量磨
32、削深度(mm)工件速度（m/min）砂轮速度（m/s）10.3210020.3212030.3213040.3214050.3215060.321605.3 磨削工艺条件实验材料和材料性能见表5-4，工艺参数和磨削所需条件见表5-5、表5-6。表5-4实验材料及其性能材料热处理硬 度HRC抗拉强度（9.8N/mm）屈服极限（9.8N/mm）伸长率断面收缩率试件尺寸45号钢调制25603516%40%30mm90mm20mm表5-5工艺参数砂轮速度（m/s）切削深度mm冷却液磨削方式100-1600.1-0.6水冷顺磨表5-6砂轮参数磨料砂轮宽度砂轮直径最高线速度粒度修整方式空心球型超硬砂轮16
33、mm300mm160m/s80/100#车削修整6.实验材料及设备 6.1 试验材料 本次空心球型超硬砂轮磨削工件表面质量分析的试验采用试验材料为45号钢，这是一种比较常见的中碳调制结构钢，45号钢由于良好的机械性能而被广泛应用于机械制造生产中，但这是一种中性钢，淬火性能并不好，一般正火状态使用，在加工性能很高时，才采用调质处理。45号钢多用于制造强度较高的零件，像齿轮轴、活塞销和受力较小的加工零件、螺母螺栓、冲压锻压件。化学成分如图6-1。力学性能如图6-2。本次实验选取的实验材料规格为30mm90mm20mm。图6-1 化学成分图6-2 力学性能6.2 磨削实验台 图6-3本试验采用河南工
34、业大学校工厂郑州第二机床厂的普通平面磨床 ，该磨床的特点是; 磨床主轴的旋转精度高，可变速的范围大，该产品拥有体积轻巧，操作简便，精密度高，性能稳定，寿命长久，零部件具有高耐磨性等特点。实验台如图6-36.3 砂轮的平衡及修整 6.3.1 砂轮的选用本次试验采用空心球型超硬砂轮。如图6-3所示。空心球型超硬砂轮是将陶瓷材料用特制的电炉加热到熔融状态然后与超硬磨料相互混合，然后采用高压气流喷吹，最后得到空心球型超硬复合磨料。超硬磨料砂轮部分或全部替代普通磨料磨具是以后机械制造行业的发展趋势，相对于普通磨料砂轮来说，空心球型超硬磨料砂轮可以解决很多普通砂轮解决不了的问题，在新型高强度、高韧性如不锈
35、钢、合金钢等材料上有很大的优势。空心球型超硬砂轮成型压力和密度比传统砂轮要低的太多，这表示它的气孔率很高。但是对于空心球型超硬砂轮本身来说，气孔率的增大反而让回转强度增大。由于空心球型超硬砂轮改变了磨粒的切削角度，使磨削更加锋利。图6-36.3.2 砂轮的平衡 砂轮是磨削机床上的切削工具。为了保证砂轮在磨床上进行精确的磨削操作，获得更为准确的工件几何精度并得到较高的光洁度，所以在磨削过程中防止砂轮振动是非常有必要的。而在磨削过程中引起振动最根本原因是砂轮的自身不平衡，这经常是由砂轮结构的不均匀引起的。砂轮上的磨粒大量不均衡的分布产生了磨削操作的不平衡。此外，砂轮在安装时会导致偏心、不均衡的砂轮
36、宽度、轴的不平衡也会起砂轮整体的不平衡。而即便我们考虑了所有上叙因素，使砂轮达到了暂时的平衡，但是这种平衡也持续不了很长时间。由于砂轮在使用过程中周边的磨损和频繁被修整，以及砂轮会在切削过程中粘附切削液，砂轮工作时的动态特性常常是改变的。特别是在超高速磨削条件下，这种不平衡的现象更加突出。所以如何克服砂轮不平衡所带来的危害，长期保持砂轮在磨削过程中动态平稳，是磨削技术中一个十分重要的问题。砂轮被使用之前一定要装到砂轮卡盘上做静平衡和动平衡测试，先要使用平衡块对砂轮作静平衡处理，然后对砂轮作动平衡。为了保证本次空心球型超硬砂轮磨削试验顺利进行，将采用内置式动平衡仪，它可以实现砂轮在磨削自动平衡调
