精密磨削和超精密磨削(精密加工)

1、2022/7/303.1 概述3.2 精密磨削3.3 超硬磨料砂輪磨削3.4 超精密磨削3.5 精密和超精密砂帶磨削第3章 精密磨削和超精密磨削12022/7/30第1節(jié) 概述金剛石刀具主要是對(duì)鋁、銅及其合金等材料進(jìn)行超精密切削，而對(duì)于黑色金屬、硬脆材料的精密與超精密加工，則主要是應(yīng)用精密和超精密磨料加工。所謂精密和超精密磨料加工，就是利用細(xì)粒度的磨粒和微粉對(duì)黑色金屬、硬脆材料等進(jìn)行加工，以得到高加工精度和低表面粗糙度值。22022/7/30第1節(jié) 概述一、精密和超精密磨料加工方法分類(lèi)精密和超精密磨料加工固結(jié)磨料加工固結(jié)磨具精密砂輪磨削油石研磨精密珩磨精密超精加工涂覆磨具精密砂帶磨削砂帶研拋游

2、離磨料加工精密研磨精密拋光32022/7/30第1節(jié) 概述一、精密和超精密加工磨料分類(lèi)固結(jié)磨料加工將磨料或微粉與結(jié)合劑粘合在一起，形成一定的形狀并具有一定強(qiáng)度，再采用燒結(jié)、粘接、涂敷等方法形成砂輪、砂條、油石、砂帶等磨具。精密和超精密砂輪磨削精密砂輪磨削：砂輪的粒度6080，加工精度1m，Ra0.025m；超精密砂輪磨削：砂輪的粒度W40W50，得加工精度0.1m， Ra0.0250.008m。精密和超精密砂帶磨削精密砂帶磨削：砂帶粒度W63W28，加工精度1m，Ra0.025;超精密砂帶磨削：砂帶粒度W28W3，加工精度0.1m，Ra0.0250.008m。42022/7/30砂輪粒度520

3、22/7/3062022/7/30第1節(jié) 概述一、精密和超精密加工分類(lèi)游離磨料加工磨料或微粉不是固結(jié)在一起，而是成游離狀態(tài)。傳統(tǒng)方法：研磨和拋光新方法：磁性研磨、彈性發(fā)射加工、液體動(dòng)力拋光、液中研拋、磁流體拋光、擠壓研拋、噴射加工等。72022/7/30第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具磨料及其選擇普通磨料碳化物系碳化硼碳化硅剛玉系超硬磨料金剛石天然人造立方氮化硼82022/7/30第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具磨料粒度及其選擇多選用180240普通磨料、170/200325/400超硬磨料的磨粒和各種粒度的微粉。結(jié)合劑及其選擇將磨料粘合在一起，形成一定的形狀，并有一定的強(qiáng)度。

4、樹(shù)脂結(jié)合劑、陶瓷結(jié)合劑和金屬結(jié)合劑組織和濃度及其選擇普通磨具中磨料的含量用組織表示，超硬磨具中磨料的含量用濃度表示。成形磨削、溝槽磨削、寬接觸面平面磨削選用高質(zhì)量濃度；半精磨、精磨選用細(xì)粒度、中質(zhì)量濃度；高精度、低表面粗糙度值的精密磨削和超精密磨削選用細(xì)粒度、低質(zhì)量濃度。92022/7/30第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具硬度及其選擇普通磨具硬度低表示磨粒易脫落。超硬磨具無(wú)硬度項(xiàng)指標(biāo)。磨具的強(qiáng)度高速回轉(zhuǎn)時(shí)，抵抗因離心力的作用而自身破碎的能力。磨具的形狀和尺寸及其基體材料根據(jù)機(jī)床規(guī)格和加工情況選擇磨具的形狀和尺寸。基體材料與結(jié)合劑有關(guān)，金屬結(jié)合劑磨具多采用鐵或銅合金；樹(shù)脂結(jié)合劑磨具采用鋁

