1、Precision and ultraprecision machiningPrecision and ultraprecision machining第三讲第三讲 （超）精密磨料加工（超）精密磨料加工.hz.letv/watch/04600704660518279877.html?page=videoMultiNeedv.youku/v_show/id_XNjQ3NTIwMDYw.html.ku6/watch/2198302659794861431.html?fr=&page=videoMultiNeed&list=1无心镜面磨3-1 3-1 何谓固结磨料加工何谓固结磨料加工?何谓游离磨料加
2、工何谓游离磨料加工?它们各有何特点它们各有何特点?适适用于什么场合用于什么场合?3-23-2试述超硬磨料磨具试述超硬磨料磨具(金刚石砂轮、立方氮化硼砂轮金刚石砂轮、立方氮化硼砂轮)的特点。的特点。超硬磨料磨具为什么会成为精密加工和超精密加工的主要工具超硬磨料磨具为什么会成为精密加工和超精密加工的主要工具之一之一?3-3 3-3 在表示普通磨料磨具和超硬磨料磨具的技术性能时，有哪在表示普通磨料磨具和超硬磨料磨具的技术性能时，有哪些技术性能的表示方法相同些技术性能的表示方法相同?有哪些技术性能的表示方法不同有哪些技术性能的表示方法不同?3-4 3-4 为什么在超硬磨料磨具的结构中一般由磨料层、过渡
3、层和为什么在超硬磨料磨具的结构中一般由磨料层、过渡层和基体三个部分组成基体三个部分组成?过渡层起什么作用过渡层起什么作用?普通磨料磨具的结构为普通磨料磨具的结构为什么与超硬磨料磨具的结构不同什么与超硬磨料磨具的结构不同?3-5 3-5 涂覆磨具在制造技术上的质量关键是哪些涂覆磨具在制造技术上的质量关键是哪些?3-6 3-6 试述近年来涂覆磨具在精密和超精密加工中所占的地位。试述近年来涂覆磨具在精密和超精密加工中所占的地位。3-7 3-7 试述涂覆磨具制造中三种涂覆方法的特点和应用场合。试述涂覆磨具制造中三种涂覆方法的特点和应用场合。3-8 3-8 试从系统工程的角度分析精密磨削的技术关键。试从
4、系统工程的角度分析精密磨削的技术关键。3-9 3-9 试分析砂轮修整对精密磨削质量的影响。试分析砂轮修整对精密磨削质量的影响。3-10 3-10 精密磨削能获得高精度和小表面粗糙度表面的主要原因何精密磨削能获得高精度和小表面粗糙度表面的主要原因何在在?3-11 3-11 试分析超硬磨料砂轮的各种修整方法的机理特点和应用试分析超硬磨料砂轮的各种修整方法的机理特点和应用范围。范围。3-12 3-12 试分析普通磨料砂轮和超硬磨料砂轮在修整机理上的不同。试分析普通磨料砂轮和超硬磨料砂轮在修整机理上的不同。3-13 3-13 在超硬磨料砂轮磨削时如何选用磨削液在超硬磨料砂轮磨削时如何选用磨削液?3-1
5、4 3-14 超精密磨削的含义是什么超精密磨削的含义是什么?镜面磨削的含义是什么镜面磨削的含义是什么?3-15 3-15 试从系统工程的角度来分析超精密磨削能达到高质量试从系统工程的角度来分析超精密磨削能达到高质量的原因。的原因。3-16 3-16 试分析超硬微粉砂轮超精密磨削的特点。试分析超硬微粉砂轮超精密磨削的特点。3-17 3-17 试比较精密砂轮磨削和精密砂带磨削的机理特点和试比较精密砂轮磨削和精密砂带磨削的机理特点和应用范围。应用范围。3-18 3-18 比较闭式砂带磨削和开式砂带磨削的特点和应用场合。比较闭式砂带磨削和开式砂带磨削的特点和应用场合。3-19 3-19 论述接触轮外缘
6、截面形状及其结构对砂带磨削的影响。论述接触轮外缘截面形状及其结构对砂带磨削的影响。3-20 3-20 分析接触轮外缘材料的种类及其硬度对砂带磨削的影分析接触轮外缘材料的种类及其硬度对砂带磨削的影响。响。3-2l 3-2l 如何处理砂带磨削时的冷润与除尘问题如何处理砂带磨削时的冷润与除尘问题?金刚石刀具主要是对铝、铜及其合金等材料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，就是利磨料加工。所谓精密和超