37、整。质量补偿原理被应用在这种砂轮自动平衡系统中，即对不平衡砂轮进行配重补偿使不平衡量减小到被允许范围之内。砂轮的重量乘以砂轮重心与回转中心的偏心距应等于砂轮本身的不平衡量。而在实际操作过程中，一般通过实测值来确定砂轮的不平衡量。 现在大多使用试凑法来做静平衡，通过控制砂轮盘上平衡块的数量试出砂轮的静平衡。但是这种方法花费的时间相对很长，而且要是操作者的水平不高的话，静平衡的精度也得不到保证。图6-4这种方法相对试凑法来说较为简便。图6-4 砂轮的平衡1-砂轮 2-心轴 3-法兰盘 4-平衡块 5-平衡轨道 6-平衡架平衡砂轮的方法：在砂轮法兰盘的环形槽内装入几块平衡块，通过调整平衡块的位置使砂
38、轮重心与它的回转轴线重合。6.3.3 砂轮的修整磨削实际上也是一个砂轮磨损的过程，在这个过程中，砂轮的磨粒在摩擦作用下棱角逐渐被磨圆。这时砂轮在磨削工件时会打滑并造成振动使磨削的效率减小、表面质量降低。这也会导致磨削力和磨削热的增加，严重时会引起工件表面烧伤。除此之外，砂轮表面工作位置和状况不同，砂轮磨粒被磨损脱落的情况也不一样，这种情况致使砂轮丧失外形精度，从而影响工件表面质量。这些情况的出现让砂轮的修整处理成为一个必不可少的步骤。修整主要分为修形和修锐，修形让砂轮的形状保持原来的状况，修锐保证砂轮切削刃有锋利度。修整的原理其实就是将磨钝的颗粒重新磨锐利。事实上，质量再好的砂轮，想要获得高的
39、磨削性能，都必须经过修整处理。所以砂轮磨削效果好不好，有很大一部分要看修整的效果。金刚石颗粒是砂轮修整必不可少的原料。本次介绍一种较为普通的修整方法，车削修整法。这次修整是以金刚石颗粒作为切削刀具。刀具要在横向纵向各倾斜10左右；刀具和砂轮应砂轮轴线的下方接触，刀具作匀速进给运动。要想表面质量越好，则进给速度应该越低。然后往复修整多次。图6-5 车削修整砂轮示意图7.实验分析本次空心球型超硬金刚石砂轮磨削工件表面质量分析实验，采用单因素法分析空心球型超硬砂轮磨削过程中不同磨削用量对表面质量的影响。7.1 工件速度对表面质量的影响超硬砂轮磨削45号钢工件时，工件移动速度变化对表面粗糙度的影响。根
40、据相关资料显示，当磨削深度和砂轮速度不变时，随着工件速度的增加，磨削功率增大。但是对表面粗糙度影响不是很大。特别在较大的切深时，砂轮线速度越高，磨削的效率随工件速度的提高而提高。7.2 磨削深度对表面质量的影响空心球型超硬砂轮磨削45号钢工件时，磨削深度对表面质量的影响。根据相关文献和理论总结，当砂轮速度工件速度是个固定值时，磨削深度的增加，工件表面粗糙度值也增加。因为在其他因素不变时，磨削深度的加大会导致切削层变厚，划痕深度也加大。同时磨削深度的增加，磨削力也随着增大，有可能造成工件表面烧伤，表面质量的下降。7.3 砂轮线速度对磨削工件表面质量的影响空心球型超硬砂轮磨削45号钢工件时，砂轮线
41、速度对表面质量的影响。有相关资料表示，工件速度，磨削深度一定时，砂轮线速度增大，粗糙度值变小。因为我们在提高砂轮线速度之后，单颗磨粒磨掉的磨屑变小，磨粒在磨削工件表面上的划痕深度就会减小；此外，砂轮速度的提高，方便形成磨削。7.4 结论这次的空心球型超硬砂轮磨削实验进行的比较顺利，三个不同的磨削用量和磨削工件表面质量之间的关系在实验的过程中一一被解析。对于超硬砂轮磨削来说，砂轮速度是影响表面质量的一个最大的因素，其次是磨削深度，对于一般磨削来说，工件速度对表面质量的影响并没有前两者大。砂轮速度的变化会导致切屑厚度的变化，但是当砂轮速度高过某个特定值，砂轮在磨削过程中会引起振动导致系统的不稳定。
