《机械制造基础第3版 宋昭祥第三篇第4章磨削光整加工与精密加工》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造基础第3版 宋昭祥第三篇第4章磨削光整加工与精密加工（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,第四章 磨削、光整加工 与精密加工 教学要点： 1. 磨削加工特点及应用 2. 光整加工特点及应用 3. 精密加工特点及应用,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,第一节 磨削加工 在机床上用砂轮作为刀具对工件表面进行加工的过程称为磨削加工。磨削加工是零件精加工的主要方法之一。 磨削用量包括磨削速度c，圆周进给量fw；纵向进给量fx；背吃刀量ap。 磨外圆时，砂轮的旋转为主运动，同时砂轮又作横向进给运动;工件的旋转为圆周进给运动，同时工件又作纵向进给运动。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,图3.4-1 磨外圆时的运动和磨削用量,第三篇第四
2、章 磨削、光整加工与精密加工 ,磨外圆（影音文件）,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,从本质上讲，磨削是一种切削，砂轮表面上的每个磨粒，可以近似地看成一个微小刀齿；突出的磨粒尖棱，可以认为是微小的切削刃。其切削过程大致可分为三个阶段。在第一阶段，磨粒从工件表面滑擦而过，只有弹性变形而无切屑。 第二阶段，磨粒切入工件表层，刻划出沟痕并形成隆起。 第三阶段，切削厚度增大至某一临界值，切下切屑。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,图3.4-2 磨粒切削过程,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,一、磨床 以砂轮作磨具的机床称为磨床。磨床的种类很多，常用的有万能外圆磨床、普通外圆磨
3、床、内圆磨床、平面磨床等几种。 （一） M1432A型万能外圆磨床 1M1432A型万能外圆磨床的型号 2M1432A型万能外圆磨床的组成及其作用 1）床身 2）工作台 3）头架 4）砂轮架 5）内圆磨头 6）尾座,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,图3.4-3 M 1432A万能外圆磨床 1-头架 2-砂轮 3-内圆磨头 4-磨架 5-砂轮架 6-尾座 7-上工作台 8-下工作台9-床身 10-横向进给手轮 11-纵向进给手轮 12-换向挡块,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,（二）M7120A卧轴矩台平面磨床的组成及其作用 主要用于磨削工件上的平面。 平面磨床由床身、工作台
4、、立柱、磨头及砂轮修整器等部件组成。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,图3.4-4 M7120A平面磨床 1-工作台手轮 2-磨头 3-拖板 4-横向进给手轮 5-砂轮修整器 6-立柱 7-行程挡块 8-工作台 9-垂直进给手轮 10-床身,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,二、砂轮 砂轮的组成：砂轮是磨削的主要工具。它是由砂粒 (磨料)用结合剂粘结在一起经焙烧而成的疏松多孔体。磨料直接担负切削工作，必须锋利和坚韧。 常用的磨料有两类：刚玉类 (Al2O3)和碳化硅类 (SiC)。刚玉类适用于磨削钢料及一般刀具；碳化硅类适用于磨削铸铁、青铜等脆性材料及硬质合金刀具。 磨料颗粒
5、的尺寸大小用粒度表示。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,图3.4-5 砂轮的组成 1-加工表面 2-空隙 3-待加工表面 4-砂轮 5-已加工表面 6-工件 7-磨粒 8-结合剂,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,磨料用结合剂可以粘结成各种形状和尺寸的砂轮，以适用于不同表面形状和尺寸的加工。工厂中常用的结合剂为陶瓷。磨料粘结愈牢，则砂轮的硬度就愈高。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,图3.4-6 砂轮的形状,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,三、磨床的装夹方式和磨床附件 （一）外圆磨削的工件装夹 在外圆磨床上，工件一般用前、后顶尖装夹，也可用三爪自定心卡盘、
6、四爪单动卡盘、心轴装夹。 顶尖装夹，其安装方法与车削中所用方法基本相同，但磨床所用顶尖都是死顶尖，不随工件一起转动，并且尾座顶尖是靠弹簧推紧力顶紧工件，这样可以减小安装误差，提高磨削精度。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,图3.4-7 顶尖安装工件 1-夹头 2-拨盘 3-前顶尖 4-头架主轴 5-拨杆 6-后顶尖 7-尾座套筒,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,（二）平面磨削的工件装夹,磨平面，一般使用平面磨床。平面磨床工作台上装有电磁吸盘。电磁吸盘用于装夹各种导磁材料制成的工件。导磁性工件如钢、铸铁件等可直接安装在工作台上。电磁吸盘由吸盘体、线圈、盖板、心体、绝磁层等几部
7、分组成。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,图3.4-8 电磁吸盘 1-心体 2-吸盘体 3-工件 4-绝磁层 5-盖板 6-线圈,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,四、磨削工作 （一）磨削外圆 工件的外圆一般在普通外圆磨床或万能外圆磨床上磨削。外圆磨削一般有纵磨、横磨和深磨三种方式。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,图3.4-9 外圆磨削工艺方法 a)纵磨法 b)横磨法 c)深磨法,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,（二）磨削平面 1周磨 用砂轮的圆周面磨削平面。周磨平面时，砂轮与工件的接触面积很小，排屑和冷却条件均较好，工件不易产生热变形，而且因砂轮圆周表
