精密和超精密加工技術(shù)主要章節(jié)ppt

1、第二章第二章 精密和超精密加工技術(shù)精密和超精密加工技術(shù)精密與超精密加工精密與超精密加工加工精度表面粗糙度精密加工0.1-1m0.02-0.1m超精密加工0.1m0.01m超精密切削超精密切削- -金剛石刀具切削金剛石刀具切削用高精度機(jī)床和單晶金剛石刀具進(jìn)行的精密、超精密切削 稱為金剛石刀具切削或SPDT（Single Point Diamond Turning）金剛石刀具切削主要用于有色金屬（銅、鋁及其合金）、非金屬材料的精密加工利用超精密金剛石切削的菲涅爾透鏡，更薄、性能更好金剛石切削機(jī)理金剛石切削機(jī)理切削在晶粒內(nèi)進(jìn)行 切削力原子結(jié)合力（剪切應(yīng)力達(dá) 13000 N/ mm2） 刀尖處溫度極高

2、，應(yīng)力極大，普通刀具難以承受 高速切削（與傳統(tǒng)精密切削相反），工件變形小，表層高溫不會(huì)波及工件內(nèi)層，可獲得高精度和好表面質(zhì)量金剛石切削機(jī)理金剛石切削機(jī)理金剛石切削刀尖的切削模型OMF金屬切削模型彈性變形剪切應(yīng)力增大，達(dá)到屈服點(diǎn)產(chǎn)生塑性變形，沿OM線滑移剪切應(yīng)力與滑移量繼續(xù)增大，達(dá)到斷裂強(qiáng)度切屑與母體脫離。M刀具切屑OA終滑移線始滑移線：=s剪切角金剛石切削機(jī)理金剛石切削機(jī)理t0變質(zhì)層深度；t1給定切深；t2實(shí)際切深； 毛刺產(chǎn)生的粗糙度增量切削表面的輪廓是在垂直于切削方向的平面內(nèi)工具輪廓的復(fù)映金剛石切削機(jī)理金剛石切削機(jī)理理想刀具切削刃在工件表面的復(fù)印輪廓n 切削刃的粗糙度n 切削刃口的復(fù)映性n

3、毛刺與加工變質(zhì)層1/222248ffHRRRcotcotfH金剛石切削刀具金剛石切削刀具 超精密切削刀具應(yīng)具備的條件： 刀具刃口的鋒利性好。刃口半徑值極小，能實(shí)現(xiàn)超薄切削厚度。 切削刃的粗糙度低。切削時(shí)刃形將復(fù)制在被加工表面上，從而得到超光滑的鏡面。 刀具與被切削材料的親和性低。以得到極好的加工表面完整性。 切削刃強(qiáng)度高、耐磨損不可替代的超精密切削刀具材料：單晶金剛石金剛石刀具對超精密切削的適應(yīng)性金剛石刀具對超精密切削的適應(yīng)性n硬度最高，各向異性，不同晶向的物理性能相差很大。n優(yōu)質(zhì)天然單晶金剛石：多數(shù)為規(guī)整的8面體或菱形12面體，少數(shù)為6面立方體或其他形狀，淺色透明，無雜質(zhì)、無缺陷。n大顆粒人

4、造金剛石在超高壓、高溫下由子晶生長而成，并且要求很長的晶體生長時(shí)間。n人造單晶金剛石已用于制造超精密切削的刀具。 金剛石刀具刃口的鋒利性 最小圓弧半徑可以達(dá)到2nm 金剛石刀具刃口的粗糙度 可達(dá)到Ry10nm 金剛石刀具切削刃有良好的復(fù)印性 金剛石刀具的熱化學(xué)性能 有較高的熱導(dǎo)率和比熱容，低的摩擦系數(shù) 高溫時(shí)易氧化和石墨化金剛石刀具對超精密切削的適應(yīng)性金剛石刀具對超精密切削的適應(yīng)性材料材料晶界圓弧半徑晶界圓弧半徑/nm金剛石TICFeCuAl2.05.7最小圓弧半徑的計(jì)算值金剛石刀具的分類金剛石刀具的分類 天然單晶金剛石刀具 人工合成金剛石刀具(如美國GE 公司生產(chǎn)的COMP