7、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。进行加工，以得到高加工精度和低表面粗糙度值。一、一、精密和超精密磨料加工分类精密和超精密磨料加工分类固结磨料加工固结磨料加工将磨料或微粉与结合剂粘合将磨料或微粉与结合剂粘合在一起，形成一定的形状并在一起，形成一定的形状并具有一定强度，再采用烧结、具有一定强度，再采用烧结、粘接、涂敷等方法形成粘接、涂敷等方法形成砂轮、砂条、油石、砂砂轮、砂条、油石、砂带等磨具。带等磨具。精密和超精密砂轮磨削精密和超精密砂轮磨削精密砂轮磨削：砂轮的粒度精密砂轮磨削：砂
8、轮的粒度60608080，加，加工精度工精度1m1m，Ra0.025mRa0.025m；超精密砂轮磨削：砂轮的粒度超精密砂轮磨削：砂轮的粒度W40W40W50W50，加工精度加工精度0.1m0.1m，Ra0.025Ra0.0250.008m0.008m。精密和超精密砂带磨精密和超精密砂带磨削削精密砂带磨削：砂带粒度精密砂带磨削：砂带粒度W63W63W28W28，加，加工精度工精度1m1m，Ra0.025;Ra0.025;超精密砂带磨削：砂带粒度超精密砂带磨削：砂带粒度W28W28W3W3，加，加工精度工精度0.1m0.1m，Ra0.025Ra0.0250.008m0.008m。一、一、精密和超
9、精密磨料加工分类精密和超精密磨料加工分类游离磨料加工游离磨料加工磨料或微粉不是固结在一起，磨料或微粉不是固结在一起，而是成游离状态。而是成游离状态。传统方法：研磨和抛光传统方法：研磨和抛光新方法：磁性研磨、弹性发射新方法：磁性研磨、弹性发射加工、液体动力抛光、液中研加工、液体动力抛光、液中研抛、磁流体抛光、挤压研抛、抛、磁流体抛光、挤压研抛、喷射加工等。喷射加工等。一、一、精密和超精密磨料加工分类精密和超精密磨料加工分类2、精密和超精密砂轮磨料磨具、精密和超精密砂轮磨料磨具磨料及其选择磨料及其选择普通磨料碳化物系碳化硼碳化硅刚玉系超硬磨料金刚石天然人造立方氮化硼2、精密和超精密砂轮磨料磨具、精
10、密和超精密砂轮磨料磨具磨料粒度及其选择磨料粒度及其选择多选用多选用180180240240普通普通磨料、磨料、170/200170/200325/400325/400超硬磨料的磨粒和各种超硬磨料的磨粒和各种粒度的微粉。粒度的微粉。结合剂及其选择结合剂及其选择将磨料粘合在一起，形成一定的形状，并有将磨料粘合在一起，形成一定的形状，并有一定的强度。一定的强度。树脂结合剂、陶瓷结合剂和金属结合剂树脂结合剂、陶瓷结合剂和金属结合剂组织和浓度及其选择组织和浓度及其选择普通磨具中磨料的含量用组织表示，超硬磨具中磨料的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
11、面平面含量用浓度表示。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超精密量浓度；高精度、低表面粗糙度值的精密磨削和超精密磨削选用细粒度、低质量浓度。磨削选用细粒度、低质量浓度。2、精密和超精密砂轮磨料磨具、精密和超精密砂轮磨料磨具硬度及其选择硬度及其选择普通磨具硬度低表示磨粒易脱落。普通磨具硬度低表示磨粒易脱落。超硬磨具无硬度项指标。超硬磨具无硬度项指标。磨具的强度磨具的强度高速回转时，抵抗因离心力的作用而自身破高速回转时，抵抗因离心力的作用而自身破碎的能力。碎的能力。
12、磨具的形状和尺寸及其基体材料磨具的形状和尺寸及其基体材料根据机床规格和加工情况选择磨具的形根据机床规格和加工情况选择磨具的形状和尺寸。状和尺寸。基体材料与结合剂有关，金属结合剂磨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；陶瓷结合剂磨具采用铝及合金或电木；陶瓷结合剂磨具多采用陶瓷。多采用陶瓷。3、精密和超精密涂覆磨具、精密和超精密涂覆磨具涂覆磨具分类涂覆磨具分类涂覆磨具工作条件基底材料形状耐水干磨复合纸棉布化纤布塑料膜盘状页状卷状环状带状涂覆磨料及粒度涂覆磨料及粒度棕刚玉、白刚玉、铬刚玉、锆棕刚玉、白刚玉、铬刚玉、锆
13、刚玉黑色碳化硅、绿色碳化硅、刚玉黑色碳化硅、绿色碳化硅、氧化铁、人造金刚石等。氧化铁、人造金刚石等。涂覆磨料的粒度无论磨粒还是涂覆磨料的粒度无论磨粒还是微粉，都用微粉，都用P P字粒度号表示。字粒度号表示。粘接剂粘接剂又称为胶，作用是将砂粒牢固地粘接在基底上。又称为胶，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。用于轻切削的干磨动物胶：皮胶、明胶、骨胶等。用于轻切削的干磨和油磨。和油磨。树脂：醇酸树脂、胺基树脂、尿醛树脂、酚醛树脂树脂：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。等。用于难磨材料或复杂形面的磨削或抛光。高分子化合物：聚醋酸乙稀酯
