《精密和超精密加工技术第2版 教学课件 ppt 作者 袁哲俊 哈尔滨工大 主编 第3章精密磨削和超精密磨削》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精密和超精密加工技术第2版 教学课件 ppt 作者 袁哲俊 哈尔滨工大 主编 第3章精密磨削和超精密磨削（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3.1 概述 3.2 精密磨削 3.3 超硬磨料砂轮磨削 3.4 超精密磨削 3.5 精密和超精密砂带磨削,2019/5/25,第3章 精密磨削和超精密磨削,2019/5/25,第1节 概述,金刚石刀具主要是对铝、铜及其合金等材料进行超精密切削，而对于黑色金属、硬脆材料的精密与超精密加工，则主要是应用精密和超精密磨料加工。 所谓精密和超精密磨料加工，就是利用细粒度的磨粒和微粉对黑色金属、硬脆材料等进行加工，以得到高加工精度和低表面粗糙度值。,2019/5/25,第1节 概述,一、精密和超精密磨料加工方法分类,2019/5/25,第1节 概述,一、精密和超精密加工磨料分类,将磨料或微粉与结合剂粘
2、合 在一起，形成一定的形状并 具有一定强度，再采用烧结、 粘接、涂敷等方法形成 砂轮、砂条、油石、砂 带等磨具。,精密砂轮磨削：砂轮的粒度6080，加工精度1m，Ra0.025m； 超精密砂轮磨削：砂轮的粒度W40W50，得加工精度0.1m， Ra0.0250.008m。,精密砂带磨削：砂带粒度W63W28，加工精度1m，Ra0.025; 超精密砂带磨削：砂带粒度W28W3，加工精度0.1m，Ra0.0250.008m。,2019/5/25,砂轮粒度,2019/5/25,2019/5/25,第1节 概述,一、精密和超精密加工分类,磨料或微粉不是固结在一起， 而是成游离状态。 传统方法：研磨和抛
3、光 新方法：磁性研磨、弹性发射 加工、液体动力抛光、液中研 抛、磁流体抛光、挤压研抛、 喷射加工等。,2019/5/25,第1节 概述,二、精密和超精密砂轮磨料磨具,2019/5/25,第1节 概述,二、精密和超精密砂轮磨料磨具,多选用180240普通 磨料、170/200325/400 超硬磨料的磨粒和各种 粒度的微粉。,将磨料粘合在一起，形成一定的形状，并有一定的强度。 树脂结合剂、陶瓷结合剂和金属结合剂,普通磨具中磨料的含量用组织表示，超硬磨具中磨料的含量用浓度表示。成形磨削、沟槽磨削、宽接触面平面磨削选用高质量浓度；半精磨、精磨选用细粒度、中质量浓度；高精度、低表面粗糙度值的精密磨削和
4、超精密磨削选用细粒度、低质量浓度。,2019/5/25,第1节 概述,二、精密和超精密砂轮磨料磨具,普通磨具硬度低表示磨粒易脱落。 超硬磨具无硬度项指标。,高速回转时，抵抗因离心力的作用而自身破碎的能力。,根据机床规格和加工情况选择磨具的形状和尺寸。 基体材料与结合剂有关，金属结合剂磨具多采用铁或铜合金；树脂结合剂磨具采用铝及合金或电木；陶瓷结合剂磨具多采用陶瓷。,2019/5/25,第1节 概述,三、精密和超精密涂覆磨具,2019/5/25,第1节 概述,三、精密和超精密涂覆磨具,2019/5/25,第1节 概述,三、精密和超精密涂覆磨具,棕刚玉、白刚玉、铬刚玉、锆 刚玉、黑色碳化硅、绿色碳
5、化硅、 氧化铁、人造金刚石等。 涂覆磨料的粒度无论磨粒还是 微粉，都用P字粒度号表示。,又称胶，作用是将砂粒牢固地粘接在基底上。 动物胶：皮胶、明胶、骨胶等。用于轻切削的干磨和油磨。（溶于水） 树脂：醇酸树脂、胺基树脂、尿醛树脂、酚醛树脂等。用于难磨材料或复杂形面的磨削或抛光。（易溶于有机溶剂） 高分子化合物：聚醋酸乙稀酯。用于精密磨削。（粘接性能好、耐湿、有弹性，成本高）,2019/5/25,第1节 概述,三、精密和超精密涂覆磨具,重力落砂法,涂覆法,静电植砂法,一般砂纸、纱布均用此法,一般塑料膜材料的基底砂带都用此法。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，砂带切削