5、AX 牌金剛石刀具) 聚晶金剛石(PCD)（切割后焊在刀片上） 金剛石膜（厚膜焊接在刀片上，薄膜涂層涂覆在超硬刀具基體上）刀具切削刃比較刀具切削刃比較金剛石粉燒結(jié)體立方氮化硼燒結(jié)體（CBN）單晶金剛石單晶金剛石刀具單晶金剛石刀具 金剛石的晶體結(jié)構(gòu)和刃磨單晶金剛石研磨后的刀刃多晶金剛石研磨后的刀刃立方體八面體十二面體單晶金剛石刀具單晶金剛石刀具 單晶金剛石的硬度（努氏硬度）單晶金剛石刀具單晶金剛石刀具單晶金剛石的熱穩(wěn)定性金剛石的熱穩(wěn)定性與周圍介質(zhì)、硬度等有關(guān)金剛石在不同介質(zhì)條件下受熱升溫時(shí)所發(fā)生的狀態(tài)單晶金剛石刀具單晶金剛石刀具單晶金剛石的熱穩(wěn)定性MBD6型金剛石在不同溫度下保溫1小時(shí)的抗壓強(qiáng)度

6、曲線MBD6型金剛石在800加熱不同時(shí)間的抗壓強(qiáng)度曲線單晶金剛石刀具單晶金剛石刀具 CBN和單晶金剛石的熱穩(wěn)定性比較金剛石刀具可切削材料金剛石刀具可切削材料 可切削材料Al（鋁）、Cu（銅）、Au（金）、Ag（銀）、Pb（鉛）、Pt（白金）、黃銅、Ge（鍺）、ZnS（硫化鋅）、各種塑膠金剛石切削機(jī)床金剛石切削機(jī)床型號型號(生產(chǎn)廠家生產(chǎn)廠家)HCM-(中國哈工大中國哈工大)M-18AG(莫爾特殊機(jī)床莫爾特殊機(jī)床,美國美國)Ultraprecision CNC machine(東芝東芝,日本日本)Ultraprecision Lathe(IPT，德國，德國)主軸主軸徑向跳動(dòng)徑向跳動(dòng)(m)0.075

7、0.05(500r/min)0.048軸向跳動(dòng)軸向跳動(dòng)(m)0.050.05(500r/min)徑向剛度徑向剛度(N/m)220100軸向剛度軸向剛度(N/m)160200導(dǎo)軌導(dǎo)軌Z向向(主軸主軸)直線度直線度0.2m/100mm0.5m/230mm0.044m/80mmX向向(刀架刀架)直線度直線度0.2m/100mm0.5m/410mm0.044m/80mmX、Z向垂直度向垂直度()11重復(fù)定位精度重復(fù)定位精度(m)1(全程全程)、0.5(25.4mm)加工加工工件工件精度精度形面精度形面精度(m)圓度：圓度：0.1平面度：平面度：0.30.1(P-V值值)0.1表面粗糙度表面粗糙度(m)

8、Ra0.00420.0075(P-V值值)Ra0.0020.0020.005RMS位置反饋系統(tǒng)分辨率位置反饋系統(tǒng)分辨率(m)252.510溫控精度溫控精度()0.0040.0060.1隔振系統(tǒng)固有頻率隔振系統(tǒng)固有頻率(Hz)22加工范圍加工范圍(mm)3203566502502 主軸系統(tǒng)主軸系統(tǒng)國內(nèi)外典型超精密車床性能指標(biāo)Moore金剛石車床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)工件刀具主軸傳動(dòng)帶主軸電機(jī)空氣墊刀具夾持器典型金剛石切削機(jī)床典型金剛石切削機(jī)床典型金剛石切削機(jī)床典型金剛石切削機(jī)床T形布局的金剛石車床車床主軸裝在橫向滑臺(tái)（X軸）上，刀架裝在縱向滑臺(tái)（Z軸）上。可解決兩滑臺(tái)的相互影響問題，而且縱、橫兩移動(dòng)軸的垂直