5、及合金或電木；陶瓷結(jié)合劑磨具多采用陶瓷。102022/7/30第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具涂覆磨具分類(lèi)涂覆磨具工作條件耐水(N)干磨(G)基底材料復(fù)合塑料膜化纖布棉布(B)紙(Z)形狀盤(pán)狀(P)帶狀(D)環(huán)狀卷狀(J)頁(yè)狀(Y)112022/7/30第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具122022/7/30第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具涂覆磨料及粒度棕剛玉、白剛玉、鉻剛玉、鋯剛玉、黑色碳化硅、綠色碳化硅、氧化鐵、人造金剛石等。涂覆磨料的粒度無(wú)論磨粒還是微粉，都用P字粒度號(hào)表示。粘接劑又稱膠，作用是將砂粒牢固地粘接在基底上。動(dòng)物膠：皮膠、明膠、骨膠等。用于輕切削的干磨和油磨。（溶于

6、水）樹(shù)脂：醇酸樹(shù)脂、胺基樹(shù)脂、尿醛樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂等。用于難磨材料或復(fù)雜形面的磨削或拋光。（易溶于有機(jī)溶劑）高分子化合物：聚醋酸乙稀酯。用于精密磨削。（粘接性能好、耐濕、有彈性，成本高）132022/7/30第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具涂覆方法重力落砂法涂覆法靜電植砂法一般砂紙、紗布均用此法一般塑料膜材料的基底砂帶都用此法。精密和超精密加工中所用的涂覆磨具多用涂覆法制作。沙粒尖端朝上，砂帶切削性強(qiáng)，等高性好，加工質(zhì)量好。142022/7/30第2節(jié) 精密磨削一、精密磨削機(jī)理精密磨削主要靠砂輪的精細(xì)修整，使磨粒具有微刃性和等高性，磨削后，被加工表面留下大量極微細(xì)的磨削痕跡，殘留高度極小，加

7、上無(wú)火花磨削階段的作用，獲得高精度和小表面粗糙度表面。磨削機(jī)理歸納為如下幾點(diǎn)：1. 微刃的微切削作用用較小的修整速度和修整深度精細(xì)修整砂輪，使磨粒微細(xì)破碎而產(chǎn)生微刃2. 微刃的等高切削作用分布在砂輪表層的同一深度上的微刃數(shù)量多、等高性好，使加工表面的殘留高度極小。3. 微刃的滑擠、摩擦、拋光作用鋒利的微刃隨時(shí)間鈍化，等高性得到改善。磨削區(qū)的高溫使金屬軟化，鈍化微刃的滑擦和擠壓將工件表面凸峰輾平，表面粗糙度數(shù)值減小。152022/7/30第2節(jié) 精密磨削二、精密磨削砂輪選擇 精密磨削時(shí)所用砂輪的選擇以易產(chǎn)生和保持微刃及其等高性為原則。 磨削鋼件及鑄鐵件時(shí)，采用剛玉磨料（韌性較高、能保持微刃性和等

8、高性）較好，單晶剛玉最好，白剛玉、鉻剛玉應(yīng)用最普遍。碳化硅磨料韌性差，顆粒呈針片狀，修整時(shí)難以形成等高性好的微刃，磨削時(shí)，微刃易產(chǎn)生微細(xì)破裂，不易保持微刃性和等高性。162022/7/30第2節(jié) 精密磨削二、精密磨削砂輪選擇 砂輪的粒度可選擇粗粒度和細(xì)粒度兩類(lèi)。粗粒度經(jīng)過(guò)精細(xì)修整，微刃切削作用是主要的；細(xì)粒度經(jīng)過(guò)精細(xì)修整，半鈍態(tài)微刃在適當(dāng)壓力下與工件表面的摩擦拋光作用比較顯著，可以得到質(zhì)量更高的加工表面和砂輪使用壽命。 結(jié)合劑選擇樹(shù)脂類(lèi)較好，加入石墨填料可加強(qiáng)摩擦拋光作用。對(duì)粗粒度砂輪也可用陶瓷結(jié)合劑，加工效果也不錯(cuò)。172022/7/30第2節(jié) 精密磨削三、精密磨削時(shí)的砂輪修整砂輪修整是精密

