精密与特种加工技术 第三章 精密磨削加工.ppt

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1、第3章精密磨削加工13.1概述3.1.1磨削的基本特点磨削是一种常用的半精加工和精加工方法，砂轮是磨削的主要切削工具。23.1.2精密磨削加工的分类磨料加工分类磨料加工固结磨料加工磨削：砂轮磨削、砂带磨削研磨超精加工珩磨砂带研抛超精研抛游离磨料加工抛光研磨：干式研磨、湿式研磨、磁性研磨精密研磨滚磨：回转式、振动式、离心式、主轴式珩磨：挤压珩磨喷射加工3涂覆磨具分类涂覆磨具形状基底材料工作条件页状(Y)卷状(J)环状带状(D)盘状(P)纸状(Z)棉花(B)化纤布塑料膜复合干磨(G)耐水(N)43.2

2、磨削加工机理精密磨削是指加工精度为l~0.1、表面租糙度值达到0.2~0.025，又称低粗糙度值磨削。它是用微小的多刃刀具削除细微切屑的一种加工方法。一般是通过氧化铝和胶化硅砂轮来实现的。53.2.1磨削过程及磨削力1.磨削过程砂轮中的磨料磨粒是不规则的菱形多面体，顶锥角在80°~145°范围内，但大多数为90°~120°62.精密磨削机理1)磨粒的微刃性2)磨粒的等高性3)微刃的滑擦、挤压、抛光作用4)弹性变形的作用3.磨削力1)磨削力的主要特征2)影响磨削力的因素74.单个磨粒的切削厚度83.

3、2.2磨削温度与磨削液1.磨削温度1)磨削温度的基本概念2)影响磨削温度的主要因素2.磨削液1)磨削液的作用机理2)磨削液的添加剂3)磨削液的分类与使用93.2.3磨削质量和裂纹控制1.磨削加工后的表面粗糙度1)几何因素的影响2)物理因素的影响——表面层金属的塑性变形2.磨削加工后的表面层金属力学物理性能1)加工表面层的冷作硬化2)表层金属的金相组织变化3)表面金属的残余应力103.3精密磨削加工的机床及其应用3.3.1概述1．高几何精度2．低速进给运动的稳定性3．减少振动4．减少热变形113.3

4、.2精密磨削机床的结构及特点1.精密主轴部件1)液体静压轴承主轴2)空气静压轴承主轴3)主轴的驱动方式2.床身和精密导轨部件1)滚动导轨2)液体静压导轨3)气浮导轨和空气静压导轨123.微量进给装置1)对微量进给装置的要求2)机械结构弹性变形微量进结装置3)压电或电致伸缩式传感器微进给装置4.机床的稳定性和减振隔振1)对机床的稳定性要求2)提高机床稳定性的措施5.减少热变形和恒温控1)温度变化对精密机床加工误差的影响2)减小机床热变形的措施133.4精密研磨与抛光3.4.1研磨加工机理1.硬脆材料

5、的研磨2.金属材料的研磨143.4.2抛光加工机理抛光是指用低速旋转的软质弹性或黏弹性材料(塑料、沥青、石蜡、锡等)抛光盘或高速旋转的低弹性材料(棉布、毛毡、人造革等)抛光盘，加抛光剂，具有一定研磨性质地获得光滑表面的加工方法。抛光一般不能提高工件形状精度和尺寸精度。抛光使用的磨粒是1以下的微细磨粒。153.4.3精密研磨与抛光的主要工艺因素项目内容研磨法加工方式加工运动驱动方式单面研磨、双面研磨旋转、往复摆动手动、机械驱动、强制驱动、从动研具材料形状表面状态硬质、软质(弹性、黏弹性)平面、球面、

6、非球面、圆柱面有槽、有孔、无槽磨粒种类材质、形状粒径金属氧化物、金属炭化物、氮化物、硼化物硬度、韧性、形状几十微米至几十纳米加工液水质油质酸性-碱性、界面活性剂界面活性剂加工参数研磨速度研磨压力研磨时间1~100m/min0.01~30N/cm21~10h环境温度尘埃室温变化±0.1℃利用洁净室、净化工作台163.4.4研磨盘与抛光盘1.研磨盘研磨盘是涂敷或嵌入磨料的载体，以发挥磨粒切削作用，同时又是研磨表面的成形工具。研磨过程中研磨盘与工件是相互修整的，研磨盘本身的几何精度按一定程度“复制”到工

7、件上，因此对研磨盘加工面的几何精度要求很高。研磨盘材料硬度要低于工件材料硬度，且组织均匀致密、无杂质、无异物、无裂纹和无缺陷，并有一定的磨料嵌入性和浸含性。常用的研磨盘材料有铸铁、黄铜、玻璃等。172.抛光盘抛光盘平面精度及其精度保持性是实现高精度平面抛光的关键。因此，抛光小面积的高精度平面工件时要使用弹性变形小，并始终能保持平面度的抛光盘。较为理想的是采用特种玻璃或者在平面金属盘上涂一层弹性材料或软金属材料作为抛光盘。183.4.5研磨剂与抛光剂磨料按硬度可分为硬磨料和软磨料两类。研磨抛光加工液

8、主要作用是冷却、润滑、均匀分布研磨盘表面磨粒及排屑。193.4.6非接触抛光非接触抛光是一种研磨抛光新技术，是指在抛光中工件与抛光盘互不接触，依靠抛光剂冲击工件表面，以获得加工表面完美结晶性和精确形状的抛光方法，其去除量仅为几个到几十个原子级。非接触抛光主要用于功能晶体材料抛光(注重结晶完整性和物理性能)和光学零件的抛光(注重表面粗糙度及形状精度)。201.弹性发射加工弹性发射加工(ElasticEmissionMachining，EEM)是非接触抛光技术的理论基础。所谓弹性发射加