9、度可以通過裝配調(diào)整保證，生產(chǎn)成本較低，已成為當(dāng)前金剛石車床的主流布局。 T形布局NoImage金剛石車床主要性能指標(biāo)金剛石車床主要性能指標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)分辯率 /m40020050001000050000. 10.010. 2/1000. 10. 11/1502/100徑向1140軸向1020640720最大車削直徑和長度 /mm最高轉(zhuǎn)速 r/mm最大進(jìn)給速度mm /min重復(fù)精度(2) / m主軸徑向圓跳動(dòng) / m滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的直線度 / m主軸前靜壓軸承（100mm）的剛度 /（N/m）主軸后靜壓軸承（80mm）的剛度 /（N/m）縱橫滑臺(tái)的靜壓支承剛度 /（N/m）主軸軸向圓跳動(dòng) / m橫滑臺(tái)對主

10、軸的垂直度 / m金剛石車床加工4.5mm陶瓷球金剛石車床及其加工照片金剛石車床及其加工照片照像機(jī)塑料鏡片、樹脂隱形眼鏡鏡片等金剛石切削的應(yīng)用金剛石切削的應(yīng)用精密和超精密磨削：通常是指加工精度10.1m，表面粗糙度低于Ra0.20.025m的表面磨削方法。精密和超精密磨削精密和超精密磨削精密、超精密磨削、鏡面磨削形成的零散刻痕鏡面磨削：一般是指加工表面粗糙度達(dá)到Ra0.020.01m，磨削表面光澤如鏡的磨削方法。鏡面磨削對加工精度要求不很明確，主要強(qiáng)調(diào)表面粗糙度要求。精密和超精密磨削分類精密和超精密磨削分類精密和超精精密和超精密磨料加工密磨料加工固結(jié)磨料加工游離磨料加工精密研磨精密拋光固結(jié)磨具

11、涂覆磨具精密砂輪磨削油石研磨精密珩磨精密超精加工砂帶磨削砂帶研磨精密和超精密磨削分類精密和超精密磨削分類固結(jié)磨料加工將磨料或微粉與結(jié)合劑粘合在一起，形成一定的形狀并具有一定強(qiáng)度，再采用燒結(jié)、粘接、涂敷等方法形成砂輪、砂條、油石、砂帶等磨具。精密和超精密砂輪磨削精密砂輪磨削：砂輪的粒度6080，加工精度1m，Ra0.025m；超精密砂輪磨削：砂輪的粒度W40W50，加工精度0.1m， Ra0.0250.008m。精密和超精密砂帶磨削精密砂帶磨削：砂帶粒度W63W28，加工精度1m，Ra0.025;超精密砂帶磨削：砂帶粒度W28W3，加工精度0.1m，Ra0.0250.008m。精密和超精密磨削分

12、類精密和超精密磨削分類游離磨料加工磨料或微粉不是固結(jié)在一起，而是成游離狀態(tài)。傳統(tǒng)方法：研磨和拋光新方法：磁性研磨、彈性發(fā)射加工、液體動(dòng)力拋光、液中研拋、磁流體拋光、擠壓研拋、噴射加工等。超精密磨削砂輪磨料磨具超精密磨削砂輪磨料磨具普通磨料碳化物系碳化硼碳化硅剛玉系超硬磨料金剛石天然人造立方氮化硼超精密磨削涂覆磨具超精密磨削涂覆磨具涂覆磨具工作條件基底材料形狀耐水干磨復(fù)合紙棉布化纖布塑料膜盤狀頁狀卷狀環(huán)狀帶狀1基底；2粘接膜；3粘接劑（底膠）；4粘接劑（覆膠），5磨粒(a)砂輪 (b)磨粒 (c) 微刃(銳利、半鈍化、鈍化) 磨粒具有微刃性和等高性 微刃的微切削作用 微刃的等高切削作用 微刃的滑

13、擠、摩擦、拋光作用精密磨削機(jī)理精密磨削機(jī)理v= 27 m/s6420-2-4-604681012彈性區(qū)塑性區(qū)切削區(qū)工件切入角實(shí)際磨削軌跡理想磨削軌跡彈性區(qū)塑性區(qū)切削區(qū)塑性區(qū)彈性區(qū)接觸終點(diǎn)2=6.8切入角/（）接觸長度/mm超精密磨削的單顆磨粒切入模型超精密磨削機(jī)理超精密磨削機(jī)理n磨粒可以看作具有彈性支承的和大負(fù)前角切削刃的彈性體，彈性支承為結(jié)合劑，磨粒雖有相當(dāng)硬度，本身受力變形極小，實(shí)際上仍屬于彈性體。n磨粒切削刃的切入深度由零開始逐漸增加，到達(dá)最大值后又逐漸減小到零。n整個(gè)磨粒與工件的接觸過程依次為彈性區(qū)、塑性區(qū)、切削區(qū)、塑性區(qū)和彈性區(qū)。n超精密磨削中，微切削作用、塑性流動(dòng)、彈性破壞作用和滑