14、。用于精密磨削。高分子化合物：聚醋酸乙稀酯。用于精密磨削。三、精密和超精密涂覆磨具三、精密和超精密涂覆磨具涂覆方法涂覆方法重力落砂法重力落砂法涂覆法涂覆法静电植砂法静电植砂法三、精密和超精密涂覆磨具三、精密和超精密涂覆磨具一、精密磨削机理一、精密磨削机理 微刃的微切削作用微刃的微切削作用 微刃的等高切削作用微刃的等高切削作用 微刃的滑挤、摩擦、抛光作用微刃的滑挤、摩擦、抛光作用二、精密磨削砂轮选择二、精密磨削砂轮选择 精密磨削使所用砂轮的选择以易产生和保持微刃精密磨削使所用砂轮的选择以易产生和保持微刃及其等高性为原则。及其等高性为原则。磨削钢件及铸铁件时，采用刚玉磨料较好，单晶磨削钢件及铸铁件
15、时，采用刚玉磨料较好，单晶刚玉最好，白刚玉、铬刚玉应用最普遍。刚玉最好，白刚玉、铬刚玉应用最普遍。砂轮的粒度可选择粗粒度和细粒度两类。砂轮的粒度可选择粗粒度和细粒度两类。结合剂选择树脂较好，加入石墨填料加强摩擦抛结合剂选择树脂较好，加入石墨填料加强摩擦抛光作用。光作用。三、精密磨削时砂轮的修整三、精密磨削时砂轮的修整砂轮修整是精密磨削的关键，有单粒金刚石修整、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金刚石粉末烧结型修整器修整和金刚石超声波修整等。整等。砂轮的修整用量有修整导程、修整深度、修整次砂轮的修整用量有修整导程、修整深度、修整次数和光修次数。
16、修整导程（纵向进给量）为数和光修次数。修整导程（纵向进给量）为1015mm/min，修整深度为，修整深度为2.5m/m/单行程，精修次单行程，精修次数数2 23 3次，光修次数次，光修次数1 1次单行程。次单行程。四、精密磨床四、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：精密磨削要在精密磨床上进行。精密磨床应满足的要求：1 1、高几何精度：主要有砂轮主轴回转精度和导轨平直度，、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。动静压组合轴承。2 2、低速进给运
17、动的稳定性：要求无爬行和冲击现象，能、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。阀、工作台导轨压力润滑。3 3、减少振动、减少振动 1 1）电动机的转子应进行动平衡，电动机与砂轮架之间进）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；行隔振；2 2）砂轮要进行动平衡；）砂轮要进行动平衡；3 3）精密磨床最好安装在防振地基上。）精密磨床最好安装在防振地基上。五、磨削用量五、磨削用量砂轮速度砂轮速度一般在一般在151530m/s30m/s一般在一般在6 612
18、m/min12m/min工作速度工作速度工件纵向进给量工件纵向进给量一般为一般为5050100mm/min100mm/min或或0.060.060.5mm/r0.5mm/r横向进给量（吃刀量）横向进给量（吃刀量）一般取一般取0.60.62.5m/2.5m/单行程单行程横向进给次数横向进给次数一般约一般约2 23 3次（单行程）次（单行程）光磨（无火花磨削）光磨（无火花磨削）粗粒度砂轮精细修整后，光磨次数采用粗粒度砂轮精细修整后，光磨次数采用5 58 8次次细粒度砂轮精细修整后，光磨次数采用细粒度砂轮精细修整后，光磨次数采用10102525次。次。一、超硬磨料砂轮磨削特点一、超硬磨料砂轮磨削特点
19、 1 1）可加工各种高硬度、高脆性金属材料和非金属材料，如）可加工各种高硬度、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。和作用和化学反应，加工黑色金属时，有较高的耐磨性。2 2）磨削能力强，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工尺寸）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。及实现加工自动化。3 3）磨削力小，磨削温度低，加工表面质量
