精密與特種加工技術(shù)第三章精密磨削加工

1、1第第3章章 精密磨削加工精密磨削加工 23.1 概概 述述 3.1.1 磨削的基本特點(diǎn)磨削是一種常用的半精加工和精加工方法，砂輪是磨削的主要切削工具。 33.1.2 精密磨削加工的分類精密磨削加工的分類 磨料加工分類磨料加工固結(jié)磨料加工磨削：砂輪磨削、砂帶磨削研磨超精加工珩磨砂帶研拋超精研拋游離磨料加工拋光研磨：干式研磨、濕式研磨、磁性研磨精密研磨滾磨：回轉(zhuǎn)式、振動(dòng)式、離心式、主軸式珩磨：擠壓珩磨噴射加工4涂覆磨具分類涂覆磨具形狀基底材料工作條件頁狀(Y)卷狀(J)環(huán)狀帶狀(D)盤狀(P)紙狀(Z)棉花(B)化纖布塑料膜復(fù)合干磨(G)耐水(N)53.2 磨削加工機(jī)理磨削加工機(jī)理 精密磨削是指

2、加工精度為l0.1、表面租糙度值達(dá)到0.20.025，又稱低粗糙度值磨削。它是用微小的多刃刀具削除細(xì)微切屑的一種加工方法。一般是通過氧化鋁和膠化硅砂輪來實(shí)現(xiàn)的。 63.2.1 磨削過程及磨削力磨削過程及磨削力 1. 磨削過程 砂輪中的磨料磨粒是不規(guī)則的菱形多面體，頂錐角在80145范圍內(nèi)，但大多數(shù)為90120 72. 精密磨削機(jī)理1) 磨粒的微刃性2) 磨粒的等高性3) 微刃的滑擦、擠壓、拋光作用4) 彈性變形的作用3. 磨削力1) 磨削力的主要特征2) 影響磨削力的因素84. 單個(gè)磨粒的切削厚度 93.2.2 磨削溫度與磨削液磨削溫度與磨削液 1. 磨削溫度 1) 磨削溫度的基本概念 2)

3、影響磨削溫度的主要因素2. 磨削液 1) 磨削液的作用機(jī)理2) 磨削液的添加劑3) 磨削液的分類與使用103.2.3 磨削質(zhì)量和裂紋控制磨削質(zhì)量和裂紋控制 1. 磨削加工后的表面粗糙度 1) 幾何因素的影響 2) 物理因素的影響表面層金屬的塑性變形 2. 磨削加工后的表面層金屬力學(xué)物理性能 1) 加工表面層的冷作硬化2) 表層金屬的金相組織變化 3) 表面金屬的殘余應(yīng)力113.3 精密磨削加工的機(jī)床及其應(yīng)用精密磨削加工的機(jī)床及其應(yīng)用 3.3.1 概述 1高幾何精度2低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性3減少振動(dòng)4減少熱變形123.3.2 精密磨削機(jī)床的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)1. 精密主軸部件1) 液體靜壓軸承主軸2) 空

4、氣靜壓軸承主軸 3) 主軸的驅(qū)動(dòng)方式2. 床身和精密導(dǎo)軌部件1) 滾動(dòng)導(dǎo)軌2) 液體靜壓導(dǎo)軌3) 氣浮導(dǎo)軌和空氣靜壓導(dǎo)軌133. 微量進(jìn)給裝置1) 對(duì)微量進(jìn)給裝置的要求2) 機(jī)械結(jié)構(gòu)彈性變形微量進(jìn)結(jié)裝置3) 壓電或電致伸縮式傳感器微進(jìn)給裝置 4. 機(jī)床的穩(wěn)定性和減振隔振1) 對(duì)機(jī)床的穩(wěn)定性要求2) 提高機(jī)床穩(wěn)定性的措施5. 減少熱變形和恒溫控 1) 溫度變化對(duì)精密機(jī)床加工誤差的影響2) 減小機(jī)床熱變形的措施143.4 精密研磨與拋光精密研磨與拋光 3.4.1 研磨加工機(jī)理1. 硬脆材料的研磨2. 金屬材料的研磨 153.4.2 拋光加工機(jī)理拋光加工機(jī)理 拋光是指用低速旋轉(zhuǎn)的軟質(zhì)彈性或黏彈性材料