8、面的磨粒磨损均匀，加工质量较高，适用于精磨。 2端磨 用砂轮的端面磨削工件平面。端磨平面时，砂轮与工件接触面积大，冷却液不易注入磨削区内，工件热变形大，而且因砂轮端面各点的圆周速度不同，端面磨损不均匀，加工精度较低。但其磨削效率高，适用于粗磨。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,图3.4-10 磨削平面方法 a)周磨法 b)端磨法,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,磨平面（影音文件）,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,五磨削加工的工艺特点和应用 1磨削的工艺特点 1）加工精度高、表面粗糙度Ra小; 2）径向磨削分力(背向力Fp)较大； 3）磨削温度高； 4）砂轮有自锐作
9、用 。 2磨削的应用,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,图3.4-11 常见的磨削加工形式 a)外圆磨削 b)内圆磨削 c) 平面磨削 d)花键磨削 e)螺纹磨削 f)齿形磨,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,磨内孔（影音文件）,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,第二节 光 整 加 工 光整加工，一般是指使被加工表面具有比磨削等精加工方法获得更好的表面质量 (表面粗糙度Ra值在0.2m以下)和更高的加工精度的一些加工方法。 常用的光整加工方法有研磨、珩磨、超级光磨、镜面磨削、磨料喷射加工，抛光、刮研、滚压、挤压珩磨、振动光饰、离子溅射加工等。随着科学技术的发展，光整加工
10、正处于不断完善和发展的过程之中。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,一、常用光整加工工艺概述 （一）研磨 研磨是用研具与研磨剂对工件表面进行光整加工的方法。研磨时，研磨剂置于研具与工件之间，在一定压力作用下，研具与工件作复杂的相对运动，通过研磨剂的机械及化学作用，研去工件表面极薄的一层材料，从而达到很高的精度和很小的表面粗糙度。 研磨有手工研磨和机械研磨两种方式。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,图3.4-12 研磨机工作示意图,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,（二）珩磨 珩磨是用装有磨条(油石)的珩磨头对孔进行光整加工的方法。 珩磨时工件固定不动，装有若干磨条的珩
11、磨头插入被加工孔中，并使磨条以一定压力与孔壁接触。珩磨头由机床主轴带动旋转，同时沿轴向作往复运动，使磨条从孔壁上切除极薄的一层金属。 珩磨一般在专门的珩磨机上进行。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,图3.4-13 珩磨加工示意图,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,（三）超级光磨 超级光磨（也称超精加工）是用装有细磨粒、低硬度磨条的磨头，在一定压力下对工件表面进行光整加工的方法。加工时，工件低速旋转，磨条以一定压力轻压于工件表面，在作轴向进给的同时，还沿轴向作往复振动。这三个运动使每个磨粒在工件表面上的运动轨迹都不重复，从而对工件的微观不平表面进行修磨，使工件表面达到很高的精度
12、和很小的表面粗糙度。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,图3.4-14 超级光磨外圆的工作示意图,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,（四）抛光,（四）抛光 抛光是利用高速旋转的涂有磨膏的抛光轮（用帆布或皮革制成的软轮），对工件表面进行光整加工的方法。抛光时，将工件压在高速旋转的抛光轮上，通过磨膏介质的化学作用使工件表面产生一层极薄的软膜，这就允许用比工件材料软的磨料进行加工，且不会在工件表面上留下划痕。由于抛光轮转速很高，剧烈的摩擦使工件表层出现高温，表层材料被挤压而发生塑性流动，可填平表面原来的微观不平，而获得很光亮的表面（呈镜面状）。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工
13、 ,图3.4-15 单轮双工位抛光机工作示意图,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,第三节 精密和超精密加工技术 一、精密和超精密加工的概念 按加工精度和加工表面质量的不同，通常可以把机械加工分为一般加工、精密加工和超精密加工。 精密加工是指在一定的发展时期，加工精度和表面质量达到较高的加工工艺。超精密加工是指加工精度和表面质量达到了极高要求的精密加工工艺。当代精密、超精密加工正从微米、亚微米级的微米工艺、亚微米工艺向纳米级的纳米工艺发展。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,一般加工指加工精度在10m左右，相当于尺寸公差等级IT6IT5，表面粗糙度Ra值为0.80.2m 的加工方
14、法。 精密加工是指加工精度在100.1m，尺寸公差等级在IT5以上，表面粗糙度Ra值在0.1m以下的加工方法。 超精密加工指加工精度在0.1-0.01m内，表面粗糙度Ra值为0.001m的加工方法。 精密和超精密加工主要包括金刚石刀具超精密切削、超精密磨削和磨料加工以及精密特种加工三个领域。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,二、精密和超精密加工方法 1金刚石刀具超精密切削加工 金刚石刀具可分为三类：天然金刚石单晶体、烧结金刚石多晶体和金刚石硬质合金复合体。后两种属人造金刚石烧结材料。 用金刚石刀具对铝合金、无氧铜、黄铜及其合金材料进行超精密加工，能达到的尺寸精度和形状精度为0.1m，
15、表面粗糙度Ra值为0.01m。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,2精密和超精密磨削加工 精密和超精密磨削对砂轮的要求很高，砂轮需进行精细的修整；以使其具有很好的微刃性和等高性。超精密磨削采用人造金刚石、立方氮化硼等超硬磨料作为砂轮的材料。加工时，磨削余量很小 (0.0020.005m)，磨削过程中砂轮微刃对工件同时有滑挤、摩擦、抛光等作用，从而使工件获得很高的加工精度和很小的表面粗糙度值。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,三、精密和超精密加工的特点和应用 1、精密和超精密加工都是以精密元件为加工对象，与精密元件密切结合而发展起来的。 2、精密和超精密加工要求零件有足够的强度和刚度，而且要求从零件的加工工艺性上考虑选择材料。 3、要有严格的加工环境。 4、要精化加工设备，着力提高机床的运转精度，设计专门设备或精化现有设备，使加工设备达到更高精度。 5、要合理安排热处理工艺，采用时效、冰冷处理等工艺使工件精度稳定可靠。 6、精密测量是精密和超精密加工的必要条件，甚至成为关键。,第三篇第四章 磨削、光整加工与精密加工 ,