9、磨削的關(guān)鍵，有單粒金剛石修整、金剛石粉末燒結(jié)型修整器修整和金剛石超聲波修整等。砂輪的修整用量有修整速度、修整深度、修整次數(shù)和光修次數(shù)。修整速度越小工件表面粗糙度值越小，但太小工件易燒傷，一般為1015mm/min，修整深度為2.5m/單行程，精修次數(shù)23次，光修次數(shù)1次單行程（光修是無(wú)修整深度修整，是為了去除砂輪表面?zhèn)€別突出微刃）。修整器低于砂輪中心0.5-1.5mm，向上傾斜10-15（此時(shí)金剛石受力小，使用壽命長(zhǎng)）182022/7/30第2節(jié) 精密磨削四、精密磨床 精密磨削要在精密磨床上進(jìn)行。精密磨床應(yīng)滿足的要求： 1、高幾何精度：主要有砂輪主軸回轉(zhuǎn)精度和導(dǎo)軌平直度，以保證工件的幾何形狀精

10、度要求，主軸軸承一般采用動(dòng)壓和動(dòng)靜壓組合軸承。 2、低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性：要求無(wú)爬行和沖擊現(xiàn)象，能平穩(wěn)工作。特殊設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，采取排除空氣、低流量節(jié)流閥、工作臺(tái)導(dǎo)軌壓力潤(rùn)滑。192022/7/30第2節(jié) 精密磨削四、精密磨床 精密磨削要在精密磨床上進(jìn)行。精密磨床應(yīng)滿足的要求： 3、減少振動(dòng) 1）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子應(yīng)進(jìn)行動(dòng)平衡，電動(dòng)機(jī)與砂輪架之間進(jìn)行隔振； 2）砂輪要進(jìn)行動(dòng)平衡； 3）精密磨床最好安裝在防振地基上。202022/7/30第2節(jié) 精密磨削五、精密磨削用量砂輪速度一般在1530m/s，速度提高，切削作用增強(qiáng)，對(duì)粗糙度不利。一般在612m/min。速度較高，易產(chǎn)生振動(dòng)；較低易產(chǎn)生燒傷和螺旋形

11、等缺陷。工作速度工件縱向進(jìn)給量一般為50100mm/min或0.06-0.5mm/r。不易過(guò)大，過(guò)大會(huì)產(chǎn)生燒傷、螺旋形、多角形等缺陷。212022/7/30第2節(jié) 精密磨削五、精密磨削用量橫向進(jìn)給量（吃刀量）一般取0.62.5m/單行程，不能超過(guò)微刃高度。橫向進(jìn)給次數(shù)由于磨削余量為2-5m，單行程次數(shù)一般約23次光磨（無(wú)火花磨削）粗粒度砂輪精細(xì)修整后，光磨次數(shù)采用58次；細(xì)粒度砂輪精細(xì)修整后，光磨次數(shù)采用1025次。222022/7/30第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削一、超硬磨料砂輪磨削特點(diǎn)可用來(lái)加工各種高硬度、高脆性金屬材料和非金屬材料。如硬質(zhì)合金、陶瓷、玻璃、半導(dǎo)體、石材等。立方氮化硼砂輪磨削時(shí)

12、，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)惰性強(qiáng)，不易與鐵素元素產(chǎn)生親和作用和化學(xué)反應(yīng)，加工黑色金屬時(shí)，有較高的耐磨性。磨削能力強(qiáng)，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工尺寸及實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化。磨削力小，磨削溫度低，加工表面質(zhì)量好，無(wú)燒傷、裂紋和組織變化。磨削效率高。綜合成本低。232022/7/30整形對(duì)砂輪進(jìn)行微量切削，使砂輪達(dá)到所要求的幾何形狀精度，并使磨料尖端細(xì)微破碎，形成鋒利的磨削刃。修銳去除磨粒間的結(jié)合劑，使磨粒間有一定的容屑空間，并使磨刃突出于結(jié)合劑之外（一般是磨粒尺寸的1/3左右），形成切削刃。第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整（修整過(guò)程）242022/7/30第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂

13、輪修整（修整方法）車(chē)削法用單點(diǎn)、聚晶金剛石筆，修整片等車(chē)削金剛石砂輪達(dá)到修整目的。修整精度和效率高，但切削能力差。磨削法用普通磨料砂輪或砂塊與超硬磨料砂輪對(duì)磨進(jìn)行修整，普通磨料磨粒被破碎，切削超硬磨料砂輪上的樹(shù)脂、陶瓷、金屬結(jié)合劑，致使超硬磨粒就會(huì)脫落。目前最為廣泛采用的修整法。252022/7/30第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整（修整方法）軟鋼磨削整形法單滾輪法雙滾輪法用長(zhǎng)切屑刮出結(jié)合劑。效率低，質(zhì)量不穩(wěn)。262022/7/30第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整（修整方法）滾壓擠軋法用碳化硅、剛玉、硬質(zhì)合金或鋼鐵等制成修整輪，與超硬磨料砂輪在一定壓力下進(jìn)行自由對(duì)滾，使

14、結(jié)合劑破裂形成容屑空間，并使超硬磨粒表面崩碎形成微刃。加入碳化硅、剛玉等游離磨料，依靠游離磨料擠軋作用進(jìn)行修銳。1振動(dòng)機(jī)；2氣源；3壓縮空氣；4流量調(diào)整閥；5磨料或玻璃球；6篩網(wǎng)；7電磁閥；8高壓空氣及磨料；9噴嘴；10磨料或玻璃球；11修整輪；12超硬磨料砂輪272022/7/30第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整噴射法修銳效果好282022/7/30第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整電加工法電解修銳法利用電化學(xué)腐蝕作用蝕除金屬結(jié)合劑，可方便實(shí)現(xiàn)在線修銳。多用于金屬結(jié)合劑砂輪的修銳，非金屬結(jié)合劑砂輪無(wú)效。（不能用于整形，電刷易損）292022/7/30第3節(jié) 超硬磨料砂輪

15、磨削二、超硬磨料砂輪修整電火花修整法電火花放電加工，適用于各種金屬結(jié)合劑砂輪。若在結(jié)合劑中加入石墨粉，可用于樹(shù)脂、陶瓷結(jié)合劑砂輪。既可整形，又可修銳。302022/7/30第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整超聲波振動(dòng)修整法用受激振動(dòng)的簧片或超聲波振動(dòng)頭驅(qū)動(dòng)的幅板作為修整器，并在砂輪和修整器間放入游離磨料撞擊砂輪的結(jié)合劑，使超硬磨粒突出結(jié)合劑。312022/7/30第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削三、超硬磨料砂輪磨床超精密磨削對(duì)磨床的要求：1）要求磨床的精度較高。砂輪主軸回轉(zhuǎn)精度其徑向跳動(dòng)應(yīng)0.01mm，端面圓跳動(dòng)0.005mm。2）比普通磨床剛度提高50左右。3）進(jìn)給系統(tǒng)精度高、進(jìn)給速度均勻

16、準(zhǔn)確。縱向進(jìn)給速度最小可達(dá)0.3m/min，橫向進(jìn)給最小可達(dá)0.0010.002mm/單行程。322022/7/30第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削三、超硬磨料砂輪磨床超精密磨削對(duì)磨床的要求：4）各運(yùn)動(dòng)件和主軸回轉(zhuǎn)部分、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌部分有可靠的密封防超硬磨料進(jìn)入。5）有比較完善的磨削液處理系統(tǒng)，防止超硬磨料對(duì)磨削液系統(tǒng)的磨損。6）采取相應(yīng)的防振、隔振措施。332022/7/30第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪磨削工藝磨削用量選擇磨削速度人造金剛石砂輪的磨削速度為1230m/s（熱穩(wěn)定性700-800），立方氮化硼砂輪的磨削速度為4560m/s（熱穩(wěn)定性好）.磨削深度磨削深度一般為0.0020.

17、01mm，粗粒度、金屬結(jié)合劑砂輪可取較大，立方氮化硼砂輪比金剛石砂輪可稍大。342022/7/30第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪磨削工藝磨削用量選擇工件速度一般為1020m/min（對(duì)磨削效果影響較小，過(guò)高會(huì)使砂輪磨損增加，出現(xiàn)振動(dòng)和噪聲）縱向進(jìn)給速度一般在0.451.5m/min，對(duì)工件磨削表面粗糙度影響較大，粗糙度要求小，應(yīng)取小值。352022/7/30第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪磨削工藝磨削液選擇磨削液的作用極壓性：是指切削液與金屬表面起作用，形成一層牢固的潤(rùn)滑膜，在磨削區(qū)域的高壓下有良好的潤(rùn)滑和抗粘著性能。降低磨削溫度，減少磨削力，改善磨削表面質(zhì)量，提高磨削效率和