14、擦作用依切削條件的變化而順序出現(xiàn)。 超精密磨削機(jī)理超精密磨削機(jī)理砂輪 1）砂輪磨料 2）砂輪粒度 3）砂輪結(jié)合劑砂輪修整：n整形與修銳（去除結(jié)合劑，露出磨粒）n常用方法 用碳化硅砂輪（或金剛石筆）修整，獲得所需形狀； 電解修銳（適用于金屬結(jié)合劑砂輪），效果好，并可在線修整。砂輪及砂輪的修整砂輪及砂輪的修整進(jìn)給ELID磨削原理電源金剛石砂輪（鐵纖維結(jié)合劑）冷卻液冷卻液電刷ELID（Electrolytic In-Process Dressing）(砂輪在線電解修整)原理（1）磨削過程具有良好的穩(wěn)定性；（2）該修整法使金剛石砂輪不會(huì)過快的磨耗，提高了貴重磨料的利用率；（3）ELID修整法使磨削過程

15、具有良好的可控性；（4）采用ELID磨削法，容易實(shí)現(xiàn)鏡面磨削，并可大幅度減少超硬材料被磨零件的殘留裂紋。ELIDELID磨削的特點(diǎn)磨削的特點(diǎn) 電子材料，磁性材料的鏡面磨削 硅片；鐵金氧磁頭 光學(xué)材料的鏡面磨削 記錄用光學(xué)材料，光學(xué)鏡片研磨拋光前 陶瓷材料的鏡面磨削 高精度鋼鐵材料及復(fù)合材料，硬質(zhì)合金 ELID ELID 應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍砂帶磨削示意圖接觸輪硬磁盤裝在主軸真空吸盤上V砂帶砂帶輪卷帶輪F-徑向進(jìn)給f-徑向振動(dòng)砂帶精密磨削砂帶精密磨削 砂帶：帶基材料為聚碳酸脂薄膜，其上植有細(xì)微砂粒。 砂帶在一定工作壓力下與工件接觸并作相對運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行磨削或拋光。 有開式和閉式兩種形式，可磨削平面、內(nèi)外

16、圓表面、曲面等。砂帶精密磨削砂帶精密磨削用于磨削管件的砂帶磨床（帶有行星系統(tǒng)）幾種砂帶磨削形式砂帶精密磨削砂帶精密磨削磨削參數(shù)閉式磨削開式磨削粗磨精磨砂帶速度/(ms-1)12302530速度很低工件速度/(mmin-1)203020以下1012縱向進(jìn)給量/(mmr-1)0.173.000.402.00 磨削深度(mm)0.050.0100.010.05 接觸壓力(N)接觸壓力直接影響磨削效率和砂帶壽命，可根據(jù)工件材料、砂帶、磨削余量和表面粗糙度的要求來選擇，有時(shí)很難控制，一般選取50300N。砂帶磨削用量砂帶精密磨削砂帶精密磨削砂帶精密磨削砂帶精密磨削 砂帶磨削特點(diǎn)1）砂帶與工件柔性接觸，磨

17、粒載荷小，且均勻，工件受力、熱作用小，加工質(zhì)量好（ Ra 值可達(dá) 0.02m）。 3）強(qiáng)力砂帶磨削，磨削比（切除工件重量與砂輪磨耗重量之比）高，有“高效磨削”之稱。 4）制作簡單，價(jià)格低廉，使用方便。5）可用于內(nèi)外表面及成形表面加工。磨粒規(guī)格涂層粘接劑基帶靜電植砂砂帶結(jié)構(gòu)2）靜電植砂，磨粒有方向性，尖端向上，摩擦生熱小，磨屑不易堵塞砂輪，磨削性能好。塑性（延性）磨削塑性（延性）磨削 (a) 初始加載: 接觸區(qū)產(chǎn)生永久塑性變形區(qū)，沒有任何裂紋破壞。變形區(qū)尺寸隨載荷增加而變大。(b) 臨界區(qū): 載荷增加到某一數(shù)值時(shí)，在壓頭正下方應(yīng)力集中處產(chǎn)生中介裂紋(M edian Crack)。(c) 裂紋增長