20、好，无烧伤、裂）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。纹和组织变化。4 4）磨削效率高。）磨削效率高。5 5）综合成本低。）综合成本低。整形整形对砂轮进行微量切削，使砂对砂轮进行微量切削，使砂轮达到所要求的几何形状精轮达到所要求的几何形状精度，并使磨料尖端细微破碎，度，并使磨料尖端细微破碎，形成锋利的磨削刃。形成锋利的磨削刃。修锐修锐去除磨粒间的结合剂，使磨去除磨粒间的结合剂，使磨粒间有一定的容屑空间，并粒间有一定的容屑空间，并使磨刃突出于结合剂之外，使磨刃突出于结合剂之外，形成切削刃。形成切削刃。二、超硬磨料砂轮修整二、超硬磨料砂轮修整二、超硬磨料砂轮修整二、超硬磨料
21、砂轮修整车削法车削法用单点、聚晶金刚石笔，修整片等车用单点、聚晶金刚石笔，修整片等车削金刚石砂轮达到修整目的。削金刚石砂轮达到修整目的。磨削法磨削法用普通磨料砂轮或砂块与超硬磨料砂轮用普通磨料砂轮或砂块与超硬磨料砂轮对磨对磨进行修整，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。泛采用的修整法。二、超硬磨料砂轮修整二、超硬磨料砂轮修整滚压挤轧法滚压挤轧法用碳化硅、刚玉、硬质合金或钢铁等制成修整轮，用碳化硅、刚玉、硬质合金或钢
22、铁等制成修整轮，与超硬磨料砂轮在一定压力下进行与超硬磨料砂轮在一定压力下进行自由对滚自由对滚，使，使结合剂破裂形成容屑空间，并使超硬磨粒表面崩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。靠游离磨料挤轧作用进行修锐。二、超硬磨料砂轮修整二、超硬磨料砂轮修整喷射法喷射法碳化硅和刚玉二、超硬磨料砂轮修整二、超硬磨料砂轮修整电加工法电加工法电解修整法电解修整法利用电化学腐蚀作用利用电化学腐蚀作用蚀除金属结合剂，多蚀除金属结合剂，多用于金属结合剂砂轮用于金属结合剂砂轮的修锐，非金属结合的修锐，非
23、金属结合剂砂轮无效。剂砂轮无效。二、超硬磨料砂轮修整二、超硬磨料砂轮修整电火花修整法电火花修整法电火花放电加工，适电火花放电加工，适用于各种金属结合剂用于各种金属结合剂砂轮。若在结合剂中砂轮。若在结合剂中加入石墨粉，可用于加入石墨粉，可用于树脂、陶瓷结合剂砂树脂、陶瓷结合剂砂轮。既可整形，又可轮。既可整形，又可修锐。修锐。二、超硬磨料砂轮修整二、超硬磨料砂轮修整超声波振动修整法超声波振动修整法用受激振动的用受激振动的簧片或超声波簧片或超声波振动头驱动的振动头驱动的幅板作为修整幅板作为修整器，并在砂轮器，并在砂轮和修整器间放和修整器间放入游离磨料撞入游离磨料撞击砂轮的结合击砂轮的结合剂，使超硬磨
24、剂，使超硬磨粒突出结合剂。粒突出结合剂。三、超硬磨料砂轮磨床三、超硬磨料砂轮磨床超精密磨削对磨床的要求：超精密磨削对磨床的要求：1 1）要求磨床的精度较高，砂轮主轴回转精度其径向跳动）要求磨床的精度较高，砂轮主轴回转精度其径向跳动应应0.01mm0.01mm，端面圆跳动，端面圆跳动0.005mm0.005mm。2 2）比普通磨床刚度提高）比普通磨床刚度提高5050左右。左右。3 3）进给系统精度高、进给速度均匀准确，纵向进给速度）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最小可达0.3m/min0.3m/min，横向进给最小可达，横向进给最小可达0.0010.0010.002mm/
25、0.002mm/单行程。单行程。4 4）各运动件和主轴回转部分、进给运动导轨部分有可靠）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。的密封。5 5）有比较完善的磨削液处理系统。）有比较完善的磨削液处理系统。6 6）采取相应的防振、隔振措施。）采取相应的防振、隔振措施。四、超硬磨料砂轮磨削工艺四、超硬磨料砂轮磨削工艺磨削用量磨削用量磨削速度磨削速度人造金刚石砂轮的磨削速度为人造金刚石砂轮的磨削速度为12123030m/s，立，立方氮化硼砂轮的磨削速度为方氮化硼砂轮的磨削速度为45456060m/s.磨削深度磨削深度工件速度工件速度一般为一般为101020m/min20m/min纵向进给