5、(塑料、瀝青、石蠟、錫等)拋光盤或高速旋轉(zhuǎn)的低彈性材料(棉布、毛氈、人造革等)拋光盤，加拋光劑，具有一定研磨性質(zhì)地獲得光滑表面的加工方法。拋光一般不能提高工件形狀精度和尺寸精度。拋光使用的磨粒是1以下的微細(xì)磨粒。163.4.3 精密研磨與拋光的主要工藝因素項(xiàng)目?jī)?nèi)容研磨法加工方式加工運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式單面研磨、雙面研磨旋轉(zhuǎn)、往復(fù)擺動(dòng)手動(dòng)、機(jī)械驅(qū)動(dòng)、強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)、從動(dòng)研具材料形狀表面狀態(tài)硬質(zhì)、軟質(zhì)(彈性、黏彈性)平面、球面、非球面、圓柱面有槽、有孔、無槽磨粒種類材質(zhì)、形狀粒徑金屬氧化物、金屬炭化物、氮化物、硼化物硬度、韌性、形狀幾十微米至幾十納米加工液水質(zhì)油質(zhì)酸性-堿性、界面活性劑界面活性劑加工參數(shù)研磨速度

6、研磨壓力研磨時(shí)間1100m/min0.0130N/cm2110h環(huán)境溫度塵埃室溫變化0.1利用潔凈室、凈化工作臺(tái)173.4.4 研磨盤與拋光盤研磨盤與拋光盤 1. 研磨盤 研磨盤是涂敷或嵌入磨料的載體，以發(fā)揮磨粒切削作用，同時(shí)又是研磨表面的成形工具。研磨過程中研磨盤與工件是相互修整的，研磨盤本身的幾何精度按一定程度“復(fù)制”到工件上，因此對(duì)研磨盤加工面的幾何精度要求很高。研磨盤材料硬度要低于工件材料硬度，且組織均勻致密、無雜質(zhì)、無異物、無裂紋和無缺陷，并有一定的磨料嵌入性和浸含性。常用的研磨盤材料有鑄鐵、黃銅、玻璃等。182. 拋光盤 拋光盤平面精度及其精度保持性是實(shí)現(xiàn)高精度平面拋光的關(guān)鍵。因此

7、，拋光小面積的高精度平面工件時(shí)要使用彈性變形小，并始終能保持平面度的拋光盤。較為理想的是采用特種玻璃或者在平面金屬盤上涂一層彈性材料或軟金屬材料作為拋光盤。193.4.5 研磨劑與拋光劑磨料按硬度可分為硬磨料和軟磨料兩類。研磨拋光加工液主要作用是冷卻、潤(rùn)滑、均勻分布研磨盤表面磨粒及排屑。 203.4.6 非接觸拋光非接觸拋光 非接觸拋光是一種研磨拋光新技術(shù)，是指在拋光中工件與拋光盤互不接觸，依靠拋光劑沖擊工件表面，以獲得加工表面完美結(jié)晶性和精確形狀的拋光方法，其去除量?jī)H為幾個(gè)到幾十個(gè)原子級(jí)。非接觸拋光主要用于功能晶體材料拋光(注重結(jié)晶完整性和物理性能)和光學(xué)零件的拋光(注重表面粗糙度及形狀精度

8、)。 211. 彈性發(fā)射加工 彈性發(fā)射加工(Elastic Emission Machining，EEM)是非接觸拋光技術(shù)的理論基礎(chǔ)。所謂彈性發(fā)射加工，是指加工時(shí)研具與工件互不接觸，通過微粒子沖擊工件表面，對(duì)物質(zhì)的原子結(jié)合產(chǎn)生彈性破壞，以原子級(jí)的加工單位去除工件材料，從而獲得無損傷的加工表面。222浮動(dòng)拋光浮動(dòng)拋光(float polishing)是一種平面度極高的非接觸超精密拋光方法。 3. 動(dòng)壓浮離拋光 動(dòng)壓浮離拋光(hydrodynamic-type polishing)是另一種非接觸拋光。 4. 非接觸化學(xué)拋光普通的盤式化學(xué)拋光方法，是通過向拋光盤面供給化學(xué)拋光液，使其與被加工面作相對(duì)滑動(dòng)，用拋光盤面來去除被加工件面上產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)生成物。 235