6、性强，等高性好，加工质量好。,2019/5/25,第2节 精密磨削,一、精密磨削机理,精密磨削主要靠砂轮的精细修整，使磨粒具有微刃性和等高性，磨削后， 被加工表面留下大量极微细的磨削痕迹，残留高度极小，加上无火花磨 削阶段的作用，获得高精度和小表面粗糙度表面。磨削机理归纳为如下几点： 1. 微刃的微切削作用 用较小的修整速度和修整深度精细修整砂轮，使磨粒微细破碎而产生微刃 2. 微刃的等高切削作用 分布在砂轮表层的同一深度上的微刃数量多、等高性好，使加工表面的残 留高度极小。 3. 微刃的滑挤、摩擦、抛光作用 锋利的微刃随时间钝化，等高性得到改善。磨削区的高温使金属软化， 钝化微刃的滑擦和挤压
7、将工件表面凸峰辗平，表面粗糙度数值减小。,2019/5/25,第2节 精密磨削,二、精密磨削砂轮选择,精密磨削时所用砂轮的选择以易产生和保持微刃及其等高性为原则。 磨削钢件及铸铁件时，采用刚玉磨料（韧性较高、能保持微刃性和等高性）较好，单晶刚玉最好，白刚玉、铬刚玉应用最普遍。碳化硅磨料韧性差，颗粒呈针片状，修整时难以形成等高性好的微刃，磨削时，微刃易产生微细破裂，不易保持微刃性和等高性。,2019/5/25,第2节 精密磨削,二、精密磨削砂轮选择,砂轮的粒度可选择粗粒度和细粒度两类。粗粒度经过精细修整，微刃切削作用是主要的；细粒度经过精细修整，半钝态微刃在适当压力下与工件表面的摩擦抛光作用比较
8、显著，可以得到质量更高的加工表面和砂轮使用寿命。 结合剂选择树脂类较好，加入石墨填料可加强摩擦抛光作用。对粗粒度砂轮也可用陶瓷结合剂，加工效果也不错。,2019/5/25,第2节 精密磨削,三、精密磨削时的砂轮修整,砂轮修整是精密磨削的关键，有单粒金刚石修整、 金刚石粉末烧结型修整器修整和金刚石超声波修 整等。 砂轮的修整用量有修整速度、修整深度、修整次 数和光修次数。修整速度越小工件表面粗糙度 值越小，但太小工件易烧伤，一般为10 15mm/min，修整深度为2.5m/单行程，精修次 数23次，光修次数1次单行程（光修是无修整 深度修整，是为了去除砂轮表面个别突出微刃）。,修整器低于砂轮中心
9、0.5-1.5mm，向上倾斜10-15（此时金刚石受力小，使用寿命长）,2019/5/25,第2节 精密磨削,四、精密磨床,精密磨削要在精密磨床上进行。精密磨床应满足的要求： 1、高几何精度：主要有砂轮主轴回转精度和导轨平直度，以保证工件的几何形状精度要求，主轴轴承一般采用动压和动静压组合轴承。 2、低速进给运动的稳定性：要求无爬行和冲击现象，能平稳工作。特殊设计液压系统，采取排除空气、低流量节流阀、工作台导轨压力润滑。,2019/5/25,第2节 精密磨削,四、精密磨床,精密磨削要在精密磨床上进行。精密磨床应满足的要求： 3、减少振动 1）电动机的转子应进行动平衡，电动机与砂轮架之间进行隔振
10、； 2）砂轮要进行动平衡； 3）精密磨床最好安装在防振地基上。,2019/5/25,第2节 精密磨削,五、精密磨削用量,一般在1530m/s，速度提高， 切削作用增强，对粗糙度不利。,一般在612m/min。速度较高，易产生振动；较低易产生烧伤和螺旋形等缺陷。,一般为50100mm/min或0.06-0.5mm/r。不易过大，过大会产生烧伤、螺旋形、多角形等缺陷。,2019/5/25,第2节 精密磨削,五、精密磨削用量,一般取0.62.5m/单行程，不能超过微刃高度。,由于磨削余量为2-5m， 单行程次数一般约23次,粗粒度砂轮精细修整后，光磨次数采用58次；细粒度砂轮精细修整后，光磨次数采用
11、1025次。,2019/5/25,第3节 超硬磨料砂轮磨削,一、超硬磨料砂轮磨削特点,可用来加工各种高硬度、高脆性金属材料和非金属材料。 如硬质合金、陶瓷、玻璃、半导体、石材等。立方氮化硼砂轮磨削时，热稳定性好，化学惰性强，不易与铁素元素产生亲和作用和化学反应，加工黑色金属时，有较高的耐磨性。 磨削能力强，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工尺寸及实现加工自动化。 磨削力小，磨削温度低，加工表面质量好，无烧伤、裂纹和组织变化。 磨削效率高。 综合成本低。,2019/5/25,对砂轮进行微量切削，使砂 轮达到所要求的几何形状精 度，并使磨料尖端细微破碎， 形成锋利的磨削刃。,去除磨粒间的结合剂，使磨