26、纵向进给速度速度一般在一般在0.450.451.5m/min1.5m/min磨削深度为磨削深度为0.0020.0020.01mm0.01mm四、超硬磨料砂轮磨削工艺四、超硬磨料砂轮磨削工艺磨削液磨削液磨削液的作用磨削液的作用磨削液的种类磨削液的种类和组成和组成降低磨削温度，减少磨削力，改善磨削降低磨削温度，减少磨削力，改善磨削表面质量，提高磨削效率和砂轮寿命。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、润滑、冷却、清洗性能，尚有渗透性、防锈性、防腐性、防火性、切削性和极防锈性、防腐性、防火性、切削性和极压性等压性等油性液：成分是矿物油，如机油、轻质油性液：成分是矿物油，
27、如机油、轻质柴油、煤油，加入脂肪油和添加剂。柴油、煤油，加入脂肪油和添加剂。水溶性液：成分是水，如乳化液、无机水溶性液：成分是水，如乳化液、无机盐水溶液和化学合成液等。盐水溶液和化学合成液等。金刚石砂轮磨削时常用油性液和水溶性金刚石砂轮磨削时常用油性液和水溶性液，立方氮化硼砂轮磨削时用油性液。液，立方氮化硼砂轮磨削时用油性液。五、超硬磨料砂轮的平衡五、超硬磨料砂轮的平衡静平衡静平衡动平衡动平衡 力矩平衡，用于窄砂轮的平衡，是在一个平面上的平衡。（1）机外静平衡架上平衡（2）机上动态平衡（3）机外动态平衡力偶平衡，用于宽砂轮和多砂轮轴的平衡。一般在动平衡机上进行。一、超精密磨削和镜面磨削一、超精
28、密磨削和镜面磨削超精密磨削的加工精度达超精密磨削的加工精度达到或高于到或高于0.1m0.1m，表面粗，表面粗糙度低于糙度低于0.025m0.025m，是一，是一种亚微米级的加工方法；种亚微米级的加工方法；对于钢、铁材料和陶瓷、对于钢、铁材料和陶瓷、玻璃等硬脆材料是一种重玻璃等硬脆材料是一种重要的加工方法。镜面磨削要的加工方法。镜面磨削加工表面粗糙度达到加工表面粗糙度达到0.020.020.01m0.01m。超精密磨削的特点：超精密磨削的特点：1）超精密磨削是一种超微量去除加工）超精密磨削是一种超微量去除加工2）超精密磨削是一个高精度、高稳定）超精密磨削是一个高精度、高稳定 性的系统工程性的系统
29、工程3）超精密磨床是超精密磨削的关键）超精密磨床是超精密磨削的关键二、超精密磨削机理二、超精密磨削机理磨削加工过程磨削加工过程单颗粒磨削单颗粒磨削1）磨粒是一颗具有弹性支承（结合）磨粒是一颗具有弹性支承（结合剂）的和大负前角切削刃的弹性体。剂）的和大负前角切削刃的弹性体。2）磨粒切削刃的切入深度是从零开）磨粒切削刃的切入深度是从零开始逐渐增加，到达最大值再逐渐减始逐渐增加，到达最大值再逐渐减少，最后到零。少，最后到零。3）磨粒磨削时在工件的接触过程中，）磨粒磨削时在工件的接触过程中，开始是弹性区，继而塑性区、切削区、开始是弹性区，继而塑性区、切削区、塑性区，最后是弹性区。塑性区，最后是弹性区。
30、4）超精密磨削时有微切削作用、塑性）超精密磨削时有微切削作用、塑性流动和弹性破坏作用，同时还有滑擦流动和弹性破坏作用，同时还有滑擦作用。作用。磨削加工过程磨削加工过程 磨削加工是无数磨粒的连续磨削。加工的实质是工件被磨削的磨削加工是无数磨粒的连续磨削。加工的实质是工件被磨削的表层，在无数磨粒瞬间的挤压，摩擦作用下产生变形，而后转为磨表层，在无数磨粒瞬间的挤压，摩擦作用下产生变形，而后转为磨屑，并形成光洁表面的过程。屑，并形成光洁表面的过程。磨削过程可分为：三个阶段，砂轮表面的磨粒与工件材料接触，磨削过程可分为：三个阶段，砂轮表面的磨粒与工件材料接触，发生弹性变形，磨粒继续切入工件（切削深度增加
31、），工件材料进发生弹性变形，磨粒继续切入工件（切削深度增加），工件材料进入塑性阶段，材料晶粒发生滑移。塑性变形不断增大，当力达到工入塑性阶段，材料晶粒发生滑移。塑性变形不断增大，当力达到工件的强度极限时，被磨削层材料产生挤裂，即进入切削阶段，最后件的强度极限时，被磨削层材料产生挤裂，即进入切削阶段，最后被切离。当磨削切入量达到最大值后，逐渐减少，最后到零，同时被切离。当磨削切入量达到最大值后，逐渐减少，最后到零，同时经历塑性区和弹性区。经历塑性区和弹性区。二、超精密磨削机理二、超精密磨削机理三、超精密磨床三、超精密磨床超精密磨床的特点超精密磨床的特点 （1 1）高精度）高精度 尺寸精度：尺寸精