18、區(qū): 載荷增加, 中介裂紋也隨之增長。(d) 初始卸載階段: 中介裂紋開始閉合，但不愈合。(e) 側(cè)向裂紋產(chǎn)生: 進(jìn)一步卸載，由于接觸區(qū)彈塑性應(yīng)力不匹配，產(chǎn)生一個(gè)拉應(yīng)力疊加在應(yīng)力場中，產(chǎn)生系列向側(cè)邊擴(kuò)展的橫向裂紋(L ateral Crack)。(f) 完全卸載: 側(cè)向裂紋繼續(xù)擴(kuò)展，若裂紋延伸到表面則形成破壞的碎屑。 尖銳壓頭下的材料變形過程塑性（延性）磨削塑性（延性）磨削 由圖可以看出，即使是脆性材料，在很小載荷的作用下仍然會(huì)產(chǎn)生一定的塑性變形。當(dāng)載荷增加時(shí)，材料將由塑性變形方式向脆性破壞發(fā)生轉(zhuǎn)變，在材料的內(nèi)部和表面上產(chǎn)生脆性裂紋。臨界載荷：在材料將由塑性變形方式向脆性破壞發(fā)生轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變過程中

19、，當(dāng)裂紋剛好產(chǎn)生時(shí)所施加的垂直載荷；臨界壓深：材料將由塑性變形方式向脆性破壞發(fā)生轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變時(shí)，壓頭壓入的深度。 尖銳壓頭下的材料變形過程脆性材料裂紋長度塑性磨削的機(jī)理至今仍不十分清楚，主要有兩種看法：臨界切削深度當(dāng)磨粒的切削深度小到一定程度（臨界切削深度）時(shí)，切屑就由脆斷轉(zhuǎn)變?yōu)樗軘唷?切削深度和磨削溫度是切屑由脆性向塑性轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵當(dāng)磨粒與工件的接觸點(diǎn)的溫度高到一定程度時(shí)，工件材料的局部物理特性會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致了切屑形成機(jī)理的變化。（已有試驗(yàn)作支持） 塑性（延性）磨削塑性（延性）磨削 塑性（延性）磨削塑性（延性）磨削 塑性磨削磨粒作用下的脆性裂紋超精密磨削的臨界切削厚度E 材料的彈性模量，H 材料

20、硬度， K c 材料的斷裂韌性日本學(xué)者研究表明，金剛石砂輪磨粒粒度的大小也會(huì)影響到臨界切削厚度塑性（延性）磨削塑性（延性）磨削 塑性磨削日本學(xué)者研究表明，金剛石砂輪磨粒粒度的大小也會(huì)影響到臨界切削厚度平均磨粒尺寸低于20m （1）切削深度小于臨界切削深度，它與工件材料特性和磨粒的幾何形狀有關(guān)。一般臨界切削深度1m。 為此對機(jī)床要求： 高的定位精度和運(yùn)動(dòng)精度。以免因磨粒切削深度超過1m時(shí)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈阅ハ鳌?高的剛性。因?yàn)樗苄阅ハ髑邢髁h(yuǎn)超過脆性磨削的水平，機(jī)床剛性低，會(huì)因切削力引起的變形而破壞塑性切屑形成的條件。 （2）磨粒與工件的接觸點(diǎn)的切削溫度應(yīng)高到一定程度，使工件材料的局部物理特性發(fā)生