42、磨削深度的变化引起磨削力的变化，磨削力会随之增大而增大，磨削力变大的话，磨削工作区的温度升高，会导致磨削工件表面烧伤。工件深速度相对前两者来说，它的影响因素最小，当速度越大时，磨削温度就越高，表面质量就变差，但是有资料表示，工件速度增大时，虽然磨削区的温度增高，但磨削表面与砂轮接触的时间却变短了，因此，磨削温度得到有效地冷却。综合以上三个磨削参数对表面质量的影响规律可以得出：工件速度提高，磨削深度下降，磨削工件表面质量下降，这是因为工件速度对表面质量的影响没有磨削深度大，这表示工件速度提高时，可以降低磨削深度来提高表面质量。8 总结2013年的1月，我接到了毕业论文的选题。直到现在，论文基本完
43、成。当我接到选题的时候，我很茫然，不知道该怎么做起，觉得无从下手，完全不知道该怎么写，该做些什么。所以我就去找我的指导老师蔡共宣老师询问这次课题，老师对我的课题进行了很细致的分析。通过老师的帮助指导，我对自己的课题有了比较深入的认识。在大学的四年里，我觉得很多人对于本专业的认识很有限，并且由于以前学的知识对于本课题涉及不多，所以对本课题的掌握不是很理想。当选题定下来的之后，在老师的要求下，在寒假里我就开始了相关资料的搜集整理，并且选择了一篇与本课题相关的外文文献进行翻译，在翻译的过程中，我学习了很多国内外相关课题的发展现状。然后在新学期开学的前两周，我把翻译过来的文献整理好交给老师审查，并且开
44、始开题报告的撰写。我的课题是空心球型超硬砂轮磨削工件表面质量分析实验研究，选择这个题目比较贴近我在以前学过的磨削工艺。近两个月搜集资料的过程，我找到了很多与毕业论文相关的资料，并且在查资料的过程中，我学到了很多新型磨削方式，对磨削机理有了更加深入的了解。资料已经准备完毕，这对于开题报告的完成有很大的优势，因为开题报告就是对课题的一个解释，并且要确立一个实验方案。我在电脑中将搜集到的资料进行了整理归类。在老师的指导下，我完成了毕业论文的开题报告，并及时的提交给老师，在老师的建议下，我改正了开题报告中的不足之处，并加以完善。当一切准备工作都做好之后，我开始毕业论文初稿的写作。在写论文过程中遇到问题
45、就及时与指导老师进行询问沟通，并且和同组同学进行探讨。在他们的帮助下，遇到的问题一般都能及时解决掉。由搜集的资料，对空心球型超硬砂轮的发展、使用要求做了简单的阐叙。最后参考其他优秀的实验方案，做了空心球型超硬砂轮磨削的试验方案，并且结合前辈们实验的优点，把自己新的理解加进去了。经过一个多月的时间，终于把毕业论文的初稿完成了。当我把我的论文初稿按时上交的时候，我的内心充满了喜悦，因为我从一个对课题不了解的新手成长到现在懂得很多磨削理论的人，这是一个知识积累的过程，也是我不断完善自己、提高自己、充实自己的过程。老师将初稿内容中出现的一些问题一一指出给我时，我才知道我的设计中有很多的不足与错误。初稿被打回反复修改。写初稿的过程中，我完全是按照自己的思维想到什么些什么，其实论文内容之外最重要的就是格式。没有清晰地思路写的论文只会是杂乱不堪，层次混淆不清。接下来的时间我静下心来认真的进行毕业论文的修改。经过蔡老师的指导，我开始反复修改论文，在清晰地思路下，把文章分成了结构分明、有条有理的几个部分。经过多次修改，毕业论文最终成形。我很难忘记这几个月完成毕业设计的时间。在图书管路查找资料，在实验室里进行磨削操作，在深夜里赶稿。这些记忆就像刻在了脑海里。写论文是我们必须经过的