32、度：0.250.25 0.50.5 圆度：圆度：0.250.250.10.1m 圆柱度：圆柱度：2500025000：0.250.2550005000：1 1m 表面粗糙度：表面粗糙度：0.0060.0060.010.01m （2 2）高刚度）高刚度 刚度值一般应在刚度值一般应在200N/200N/m以上以上 （3 3）高稳定性）高稳定性 （4 4）微进给装置）微进给装置 使砂轮获得行程为使砂轮获得行程为2 25050m，位移精度为，位移精度为0.020.020.20.2m，分辨率达分辨率达 0.010.010.10.1m。（5 5）计算机数控）计算机数控三、超精密磨床三、超精密磨床超精密磨床
33、的结构超精密磨床的结构 超精密磨床在结构上的发展趋势：超精密磨床在结构上的发展趋势：（1 1）主轴轴承由动压向动静压和）主轴轴承由动压向动静压和 静压发展，由液体静压发展，由液体 静压向空气静压发展。静压向空气静压发展。（2 2）多采用空气静压导轨，也有采用精密研磨配制）多采用空气静压导轨，也有采用精密研磨配制 的镶钢滑动导轨。的镶钢滑动导轨。（3 3）床身、工作台等逐渐采用稳定性好的天然或人）床身、工作台等逐渐采用稳定性好的天然或人 造花岗岩。造花岗岩。（4 4）整个机床采用对称结构、密封结构、淋浴结构）整个机床采用对称结构、密封结构、淋浴结构 等热稳定性措施。等热稳定性措施。三、超精密磨床
34、三、超精密磨床超精密磨削工艺超精密磨削工艺 砂轮线速度：砂轮线速度：1860m/min1860m/min 工件线速度：工件线速度：4 410m/min10m/min 工作台纵向进给速度工作台纵向进给速度;50;50100mm/min100mm/min 磨削深度：磨削深度：0.50.51 1m 磨削横进给次数：磨削横进给次数：2 24 4次次 无火花磨削次数：无火花磨削次数：3 35 5次次 磨削余量：磨削余量：2 25 5m接触轮接触轮硬磁盘硬磁盘装在主轴真装在主轴真空吸盘上空吸盘上砂带磨削示意图砂带磨削示意图V砂带砂带砂带轮砂带轮卷带轮卷带轮F-径向进给径向进给f-径向振动径向振动砂带磨削方
35、式砂带磨削方式闭式砂带磨削闭式砂带磨削开式砂带磨削开式砂带磨削采用无接头或有接头的采用无接头或有接头的环形砂带环形砂带，通过张，通过张紧轮撑紧，由电动机通过接触轮带动砂带紧轮撑紧，由电动机通过接触轮带动砂带高速回转，工件回转，砂带头架或工作台高速回转，工件回转，砂带头架或工作台纵向及横向进给运动，从而对工件进行磨纵向及横向进给运动，从而对工件进行磨削。削。采用采用成卷砂带成卷砂带，由电动机经减速机构通过，由电动机经减速机构通过卷带轮带动砂带作极缓慢的移动，砂带绕卷带轮带动砂带作极缓慢的移动，砂带绕过接触轮并以一定的工作压力与工件被加过接触轮并以一定的工作压力与工件被加工表面接触，工件回转，砂带
36、头架或工作工表面接触，工件回转，砂带头架或工作台纵向及横向进给，从而对工件进行磨削。台纵向及横向进给，从而对工件进行磨削。砂带在磨削过程中的连续缓慢移动，砂带在磨削过程中的连续缓慢移动，切削切削区不断出现新砂粒区不断出现新砂粒，磨削质量高且稳定，磨削质量高且稳定，磨削效果好磨削效果好一、砂带磨削方式、特点和应用一、砂带磨削方式、特点和应用闭式砂闭式砂带磨削带磨削砂带磨削分类：砂带磨削分类：按砂带与工件按砂带与工件接触形式分为接触形式分为接触轮式、支接触轮式、支承板（轮）式、承板（轮）式、自由浮动接自由浮动接触式和自由接触式和自由接触式。触式。按加工表面类按加工表面类型分为外圆、型分为外圆、内圆
37、、平面、内圆、平面、成形表面等。成形表面等。开式砂开式砂带磨削带磨削一、砂带磨削方式、特点和应用一、砂带磨削方式、特点和应用砂带磨削特点砂带磨削特点1 1）砂带与工件是柔性接触，磨粒载荷小而均匀，砂带磨削）砂带与工件是柔性接触，磨粒载荷小而均匀，砂带磨削 工件表面质量高，表面粗糙度可达工件表面质量高，表面粗糙度可达0.050.050.01m0.01m，又称又称“弹性弹性”磨削。磨削。2 2）静电植砂法是磨粒具有方向性，力、热作用小，有较好）静电植砂法是磨粒具有方向性，力、热作用小，有较好 的切削性，有效地减小了工件变形和表面烧伤。工件的的切削性，有效地减小了工件变形和表面烧伤。工件的 尺寸精度
38、可达尺寸精度可达5 50.5m0.5m，平面度可达，平面度可达1m1m。又有。又有“冷态冷态”磨削之称。磨削之称。3 3）砂带磨削效率高，无需修整。）砂带磨削效率高，无需修整。4 4）砂带制作简单方便，无烧结、动平衡等问题，价格也便）砂带制作简单方便，无烧结、动平衡等问题，价格也便 宜，砂带磨削设备结构简单。宜，砂带磨削设备结构简单。5 5）砂带磨削有广阔的工艺性和应用范围、很强的适应性。）砂带磨削有广阔的工艺性和应用范围、很强的适应性。一、砂带磨削方式、特点和应用一、砂带磨削方式、特点和应用砂带磨削特点砂带磨削特点 砂带研抛加工：开式砂带磨削方式，用细粒度砂粒聚酯砂带研抛加工：开式砂带磨削方