21、變化。 塑性（延性）磨削塑性（延性）磨削 塑性磨削超精密研磨和拋光超精密研磨和拋光研磨原理超精密研磨和拋光超精密研磨和拋光超精鏡面砂帶拋光硬磁盤涂層表面研磨和拋光的機(jī)理和特點(diǎn)研磨和拋光的機(jī)理和特點(diǎn)工件小間隙加壓拋光輪懸浮液微粉(磨粒)拋光輪與工件表面形成小間隙，中間置拋光液，靠拋光輪高速回轉(zhuǎn)造成磨料的“彈性發(fā)射”進(jìn)行加工。彈性發(fā)射加工彈性發(fā)射加工EEM EEM 工作原理拋光液由磁埸控制，成為和工件表面一致的磨頭。它的黏性與硬度由磁場精密控制。 應(yīng)用：長寬比例大的光學(xué)部件及基片(通訊儀器、硬盤、晶片等) ，光學(xué)玻璃鏡片，單結(jié)晶(鈣氟化物，矽)，陶瓷(矽碳化物，鎢碳化物) 特點(diǎn)：(1) 利用磁場達(dá)

22、到快速及可靠的控制 (2) 數(shù)控 (3) 拋光板能準(zhǔn)確符合復(fù)雜的形狀，因此能確保非球面及復(fù)雜的表面的精密拋光 磁流變拋光技術(shù)磁流變拋光技術(shù) (MRF)(MRF)磁流變拋光技術(shù)磁流變拋光技術(shù) (MRF)(MRF)氮化硅陶瓷平板的磁力研磨實(shí)驗(yàn)結(jié)果拋光工具小間隙工件工具運(yùn)動(dòng)方向拋光液磨粒液體動(dòng)力拋光液體動(dòng)力拋光機(jī)械化學(xué)拋光機(jī)械化學(xué)拋光拋光工具活性拋光液小間隙工件工具運(yùn)動(dòng)方向加壓一、一、精密和超精密加工分類精密和超精密加工分類精密和超精精密和超精密磨料加工密磨料加工固結(jié)磨固結(jié)磨料加工料加工游離磨游離磨料加工料加工精密研磨精密研磨精密拋光精密拋光固結(jié)磨具固結(jié)磨具涂覆磨具涂覆磨具精密砂精密砂輪磨削輪磨削油

23、石研磨油石研磨精密珩磨精密珩磨精密超精密超精加工精加工砂帶磨削砂帶磨削砂帶研磨砂帶研磨精密和超精密加工分類精密和超精密加工分類固結(jié)磨料加固結(jié)磨料加工工將將磨料或微粉與結(jié)合劑粘合磨料或微粉與結(jié)合劑粘合在一起，在一起，形成一定的形狀并形成一定的形狀并具有一定強(qiáng)度，再采用燒結(jié)、具有一定強(qiáng)度，再采用燒結(jié)、粘接、涂敷等方法形成粘接、涂敷等方法形成砂輪、砂條、油石、砂砂輪、砂條、油石、砂帶等磨具。帶等磨具。精密和超精密精密和超精密砂輪砂輪磨削磨削精密砂輪磨削精密砂輪磨削：砂輪的粒度：砂輪的粒度60608080，加加工精度工精度1m1m，Ra0.025mRa0.025m；超精密砂輪磨削超精密砂輪磨削：砂輪的

24、粒度：砂輪的粒度W40W40W50W50，加工精度加工精度0.1m0.1m， Ra0.025Ra0.0250.008m0.008m。精密和超精密精密和超精密砂帶砂帶磨削磨削精密砂帶磨削：精密砂帶磨削：砂帶粒度砂帶粒度W63W63W28W28，加工精度加工精度1m1m，Ra0.025;Ra0.025;超精密砂帶磨削超精密砂帶磨削：砂帶粒度：砂帶粒度W28W28W3W3，加工精度，加工精度0.1m0.1m，Ra0.025Ra0.0250.008m0.008m。一、精密磨削機(jī)理一、精密磨削機(jī)理 微刃的微切削作用 微刃的等高切削作用 微刃的滑擠、摩擦、拋光作用二、磨削用量二、磨削用量砂輪速度砂輪速度一

25、般在一般在1530m/s 30m/s30m/s一般在一般在6 612m/min12m/min工件速度工件速度工件縱向進(jìn)給量工件縱向進(jìn)給量一般為一般為5050100mm/min100mm/min或或0.060.060.5mm/r0.5mm/r橫向進(jìn)給量（吃刀量）橫向進(jìn)給量（吃刀量）一般取一般取m/2.5m/單行程單行程橫向進(jìn)給次數(shù)橫向進(jìn)給次數(shù)一般約一般約2 23 3次（單行程）次（單行程）光磨（無火花磨削）光磨（無火花磨削）粗粒度砂輪精細(xì)修整后粗粒度砂輪精細(xì)修整后光磨次數(shù)采用光磨次數(shù)采用5 58 8次次細(xì)粒度砂輪精細(xì)修整后細(xì)粒度砂輪精細(xì)修整后光磨次數(shù)采用光磨次數(shù)采用101025

