金屬工藝學(xué)精密加工

精密加工研磨珩磨拋光超精密加工研磨lapping利用涂敷或壓嵌在研具上的磨料顆粒，通過(guò)研具與工件在一定壓力下的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)加工表面進(jìn)行的精整加工。研磨可用于加工各種金屬和非金屬材料，加工的表面形狀有平面，內(nèi)、外圓柱面和圓錐面，凸、凹球面，螺紋，齒面及其他型面。加工精度可達(dá)IT5～01，表面粗糙度可達(dá)Ra0.63～0.01微米。研磨方法一般可分為濕研、干研和半干研3類。①濕研：又稱敷砂研磨，把液態(tài)研磨劑連續(xù)加注或涂敷在研磨表面,磨料在工件與研具間不斷滑動(dòng)和滾動(dòng),形成切削運(yùn)動(dòng)。濕研一般用于粗研磨。②干研：又稱嵌砂研磨，把磨料均勻在壓嵌在研具表面層中，研磨時(shí)只須在研具表面涂以少量的硬脂酸混合脂等輔助材料。干研常用于精研磨。③半干研：類似濕研，所用研磨劑是糊狀研磨膏。研磨既可用手工操作，也可在研磨機(jī)上進(jìn)行。工件在研磨前須先用其他加工方法獲得較高的預(yù)加工精度，所留研磨余量一般為5～30微米研具研具是使工件研磨成形的工具，同時(shí)又是研磨劑的載體，硬度應(yīng)低于工件的硬度，又有一定的耐磨性，常用灰鑄鐵制成。濕研研具的金相組織以鐵素體為主；干研研具則以均勻細(xì)小的珠光體為基體。研磨M5以下的螺紋和形狀復(fù)雜的小型工件時(shí)，常用軟鋼研具。研磨小孔和軟金屬材料時(shí)，大多采用黃銅、紫銅研具。研具應(yīng)有足夠的剛度，其工作表面要有較高的幾何精度。研具在研磨過(guò)程中也受到切削和磨損，如操作得當(dāng)，它的精度也可得到提高，使工件的加工精度能高于研具的原始精度研磨工藝特點(diǎn)正確處理研磨的運(yùn)動(dòng)軌跡是提高研磨質(zhì)量的重要條件。在平面研磨中，一般要求：①工件相對(duì)研具的運(yùn)動(dòng)，要盡量保證工件上各點(diǎn)的研磨行程長(zhǎng)度相近；②工件運(yùn)動(dòng)軌跡均勻地遍及整個(gè)研具表面，以利于研具均勻磨損；③運(yùn)動(dòng)軌跡的曲率變化要小，以保證工件運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；④工件上任一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡盡量避免過(guò)早出現(xiàn)周期性重復(fù)。圖常用的平面研磨運(yùn)動(dòng)軌跡為常用的平面研磨運(yùn)動(dòng)軌跡。為了減少切削熱，研磨一般在低壓低速條件下進(jìn)行?；ハ嗯浜系墓ぜ２捎门溲蟹椒āＥ溲星?，兩工件先需要經(jīng)過(guò)單件研磨，然后在兩工件配合表面間加入研磨劑，兩工件互為研具，通過(guò)配研消除阻礙精密配合的微觀峰部，使配合表面相互吻合珩磨honing用鑲嵌在珩磨頭上的油石（也稱珩磨條）對(duì)精加工表面進(jìn)行的精整加工。珩磨主要用于加工孔徑為5～500毫米或更大的各種圓柱孔，如缸筒、閥孔、連桿孔和箱體孔等，孔深與孔徑之比可達(dá)10，甚至更大。在一定條件下，珩磨也能加工外圓、平面、球面和齒面等。圓柱珩磨的表面粗糙度一般可達(dá)Ra0.32～0.08微米，精珩時(shí)可達(dá)Ra0.04微米以下,并能少量提高幾何精度,加工精度可達(dá)IT7～4。平面珩磨的表面質(zhì)量略差。珩磨工藝特點(diǎn)珩磨一般采用珩磨機(jī)，機(jī)床主軸與珩磨頭一般是浮動(dòng)聯(lián)接；但為了提高糾正工件幾何形狀的能力，也可以用剛性聯(lián)接。珩孔時(shí),珩磨頭外周一般鑲有2～10根油石，由機(jī)床主軸帶動(dòng)在孔內(nèi)旋轉(zhuǎn),并同時(shí)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),這是主運(yùn)動(dòng)；同時(shí)通過(guò)珩磨頭中的彈簧或液壓力控制油石均勻外漲,對(duì)被加工的孔壁作徑向進(jìn)給。外圓、平面的珩磨原理和操作要求與內(nèi)圓珩磨相同。珩磨余量一般不超過(guò)0.2毫米。圖1內(nèi)圓珩磨示意圖為內(nèi)圓珩磨示意圖。珩磨頭每分鐘往復(fù)次數(shù)與轉(zhuǎn)數(shù)之比應(yīng)取非整數(shù)，使磨料在工件表面形成的加工痕跡成為交叉的網(wǎng)紋而不相重復(fù)。圖2珩磨運(yùn)動(dòng)軌跡為單條油石在孔內(nèi)珩磨時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。油石上下往復(fù)一次，工件回轉(zhuǎn)一圈多。超精加工superfinishing利用裝在振動(dòng)頭上的細(xì)粒度油石對(duì)精加工表面進(jìn)行的精整加工。超精加工一般安排在精磨工序后進(jìn)行，其加工余量?jī)H幾微米，適于加工曲軸、軋輥、軸承環(huán)和各種精密零件的外圓、內(nèi)圓、平面、溝道表面和球面等。圖外圓超精加工示意圖.在充分的冷卻潤(rùn)滑條件下，安裝在振動(dòng)頭上的細(xì)粒度油石以壓力P（一般取0.05～0.3兆帕）與工件接觸，并作振幅為A（一般取1～6毫米）、頻率為f（一般取5～50赫）的縱向振動(dòng);工件作轉(zhuǎn)速為n的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)超精加工工藝特點(diǎn)超精加工過(guò)程可分為4個(gè)階段:①開始時(shí)油石磨掉粗糙凸峰的強(qiáng)烈切削階段；②工件粗糙層被磨除后的正常切削階段；③磨粒變鈍，其作用是由切削過(guò)渡到摩擦拋光的微弱切削階段；④油石和工件已很光滑，接觸面積大大增加，因而壓強(qiáng)下降，磨粒已不能穿破油膜與工件接觸，于是進(jìn)入停止切削階段。與磨削比較，超精加工能在幾秒至幾十秒鐘內(nèi)，把工件的表面粗糙度由Ra0.63～0.16微米改善到Ra0.08～0.01微米，并能有效地去除磨削產(chǎn)生的振痕、波紋、螺旋線等缺陷以及極易磨損的凸峰和變質(zhì)層等，從而大大提高工件的使用壽命拋光polishing利用柔性拋光工具和磨料顆?；蚱渌麙伖饨橘|(zhì)對(duì)工件表面進(jìn)行的修飾加工。拋光不能提高工件的尺寸精度或幾何形狀精度，而是以得到光滑表面或鏡面光澤為目的，有時(shí)也用以消除光澤（消光）.拋光工藝特點(diǎn)通常以拋光輪作為拋光工具。拋光輪一般用多層帆布、毛氈或皮革疊制而成,兩側(cè)用金屬圓板夾緊,其輪緣涂敷由微粉磨料和油脂等均勻混合而成的拋光劑。拋光時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的拋光輪（圓周速度在20米／秒以上）壓向工件，使磨料對(duì)工件表面產(chǎn)生滾壓和微量切削，從而獲得光亮的加工表面,表面粗糙度一般可達(dá)Ra0.63～0.01微米;當(dāng)采用非油脂性的消光拋光劑時(shí)，可對(duì)光亮表面消光以改善外觀。超精密加工

