磨削力

　　磨削时作用于砂轮与工件之间的力称为磨削力。在一般外圆磨削情况下，磨削力可以分解为互相处置的三个分力(如下图所示)

　　上图中Ft为切向磨削力(砂轮旋转的切线方向，又称切削力)，Fn为法向磨削力(砂轮和工件接触免得法线方向，又称背向力)，Fa为轴向磨削力(纵向进给方向，又称进给力)。

　　切向磨削力Ft是确定磨床电动机功率的主要参数，又称磨削力;法向磨削力Fn作用于砂轮的切入方向，压向工件，引起砂轮轴和工件的变形，加速砂轮钝化，直接影响工件精度和加工表面质量;轴向磨削力Fa作用于机床的进给系统，但与Ft和Fn相比较，数值很小，一般可不加考虑。

　　在磨削加工中Fn大于Ft，其比值Fn/Ft等于1.5~4，这是磨削的一个显著特点。Fn与Ft的比值随工件材料、磨削方式的不同而不同，见下表。

　　由于磨削过程很复杂，影响磨削力大小的因素也很多，而且目前对磨削机理研究还在继续深入。因此，理论公式的计算准确度不高，在生产中常用测力仪或测力装置由实验方法测定。

　　测力仪测出的磨削力公式中的系数和指数见下表

　　式中 υw——工件圆周进给速度，m/min;

　　fa——工件纵向进给量，mm/r;

　　ap——砂轮横向进给量，mm。

　　此外，也可根据电动机实际输入功率来计算切向力Ft

　　式中PE——磨头电动机实测输入功率，kW;

　　ηE——电动机传动效率;

　　ns——砂轮转速，r/min;

　　ds——砂轮直径，mm这种方法适用于各种磨削方式，但只能测出切向磨削力的平均值，不能测得磨削里的瞬时值。

　　磨削力对加工的影响及减小磨削力的方法如下。

　　（1）磨削时，由于Fa很小，对加工的影响也较小，一般不予考虑。

　　（2）由于法向力Fn较大，使磨床、工件和夹具产生的弹性变形也较大，故Fn对工件的加工精度的影响也较大。尤其是在磨削细长轴时，容易产生弯曲变形，使工件产生腰鼓形等形状误差和多角形振痕及径向圆跳动误差。

　　（3）切向力Ft对加工的影响与Fn差不多，但影响的程度要小得多。

　　采用减小磨削用量，特别是砂轮径向进给量可有效控制磨削力;增加砂轮的修整次数，保持磨粒的锋利，也可减小磨削力，从而提高加工表面质量。

　　磨削功率

　　磨削功率Pm是磨床动力参数设计的基础。由于砂轮速度较高，功率消耗较大。主运动所消耗的功率为

Pm=Ftυs/1000

　　式中Pm——主运动所消耗的功率，kW;

　　Ft——切向磨削力，N;

　　υs——砂轮圆周速度，m/s

　　砂轮电动机功率Ph由下式计算

　　Ph=Þm /ηm

　　式中 ηm——机械传动总效率，一般取0.7~0.85

　　磨削功率也可参照功率图来确定。图a和图b分别为切入外圆磨削、平面磨削的单位磨削功率图，可分别从图中查出单位磨削功率Pg[kW/(cm3·min-1)]，再乘上金属切除率Z(mm3/min)，即可得只主运动所需的磨削功率。再除以机械传动效率ηm即可得砂轮电动机功率Ph(kW)

　　Ph=PgZ/1000ηm