39、式，用细粒度砂粒聚酯薄膜基底砂带。薄膜基底砂带。1 1）接触轮外缘材料为橡胶、塑料时，加工时的抛光作用强；）接触轮外缘材料为橡胶、塑料时，加工时的抛光作用强；2 2）接触轮外缘材料为钢铁、铜、胶木时，加工时的研磨作）接触轮外缘材料为钢铁、铜、胶木时，加工时的研磨作 用强；用强；3 3）接触轮外缘材料为半软半硬时，加工时研磨、抛光兼有。）接触轮外缘材料为半软半硬时，加工时研磨、抛光兼有。缺点：砂带磨削不能加工窄退刀槽的阶梯轴、阶梯孔、缺点：砂带磨削不能加工窄退刀槽的阶梯轴、阶梯孔、盲孔、小孔、齿轮等，对形状和位置精度要求高的也盲孔、小孔、齿轮等，对形状和位置精度要求高的也不如精密砂轮磨削。不如精
40、密砂轮磨削。二、砂带磨削机理二、砂带磨削机理 砂带磨削时，弹性变形区的砂带磨削时，弹性变形区的面积较大，使磨粒承受的载荷大面积较大，使磨粒承受的载荷大大减小，载荷值也较均匀，且有大减小，载荷值也较均匀，且有减振作用。砂带磨削时材料的塑减振作用。砂带磨削时材料的塑性变形和摩擦力均较砂轮磨削时性变形和摩擦力均较砂轮磨削时减小，力和热的作用降低，工件减小，力和热的作用降低，工件温度降低。砂带粒度均匀、等高温度降低。砂带粒度均匀、等高性好，磨粒尖刃向上，有方向性，性好，磨粒尖刃向上，有方向性，且切削刃间隔长，切屑不易堵塞，且切削刃间隔长，切屑不易堵塞，有较好的切削性。有较好的切削性。砂带磨削兼有磨削、
41、研磨和砂带磨削兼有磨削、研磨和抛光的综合作用，是一种复合加抛光的综合作用，是一种复合加工。工。三、精密砂带磨床和砂带头架三、精密砂带磨床和砂带头架砂带磨削头架砂带磨削头架闭式磨闭式磨削头架削头架组成：组成：接触轮（或接触轮（或支撑板）、支撑板）、主动轮、主动轮、张紧轮、张紧轮、张紧机构、张紧机构、调偏机构、调偏机构、电动机、电动机、基座等。基座等。开式磨开式磨削头架削头架组成：组成：卷带轮、卷带轮、接触轮、接触轮、砂带轮、砂带轮、电动机、电动机、基座等。基座等。砂带振动磨削砂带振动磨削 开式砂带磨削和振动叠加的复合加工。开式砂带磨削和振动叠加的复合加工。1)1)在开式砂带磨削时，振动可弥补工件
42、不能高速运动在开式砂带磨削时，振动可弥补工件不能高速运动 时效率下降，使加工效率大大提高。时效率下降，使加工效率大大提高。2 2）振动的叠加可以形成复杂而又不重复地磨削轨迹，）振动的叠加可以形成复杂而又不重复地磨削轨迹，形成网状纹，有利于降低表面粗糙度，得到很低的形成网状纹，有利于降低表面粗糙度，得到很低的 粗糙度值加工表面。粗糙度值加工表面。3 3）可采用干式磨削，加工表面不易出现划痕。）可采用干式磨削，加工表面不易出现划痕。4 4）对宽砂带，沿接触轮轴向振动可使砂带不跑偏和）对宽砂带，沿接触轮轴向振动可使砂带不跑偏和 磨损均匀。磨损均匀。三、精密砂带磨床和砂带头架三、精密砂带磨床和砂带头架
43、接触轮接触轮三、精密砂带磨床和砂带头架三、精密砂带磨床和砂带头架接触轮的选用原则接触轮的选用原则（1 1）接触轮的硬度越大，加工表面粗糙度越大；）接触轮的硬度越大，加工表面粗糙度越大；（2 2）除软质接触轮因超速而发生硬化外，速度高，所）除软质接触轮因超速而发生硬化外，速度高，所 获得的表面粗糙度就低；获得的表面粗糙度就低；（3 3）锯齿形接触轮与表面平滑的接触轮相比，砂带的）锯齿形接触轮与表面平滑的接触轮相比，砂带的 使用寿命要长；使用寿命要长；（4 4）在加工工件的硬度一定时，硬质接触轮比软质接）在加工工件的硬度一定时，硬质接触轮比软质接 触轮的切削量大。触轮的切削量大。其他元件：主动轮、
44、张紧轮及张紧机构、调偏机构、其他元件：主动轮、张紧轮及张紧机构、调偏机构、振荡机构。振荡机构。四、精密砂带磨削工艺四、精密砂带磨削工艺砂带磨削用量选择砂带磨削用量选择砂带速度砂带速度对闭式磨削，粗磨时为对闭式磨削，粗磨时为12122020m/s，精磨为，精磨为25253030m/s.工件速度工件速度粗磨选粗磨选202030m/min30m/min，精磨选，精磨选20m/min20m/min以下以下纵向进给量纵向进给量及磨削深度及磨削深度粗磨时，纵向进给量为粗磨时，纵向进给量为0.170.173.00mm/r3.00mm/r，磨削，磨削深度为深度为0.050.050.10mm0.10mm，精磨时