18、砂輪壽命。潤(rùn)滑、冷卻、清洗性能，尚有滲透性、防銹性、防腐性、防火性、切削性和極壓性等362022/7/30第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪磨削工藝磨削用量選擇磨削速度人造金剛石砂輪的磨削速度為1230m/s（熱穩(wěn)定性700-800），立方氮化硼砂輪的磨削速度為4560m/s（熱穩(wěn)定性好）.磨削深度磨削深度一般為0.0020.01mm，粗粒度、金屬結(jié)合劑砂輪可取較大，立方氮化硼砂輪比金剛石砂輪可稍大。372022/7/30第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪磨削工藝磨削用量選擇工件速度一般為1020m/min（對(duì)磨削效果影響較小，過(guò)高會(huì)使砂輪磨損增加，出現(xiàn)振動(dòng)和噪聲）縱向進(jìn)給速度一般

19、在0.451.5m/min，對(duì)工件磨削表面粗糙度影響較大，粗糙度要求小，應(yīng)取小值。382022/7/30第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削五、超硬磨料砂輪的平衡靜平衡動(dòng)平衡 力矩平衡，用于窄砂輪的平衡，是在一個(gè)平面上的平衡。（1）機(jī)外靜平衡架上平衡（2）機(jī)上動(dòng)態(tài)平衡（3）機(jī)外動(dòng)態(tài)平衡 力偶平衡，用于寬砂輪和多砂輪軸的平衡，是在一個(gè)有一定長(zhǎng)度的體上進(jìn)行力偶平衡。 一般在動(dòng)平衡機(jī)上進(jìn)行。392022/7/30第4節(jié) 超精密磨削一、超精密磨削和鏡面磨削超精密磨削的加工精度達(dá)到或高于0.1m，表面粗糙度Ra低于0.025m，是一種亞微米級(jí)的加工方法；對(duì)于鋼、鐵材料和陶瓷、玻璃等硬脆材料是一種重要的加工方法。鏡面

20、磨削加工表面粗糙度Ra達(dá)到0.020.01m，屬于精密和超精密磨削范疇。 超精密磨削的特點(diǎn)：超精密磨床是超精密磨削的關(guān)鍵；超精密磨削是一種超微量去除加工；超精密磨削是一個(gè)高精度、高穩(wěn)定 性的系統(tǒng)工程。402022/7/30第4節(jié) 超精密磨削二、超精密磨削機(jī)理超微量切除超精密磨削是一種極薄切削，切削厚度極小，磨削深度可能小于晶粒的大小，磨削就在晶粒內(nèi)進(jìn)行，因此磨削力一定要超過(guò)晶體內(nèi)部非常大的原子、分子結(jié)合力，從而磨粒上所承受的切應(yīng)力就急速地增加并變得非常大，可能接近被磨削材料的剪切強(qiáng)度極限。磨粒切削刃處受到高溫和高壓作用，要求磨粒材料有很高的高溫強(qiáng)度和高溫硬度。普通磨料在這種情況下會(huì)很快磨損或崩

21、裂，以隨機(jī)方式不斷形成新切削刃，雖可連續(xù)磨削，但得不到高精度小表面粗糙度的磨削質(zhì)量。因此，在超精密磨削時(shí)，一般采用人造金剛石、立方氮化硼等超硬磨料砂輪。412022/7/30第4節(jié) 超精密磨削二、超精密磨削機(jī)理磨削加工過(guò)程單顆粒磨削1）磨粒是一顆具有彈性支承（結(jié)合劑）的和大負(fù)前角切削刃的彈性體。2）磨粒切削刃的切入深度是從零開(kāi)始逐漸增加，到達(dá)最大值再逐漸減少，最后到零。3）磨粒磨削時(shí)在工件的接觸過(guò)程中，開(kāi)始是彈性區(qū)，繼而塑性區(qū)、切削區(qū)、塑性區(qū)，最后是彈性區(qū)。4）超精密磨削時(shí)有微切削作用、塑性流動(dòng)和彈性破壞作用，同時(shí)還有滑擦作用。422022/7/30第4節(jié) 超精密磨削磨削加工過(guò)程 磨削加工是無(wú)