12、粒间有一定的容屑空间，并使磨刃突出于结合剂之外（一般是磨粒尺寸的1/3左右），形成切削刃。,第3节 超硬磨料砂轮磨削,二、超硬磨料砂轮修整（修整过程）,2019/5/25,第3节 超硬磨料砂轮磨削,二、超硬磨料砂轮修整（修整方法）,用单点、聚晶金刚石笔，修整片等车削金刚石砂轮达到修整目的。修整精度和效率高，但切削能力差。,用普通磨料砂轮或砂块与超硬磨料砂轮对磨进行修整，普通磨料磨粒被破碎，切削超硬磨料砂轮上的树脂、陶瓷、金属结合剂，致使超硬磨粒就会脱落。目前最为广泛采用的修整法。,2019/5/25,第3节 超硬磨料砂轮磨削,二、超硬磨料砂轮修整（修整方法）,单滚轮法,双滚轮法,用长切屑刮出结
13、合剂。效率低，质量不稳。,2019/5/25,第3节 超硬磨料砂轮磨削,二、超硬磨料砂轮修整（修整方法）,用碳化硅、刚玉、硬质合金或钢铁等制成修整轮，与超硬磨料砂轮在一定压力下进行自由对滚，使结合剂破裂形成容屑空间，并使超硬磨粒表面崩碎形成微刃。加入碳化硅、刚玉等游离磨料，依靠游离磨料挤轧作用进行修锐。,1振动机；2气源；3压缩空气；4流量调整阀；5磨料或玻璃球；6筛网；7电磁阀；8高压空气及磨料；9喷嘴；10磨料或玻璃球；11修整轮；12超硬磨料砂轮,2019/5/25,第3节 超硬磨料砂轮磨削,二、超硬磨料砂轮修整,修锐效果好,2019/5/25,第3节 超硬磨料砂轮磨削,二、超硬磨料砂轮
14、修整,利用电化学腐蚀作用蚀除金属结合剂，可方便实现在线修锐。 多用于金属结合剂砂轮的修锐，非金属结合剂砂轮无效。（不能用于整形，电刷易损）,2019/5/25,第3节 超硬磨料砂轮磨削,二、超硬磨料砂轮修整,电火花放电加工，适用于各种金属结合剂砂轮。若在结合剂中加入石墨粉，可用于树脂、陶瓷结合剂砂轮。既可整形，又可修锐。,2019/5/25,第3节 超硬磨料砂轮磨削,二、超硬磨料砂轮修整,用受激振动的 簧片或超声波 振动头驱动的 幅板作为修整 器，并在砂轮 和修整器间放 入游离磨料撞 击砂轮的结合 剂，使超硬磨 粒突出结合剂。,2019/5/25,第3节 超硬磨料砂轮磨削,三、超硬磨料砂轮磨床
15、,超精密磨削对磨床的要求： 1）要求磨床的精度较高。 砂轮主轴回转精度其径向跳动应0.01mm，端面圆跳动0.005mm。 2）比普通磨床刚度提高50左右。 3）进给系统精度高、进给速度均匀准确。 纵向进给速度最小可达0.3m/min，横向进给最小可达0.0010.002mm/单行程。,2019/5/25,第3节 超硬磨料砂轮磨削,三、超硬磨料砂轮磨床,超精密磨削对磨床的要求： 4）各运动件和主轴回转部分、进给运动导轨部分有可靠的密封防超硬磨料进入。 5）有比较完善的磨削液处理系统，防止超硬磨料对磨削液系统的磨损。 6）采取相应的防振、隔振措施。,2019/5/25,第3节 超硬磨料砂轮磨削,
16、四、超硬磨料砂轮磨削工艺,人造金刚石砂轮的磨削速度为1230m/s（热稳定性700-800），立方氮化硼砂轮的磨削速度为4560m/s（热稳定性好）.,磨削深度一般为0.0020.01mm，粗粒度、金属结合剂砂轮可取较大，立方氮化硼砂轮比金刚石砂轮可稍大。,2019/5/25,第3节 超硬磨料砂轮磨削,四、超硬磨料砂轮磨削工艺,一般为1020m/min（对磨削效果影响较小，过高会使砂轮磨损增加，出现振动和噪声）,一般在0.451.5m/min，对工件磨削表面粗糙度影响较大，粗糙度要求小，应取小值。,2019/5/25,第3节 超硬磨料砂轮磨削,四、超硬磨料砂轮磨削工艺,极压性：是指切削液与金属表面起作用，形成一层牢固的润滑膜，在磨削区域的高压下有良好的润滑和抗粘着性能。,降低磨削温度，减少磨削力，改善磨削表面质量，提高磨削效率和砂轮寿命。 润滑、冷却、清洗性能，尚有渗透性、防锈性、防腐性、防火性、切削性和极压性等,2019/5/25,第3节 超硬磨料砂轮磨削,四、超硬磨料砂轮磨削工艺,人造金刚石砂轮
