8无心磨削原理

在机械加工领域，车床和铣床等车削工具是耀眼的明星。事实上，他们是 对大多数人来说加工。但是，能够进行精密无心磨削 除了机械加工是绝对的优势。

无心磨削是如何工作的？

无心磨 是使用磨料切削从零件（工件）上去除材料的几种加工工艺之一。该过程涉及将零件支撑在位于两个旋转气缸之间的工件支撑刀片上：

• 一个调节轮 ，它控制零件的旋转速度和进给速度（用于进给磨削 ) 或直线行程（用于通过式磨削 )
• 更大的砂轮

无心磨削的美妙之处在于工件通过旋转轮的压力保持在原位。无需固定装置，因此设置简单，周转时间快。并且由于工件被刚性支撑，在磨削操作过程中不会产生偏斜。

但尽管有这些和其他优点，无心磨削的从业人员比机加工少。尽管无心磨床已经问世了将近一个世纪，但很多人都在为这个过程的基本原理及其工作原理而苦苦挣扎。

了解这个有点神秘的过程还有什么帮助？一起来看看无心磨削的8个基本原理 ——了解这个成熟但仍然有些陌生的过程会有所帮助（我们希望，有趣）。

1.无心磨削在加工停止的地方继续进行。

无心磨削的一个缺点是，与加工不同，您不能在工件上运行尽可能多的多轴。然而，在许多零件中，无心加工解决了加工在尺寸、材料和表面光洁度方面的局限性。

这就是为什么我们喜欢说加工结束的地方，无心磨削过程就开始了。例如，如果您有一个来自车床的不圆零件，并且该零件的直径太小或无法安装其中心，您可以通过无心磨削技术实现圆度 .

此外，在无心加工过程中对工件没有轴向推力。这意味着它可以用来研磨长片的脆性材料和可能会变形的零件。

2.无心磨削过程看似简单但精确。

由于它们的大部分功能归功于一些基本的物理原理，因此无心磨床没有很多活动部件。这使得无心磨削成为一种相对简单的工艺，非常适合精加工需要严格公差的小型圆柱形金属零件的外径 .

无心磨削实际上是连续的，因为与中心之间的磨削相比，加载时间更短。因此，可以连续研磨较长的长度。即使是大量的小零件，也可以通过各种进料器附件自动研磨。

此外，无心磨床可以在高速下始终如一地工作。这使得该工艺成为航空航天、汽车、军事、医疗和其他行业大批量应用的绝佳选择。

3.磨削方法在零件通过机器的方式上有所不同。

两种最常用的无心磨削方法之间的主要区别在于如何将工件送入机床 .

贯穿式磨削 通常用于在整个零件长度上具有一致圆度的零件。在这种方法中，工件沿着两个轮子之间的静止刀片移动。

通过施加于调节轮相对于砂轮的微小角度驱动，通过式进给方法基本上将工件“挤压”穿过砂轮并从另一侧推出。

进给磨削 — 也称为切入式磨削 — 用于磨削带有凹口或复杂形状的圆柱形零件，例如齿轮轴。在这里，需要对工件的余刃进行加工以匹配零件的形状，并且必须修整砂轮和调节轮以匹配零件所需的轮廓切割。

在进给法中，调节轮以一种速度旋转零件，同时将零件推向以更快速度旋转的砂轮。速度差异越大，去除速度越快。

4.砂轮的选择很关键。

无心磨削的另一个关键因素是砂轮的选择。它必须既适合制造零件的金属，也适合您想要达到的表面光洁度。

除了提供不同的直径和宽度/厚度外，无心砂轮 有不同的晶粒类型和粒度，通常使用超硬材料，如多晶金刚石和立方氮化硼。

在无心磨削极硬金属时，超硬磨料和碳化硅砂轮材料具有优势，原因如下：

• 轮子经久耐用，保持锋利的时间更长。
• 它们具有高导热性，可在高接触温度和高转速下保持其形状。
• 修整周期所需的时间更少。
• 与氧化铝磨料等材料制成的车轮相比，车轮的使用寿命要长得多。