22、數(shù)磨粒的連續(xù)磨削。加工的實(shí)質(zhì)是工件被磨削的表層，在無(wú)數(shù)磨粒瞬間的擠壓，摩擦作用下產(chǎn)生變形，而后轉(zhuǎn)為磨屑，并形成光潔表面的過(guò)程。磨削過(guò)程可分為三個(gè)階段：砂輪表面的磨粒與工件材料接觸，發(fā)生彈性變形，磨粒繼續(xù)切入工件（切削深度增加），工件材料進(jìn)入塑性階段，材料晶粒發(fā)生滑移。塑性變形不斷增大，當(dāng)力達(dá)到工件的強(qiáng)度極限時(shí)，被磨削層材料產(chǎn)生擠裂，即進(jìn)入切削階段，最后被切離。當(dāng)磨削切入量達(dá)到最大值后，逐漸減少，最后到零，同時(shí)經(jīng)歷塑性區(qū)和彈性區(qū)。 二、超精密磨削機(jī)理432022/7/30第4節(jié) 超精密磨削三、超精密磨床超精密磨床的特點(diǎn) （1）高精度 尺寸精度：0.250.5m 圓度：0.250.1m 圓柱度：2

23、5000：0.255000：1m 表面粗糙度：Ra0.0060.01m （2）高剛度 剛度值一般應(yīng)在200N/m以上 （3）高穩(wěn)定性 （4）微進(jìn)給裝置 使砂輪獲得行程為250m，位移精度為0.020.2m，分辨率達(dá) 0.010.1m。 （5）計(jì)算機(jī)數(shù)控442022/7/30第4節(jié) 超精密磨削三、超精密磨床超精密磨床的結(jié)構(gòu)超精密磨床在結(jié)構(gòu)上的發(fā)展趨勢(shì)：（1）主軸軸承由動(dòng)壓向動(dòng)靜壓和靜壓發(fā)展，由液體靜壓向空氣靜壓發(fā)展。(空氣靜壓軸承精度高、發(fā)熱小穩(wěn)定、工作環(huán)境易清潔，但要注意提高承載能力)（2）多采用空氣靜壓導(dǎo)軌，也有采用精密研磨配制的鑲鋼滑動(dòng)導(dǎo)軌。（3）床身、工作臺(tái)等逐漸采用穩(wěn)定性好的天然或人造

24、花崗巖。（4）整個(gè)機(jī)床采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)、淋浴結(jié)構(gòu)等熱穩(wěn)定性措施。452022/7/30第4節(jié) 超精密磨削四、超精密磨削工藝 砂輪線速度：1860m/min 工件線速度：410m/min 工作臺(tái)縱向進(jìn)給速度：50100mm/min 磨削深度：0.51m 磨削橫進(jìn)給次數(shù)：24次 無(wú)火花磨削次數(shù)：35次 磨削用量：25m462022/7/30第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密磨削超硬微粉砂輪超精密磨削機(jī)理與超精密磨削的機(jī)理基本相同，在磨削過(guò)程中微切削作用仍是主要的，還有塑性流動(dòng)和滑移變形。塑性流動(dòng)是由于磨粒與被加工表面磨擦所產(chǎn)生的冷塑性流動(dòng)以及高速時(shí)磨粒磨擦發(fā)熱所引起的；滑移變形是由于材

25、料晶體內(nèi)存在位錯(cuò)缺陷或微裂紋所產(chǎn)生的。472022/7/30最初為解釋晶體的塑性變形而提出的一種原子排列缺陷模型晶體滑移時(shí)，已滑移部分與未滑移部分在滑移面上的分界，稱為位錯(cuò)，又可稱為差排。它是一種線缺陷基本型式有兩種：滑移方向與位錯(cuò)線垂直的稱為刃型位錯(cuò)；滑移方向與位錯(cuò)線平行的稱為螺型位錯(cuò)位錯(cuò)的存在已經(jīng)為電子顯微鏡等觀察所證實(shí)實(shí)際晶體在生長(zhǎng)，變形等過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)它對(duì)晶體的塑性變形，相變，擴(kuò)散，強(qiáng)度等都有很大影響 位錯(cuò)482022/7/30第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密磨削超硬微粉砂輪超精密磨削特點(diǎn)1. 由于磨料是微粉級(jí)，粒度很細(xì)，磨削可獲得極小的表面粗糙度和很高的幾何尺寸和形狀精度