45、，纵向进给量为，精磨时，纵向进给量为0.40.42.00mm/r2.00mm/r，磨削深度为，磨削深度为0.010.010.05mm0.05mm。接触压力接触压力一般选取一般选取5050300N300N四、精密砂带磨削工艺四、精密砂带磨削工艺砂带选择及其修整砂带选择及其修整滚压法滚压法对磨法对磨法预磨法预磨法使砂带通过一对有相应间隙的淬火钢制平滑滚使砂带通过一对有相应间隙的淬火钢制平滑滚轮，砂带受压将凸出磨粒压平而获得等高性。轮，砂带受压将凸出磨粒压平而获得等高性。用一细粒度砂带与欲用的新砂带对磨，将其凸用一细粒度砂带与欲用的新砂带对磨，将其凸出磨粒修整掉。出磨粒修整掉。将新砂带使用一段时间后
46、，待砂带处于正常磨将新砂带使用一段时间后，待砂带处于正常磨损的最佳阶段时备用。损的最佳阶段时备用。四、精密砂带磨削工艺四、精密砂带磨削工艺磨削液与干磨削液与干磨剂的选择磨剂的选择四、精密砂带磨削工艺四、精密砂带磨削工艺砂带磨削砂带磨削的除尘的除尘无论是湿磨还是干磨，无论是在砂带磨床还是在普通磨床上利用砂带磨削头架磨削，都应设有吸尘和集尘装置。游离磨料加工游离磨料加工研磨：研磨：工件、磨料工件、磨料(较粗较粗)、研具、研具(硬质硬质)、相对运动、相对运动抛光：抛光：工件、磨料工件、磨料(较细较细)、抛光器、抛光器(软质软质)、相对运动、相对运动注重加工表面质量注重加工表面质量(表面变质层：组织结
47、构、应力、应表面变质层：组织结构、应力、应变、表面硬度、表面粗糙度、残余应力、表面裂纹、变、表面硬度、表面粗糙度、残余应力、表面裂纹、表面成分等表面成分等)磨料在工件和研具之间进行转动；研具面支撑磨料研磨料在工件和研具之间进行转动；研具面支撑磨料研磨加工磨加工 研磨方法研磨方法(单面、双面、旋转、往复单面、双面、旋转、往复)；研具研具(铸铁、软布、树脂、橡胶、塑料铸铁、软布、树脂、橡胶、塑料)；磨粒磨粒(种类、粗细种类、粗细)；环境环境(温度温度)；压力；速度等；压力；速度等影响研磨和抛光影响研磨和抛光 的主要工艺因素的主要工艺因素利用研磨工具和研磨剂，从工件表面磨利用研磨工具和研磨剂，从工件
48、表面磨去一层极薄的工件材料的精整加工方法去一层极薄的工件材料的精整加工方法研磨是在良好的预加工基础上对工件进研磨是在良好的预加工基础上对工件进行微量切削的，尺寸误差和形状误差可行微量切削的，尺寸误差和形状误差可达达0.1-0.3m，Ra为为0.025m以下。以下。研磨剂由磨料、研磨液及辅料调配而成研磨剂由磨料、研磨液及辅料调配而成研磨余量一般为研磨余量一般为0.010.03mm 研磨加工机理研磨加工机理研磨加工，通常是在刚性研具研磨加工，通常是在刚性研具（如铸铁、锡、铝等软如铸铁、锡、铝等软金属或硬木、塑料等）里注入金属或硬木、塑料等）里注入 l lm至十几微米大小的至十几微米大小的氧化铝和碳
49、化硅等磨料，在一定压力下，通过研具与氧化铝和碳化硅等磨料，在一定压力下，通过研具与工件的相对运动，借助磨粒的微切削作用，除去微量工件的相对运动，借助磨粒的微切削作用，除去微量的工件材料，以达到髙的几何精度和优良的表面粗的工件材料，以达到髙的几何精度和优良的表面粗 糙度。糙度。研磨研磨时磨料的工作状态研磨时磨料的工作状态1 1）磨粒在工件与研具之间发生滚）磨粒在工件与研具之间发生滚动，产生滚轧效果；动，产生滚轧效果；2 2）磨粒压入到研具表面，用露出）磨粒压入到研具表面，用露出的磨粒尖端对工件表面进行刻划，的磨粒尖端对工件表面进行刻划，实现微切削加工；实现微切削加工；3 3）磨粒对工件表面的滚轧
50、与微量）磨粒对工件表面的滚轧与微量刻划同时作用。刻划同时作用。研磨加工机理研磨加工机理l平面、圆柱面、圆锥平面、圆柱面、圆锥面、螺纹、齿面、配面、螺纹、齿面、配合面合面 l精密零件的终加工，精密零件的终加工，如量块、钢球、光学如量块、钢球、光学元件、半导体晶体元件、半导体晶体 工艺特点 应用 研磨加工特点及应用研磨加工特点及应用利用珩磨工具对工件表面施加一定压力，珩利用珩磨工具对工件表面施加一定压力，珩磨工具同时作相对旋转和直线往复运动，磨磨工具同时作相对旋转和直线往复运动，磨除工件表面极小余量的一种精整加工方法除工件表面极小余量的一种精整加工方法 多在精磨或精镗的基础上在珩磨机上进行，多在精