5.角度影响无心磨削的成功率。

无心砂轮接触零件的角度对于获得适当的圆度和公差至关重要。

一般在机床上将调速轮和砂轮的中心设置在同一高度，工件的中心位于较高的位置。但是，如果工件设置得太高，它可能会出现颤振。如果工件设置得太低，可能会不圆。

目标是保持零件 (1) 与调节轮接触并 (2) 以较慢的速度旋转，而更快、更大的砂轮施加的力会产生零件的精确圆度。使用正确的砂轮角度有助于确保砂轮的整个表面都在使用中。

如果调节轮的角度过大，会导致工件进入磨削区太远。这会导致不均匀磨损、变细和减少车轮寿命。如果调节轮与砂轮过于接近平行，则可能导致零件在砂轮之间失速——或者，最坏的情况是导致工件/砂轮碰撞。

工件静止刀片的角度也很关键。例如，当使用 4” (101.6 mm) 宽的超硬砂轮进行磨削时，其余刀片通常在 30º 时工作良好。

但是对于 6 英寸（152.4 毫米）或 8 英寸（203.2 毫米）的砂轮宽度，相同的角度可能会对砂轮产生太大的压力并导致颤振。在这种情况下，将角度更改为 20º 或 25º 将减少压力并消除零件上的颤振。

6.在无心磨削中必须保持冷却。

无心磨削中使用冷却液，不仅可以保持砂轮冷却，还可以带走工件与砂轮接触区域的热量。

无心磨削需要使用正确加压的冷却液来克服磨削过程中砂轮和工件之间产生的空气屏障。这允许冷却剂在两者之间的空间中流动。

无心磨削中的冷却液步骤对于防止热量返回工件或砂轮至关重要。否则，很难保持圆度和直线度的公差，热损伤甚至会导致砂轮起泡和破裂。

7.您可以教“旧”流程新技巧。

尽管无心磨削已经存在了很长时间，但今天的机器配备了可提高性能的新功能。

为了提高流程效率和生产力，CNC 可编程控制使设置和更改设备从一项工作到另一项工作变得更加容易。其他较新的技术使以下方面成为可能：

• 产生以前不可能的地面形状、尺寸和公差
• 减少设置时间
• 加快装卸速度以缩短周期时间

例如，最新一代无心磨床 拆下调节轮并将其更换为具有套管模式选项的固定线支撑。此选项的性能类似于瑞士式自动车床上的导套，可实现复杂的磨削形状和奇异的尺寸特征。

此外，软件控制、直接驱动电机和机器人装载/卸载工件的进步使无心磨削的简单概念能够制造出以前无法想象的复杂零件。

8.经验是无心磨削技能的一部分。

通常不教授无中心过程。相反，它是在提供无心磨削服务的行业中多年工作后获得的技能 给客户。

因此，为了获得最佳结果，您需要一个合作伙伴：

• 考虑到无心磨削对于发展专业知识来说非常重要，尽管它的小众需求
• 与行业一起持续发展，而不是依赖几十年前的原始机器

例如，从一开始，Metal Cutting 就通过无心磨削来增强我们的切割能力，以生产玻璃金属密封件。 50 多年过去了，我们仍然几乎每天都在进行无心磨削，并继续使用最新一代的设备紧跟行业趋势和客户需求。

为什么要考虑使用无心磨削？

在正确的情况下，无心磨削能够产生车削等工艺根本无法匹配的“加工表面”——既可以作为 Ra 值，也可以在某些金属上使用切削工具几乎不可能车削。

即使在可以车削的地方，它也永远不会产生砂轮可以达到的精确材料去除和最终表面光洁度。

近 100 年后，无心磨削仍然不像其他金属制造方法那样普遍。然而，磨削（相对于车削）光洁度的独特品质与无心磨削的创新和变化相结合，使其能够生产出在其应用中不可替代的金属零件。

如何选择精密磨削工艺？ 在此处了解更多信息。