26、；2. 是一種固結(jié)磨料的微量去除加工方法，加工效率高；3. 磨料粒度很細(xì)，容屑空間很小，磨削容易堵塞，需要進(jìn)行在線修整，才能保證磨削的正常進(jìn)行和加工質(zhì)量；4. 磨削要在超精密磨床上進(jìn)行，機(jī)床上應(yīng)有微進(jìn)給裝置，設(shè)備價(jià)格高。超硬微粉砂輪超精密磨削應(yīng)用已成功用于加工各種非金屬材料和有色金屬及其合金材料零件中的各種表面加工。492022/7/30第5節(jié) 精密和超精密砂帶磨削砂帶磨削方式閉式砂帶磨削開(kāi)式砂帶磨削采用無(wú)接頭或有接頭的環(huán)形砂帶，通過(guò)張緊輪撐緊，由電動(dòng)機(jī)通過(guò)接觸輪帶動(dòng)砂帶高速回轉(zhuǎn)，工件回轉(zhuǎn)，砂帶頭架或工作臺(tái)縱向及橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)工件進(jìn)行磨削。效率高、噪聲大、易發(fā)熱，用于粗、半精和精加工。采

27、用成卷砂帶，由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速機(jī)構(gòu)通過(guò)卷帶輪帶動(dòng)砂帶作極緩慢的移動(dòng)，砂帶繞過(guò)接觸輪并以一定的工作壓力與工件被加工表面接觸，工件回轉(zhuǎn)，砂帶頭架或工作臺(tái)縱向及橫向進(jìn)給，從而對(duì)工件進(jìn)行磨削。砂帶在磨削過(guò)程中的連續(xù)緩慢移動(dòng)，切削區(qū)不斷出現(xiàn)新砂粒，磨削質(zhì)量高且穩(wěn)定，磨削效果好。效率不如閉式磨削，用于精密和超精密磨削。一、砂帶磨削方式、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍502022/7/30閉式砂帶磨削砂帶磨削分類(lèi)：按砂帶與工件接觸形式分為接觸輪式、支承板（輪）式、自由浮動(dòng)接觸式和自由接觸式。按加工表面類(lèi)型分為外圓、內(nèi)圓、平面、成形表面等磨削方式。512022/7/30開(kāi)式砂帶磨削522022/7/30第5節(jié) 精密和超精密砂帶磨

28、削一、砂帶磨削方式、特點(diǎn)和應(yīng)用砂帶磨削特點(diǎn)1）砂帶與工件是柔性接觸，磨粒載荷小而均勻，砂帶磨削 工件表面質(zhì)量高，表面粗糙度可達(dá)Ra 0.050.01m， 砂帶磨削又稱“彈性”磨削。2）砂帶制作時(shí)，用靜電植砂法易于使磨粒有方向性，力、 熱作用小，有較好的切削性，有效地減小了工件變形和 表面燒傷。工件的尺寸精度可達(dá)50.5m，平面度可達(dá) 1m。砂帶磨削又有“冷態(tài)” 磨削之稱。3）砂帶磨削效率高，無(wú)需修整，有“高效”磨削之稱。4）砂帶制作簡(jiǎn)單方便，無(wú)燒結(jié)、動(dòng)平衡等問(wèn)題，價(jià)格也便 宜，砂帶磨削設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有“廉價(jià)”磨削之稱。5）砂帶磨削有廣闊的工藝性和應(yīng)用范圍、很強(qiáng)的適應(yīng)性， 有“萬(wàn)能”磨削之稱。5