ultraprecisionmachining發(fā)展：20世紀(jì)60年代為了適應(yīng)核能、大規(guī)模集成電路、激光和航天等尖端技術(shù)的需要而發(fā)展起來(lái)的精度極高的一種加工技術(shù)。到80年代初，其最高加工尺寸精度已可達(dá)10納米（1納米=0.001微米）級(jí),表面粗糙度達(dá)1納米,加工的最小尺寸達(dá)1微米，正在向納米級(jí)加工尺寸精度的目標(biāo)前進(jìn)。納米級(jí)的超精密加工也稱為納米工藝(nano-technology)。超精密加工是處于發(fā)展中的跨學(xué)科綜合技術(shù)。超精密加工的特點(diǎn)超精密加工的精度比傳統(tǒng)的精密加工提高了一個(gè)以上的數(shù)量級(jí)，除需要采用新的加工方法或新的加工機(jī)理之外,對(duì)工件材質(zhì),加工設(shè)備、工具、測(cè)量和環(huán)境條件等都有特殊的要求。工件材質(zhì)必須極為細(xì)致均勻，并經(jīng)適當(dāng)處理以消除內(nèi)部殘余應(yīng)力,保證高度的尺寸穩(wěn)定性,防止加工后發(fā)生變形。超精密加工超精密加工主要分為超精密切削加工超精密特種加工

超精密切削加工主要有超精密車削、鏡面磨削和研磨等。在超精密車床上用經(jīng)過(guò)精細(xì)研磨的單晶金剛石車刀進(jìn)行微量車削,切削厚度僅1微米左右，常用于加工有色金屬材料的球面、非球面和平面的反射鏡等高精度、表面高度光潔的零件。例如加工核聚變裝置用的直徑為800毫米的非球面反射鏡，最高精度可達(dá)0.1微米，表面粗糙度為Rz0.05微米。超精密特種加工加工精度以納米，甚至最終以原子單位(原子晶格距離為0.1～0.2納米)為目標(biāo)時(shí)，切削加工方法已不能適應(yīng)，需要借助特種加工的方法，即應(yīng)用化學(xué)能、電化學(xué)能、熱能或電能等，使這些能量超越原子間的結(jié)合能，從而去除工件表面的部分原