29、32022/7/30第5節(jié) 精密和超精密砂帶磨削一、砂帶磨削方式、特點(diǎn)和應(yīng)用砂帶磨削特點(diǎn)砂帶研拋加工：是在砂帶磨削的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的，是一種精密和超精密加工方法，其加工為開(kāi)式砂帶磨削方式，用細(xì)粒度砂粒，以聚酯薄膜作為基底的砂帶。1）接觸輪外緣材料為橡膠、塑料時(shí)，加工時(shí)的拋光作用強(qiáng)；2）接觸輪外緣材料為鋼鐵、銅、膠木時(shí)，加工時(shí)的研磨作 用強(qiáng)；3）接觸輪外緣材料為半軟半硬時(shí)，加工時(shí)研磨、拋光兼有。砂帶磨削的缺點(diǎn)：砂帶磨削不能加工窄退刀槽的階梯軸、階梯孔、盲小孔、齒輪等，對(duì)形狀和位置精度要求高的也不如精密砂輪磨削。542022/7/30第5節(jié) 精密和超精密砂帶磨削二、砂帶磨削機(jī)理圖3-26 砂輪磨削和砂

30、帶磨削的接觸區(qū)和載荷分布情況砂帶磨削時(shí)，彈性變形區(qū)的面積較大，使磨粒承受的載荷減小，載荷值也較均勻，且有減振作用。砂帶磨削時(shí)材料的塑性變形和摩擦力均較砂輪磨削時(shí)減小，力和熱的作用降低，工件溫度降低。砂帶粒度均勻、等高性好，磨粒尖刃向上，有方向性，且切削刃間隔長(zhǎng)，切屑不易堵塞，有較好的切削性。但提高工件幾何精度有困難。 有砂輪磨削的滑擦、耕犁、切削；磨粒擠壓，使加工表面產(chǎn)生塑性變形、硬化和斷裂；摩擦升溫引起熱塑性流動(dòng)。 砂帶磨削兼有磨削、研磨和拋光的綜合作用，是一種復(fù)合加工。552022/7/30第5節(jié) 精密和超精密砂帶磨削三、精密砂帶磨床和砂帶頭架砂帶磨削頭架閉式磨削頭架組成：接觸輪（或支撐板

31、）、主動(dòng)輪、張緊輪、張緊機(jī)構(gòu)、調(diào)偏機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)、基座等。砂帶磨床與砂輪磨床只有頭架不同。562022/7/30第5節(jié) 精密和超精密砂帶磨削開(kāi)式磨削頭架電機(jī)9-減速器11-卷帶輪5-帶動(dòng)砂帶緩慢移動(dòng)。1和7產(chǎn)生的摩擦阻尼使砂帶在移動(dòng)中保持撐緊。移動(dòng)油缸4經(jīng)杠桿3使接觸輪2移向或離開(kāi)工件。卷狀砂帶裝在砂帶輪上，通過(guò)斜面撐緊機(jī)構(gòu)，由三條滑塊撐緊，擰緊或松開(kāi)帶錐面的螺母，可方便裝卸砂帶。砂帶設(shè)置在上方。572022/7/30第5節(jié) 精密和超精密砂帶磨削砂帶振動(dòng)磨削 砂帶振動(dòng)磨削是開(kāi)式砂帶磨削和振動(dòng)疊加的復(fù)合加工。1)在開(kāi)式砂帶磨削時(shí)，振動(dòng)可彌補(bǔ)工件不能高速運(yùn)動(dòng) 時(shí)效率下降，使加工效率大大提高。2）振動(dòng)

32、的疊加可以形成復(fù)雜而又不重復(fù)地磨削軌跡，形 成網(wǎng)狀紋，有利于降低表面粗糙度，得到很低粗糙度 值的加工表面。3）可采用干式磨削，加工表面不易出現(xiàn)劃痕。4）對(duì)寬砂帶，沿接觸輪軸向振動(dòng)可使砂帶不跑偏和 磨損均勻。582022/7/30第5節(jié) 精密和超精密砂帶磨削三、精密砂帶磨床和砂帶頭架接觸輪接觸輪的輪轂和外緣由不同材料制成，一般輪轂用鋼鐵，外緣可用鋼、銅、橡膠等材料。有齒形的表面，螺旋角多選用30-60，精磨選30，粗磨選45-60接觸輪外緣截面形狀有平滑形(精度高)、齒形和填充形592022/7/30第5節(jié) 精密和超精密砂帶磨削三、精密砂帶磨床和砂帶頭架接觸輪的選用原則（1）接觸輪的硬度越大，加工表面粗糙度越大；（2）除軟質(zhì)接觸輪因超速而發(fā)生硬化外，速度