26、25次。次。不能太高：否則容不能太高：否則容易燒傷、產(chǎn)生裂紋、易燒傷、產(chǎn)生裂紋、降低加工精度。加降低加工精度。加工機(jī)床容易振動(dòng)工機(jī)床容易振動(dòng)三、精密磨削砂輪三、精密磨削砂輪 精密磨削所使用砂輪的選擇以精密磨削所使用砂輪的選擇以易產(chǎn)生和保持微刃易產(chǎn)生和保持微刃及其等高性為原則。及其等高性為原則。 磨削磨削鋼件及鑄鐵件鋼件及鑄鐵件時(shí)，時(shí)，采用剛玉磨料較好采用剛玉磨料較好，單晶，單晶剛玉最好，白剛玉、鉻剛玉應(yīng)用最普遍。剛玉最好，白剛玉、鉻剛玉應(yīng)用最普遍。 砂輪的砂輪的粒度粒度可選擇可選擇粗粒度和細(xì)粒度兩類粗粒度和細(xì)粒度兩類。 結(jié)合劑選擇結(jié)合劑選擇樹脂較好樹脂較好，加入，加入石墨填料加強(qiáng)摩擦拋石墨填料

27、加強(qiáng)摩擦拋光作用。光作用。砂輪的選擇砂輪的選擇鉻剛鉻剛玉玉綠碳化硅砂綠碳化硅砂 四、磨料及其選擇四、磨料及其選擇普通磨料碳化物系碳化硼碳化硅剛玉系超硬磨料金剛石天然人造立方氮化硼普通磨料與超硬磨料普通磨料與超硬磨料白剛玉 灰黑色粉 磨料粒度及其選擇磨料粒度及其選擇多選用多選用180180240240磨粒磨粒結(jié)合劑及其選擇結(jié)合劑及其選擇將將磨料粘合磨料粘合在一起，形成一定的在一起，形成一定的形狀，并有一定的強(qiáng)度。形狀，并有一定的強(qiáng)度。樹脂結(jié)合劑、陶瓷結(jié)合劑和金屬樹脂結(jié)合劑、陶瓷結(jié)合劑和金屬結(jié)合劑。結(jié)合劑。組織和濃度及其選擇組織和濃度及其選擇普通磨具中普通磨具中磨料的含量用磨料的含量用組織組織表示

28、表示，超硬磨具中超硬磨具中磨料的含量磨料的含量用用濃度濃度表示表示。成形磨削、溝槽磨削、寬接觸面平面磨削選用成形磨削、溝槽磨削、寬接觸面平面磨削選用高質(zhì)量濃度高質(zhì)量濃度；半精磨、精磨選用；半精磨、精磨選用細(xì)粒度、細(xì)粒度、中質(zhì)量濃度中質(zhì)量濃度；高精；高精度、低表面粗糙度值的度、低表面粗糙度值的精密磨削和超精密磨削選用細(xì)粒度、精密磨削和超精密磨削選用細(xì)粒度、低質(zhì)量濃度低質(zhì)量濃度。http:/www.c- 23 3次，光修次數(shù)次，光修次數(shù)1 1次單行程。次單行程。1 1 超精密磨削機(jī)超精密磨削機(jī)理理1 1）磨削加工過程）磨削加工過程單晶粒磨削單晶粒磨削1）磨粒是一顆具有彈性支承）磨粒是一顆具有彈性支

29、承（結(jié)合（結(jié)合劑）的和大負(fù)前角切削刃的彈性體。劑）的和大負(fù)前角切削刃的彈性體。2）磨粒切削刃的）磨粒切削刃的切入深度是從零開切入深度是從零開始逐漸增加，到達(dá)最大值再逐漸減始逐漸增加，到達(dá)最大值再逐漸減少，最后到零。少，最后到零。3）磨粒磨削時(shí)）磨粒磨削時(shí)在工件的接觸過程中，在工件的接觸過程中，開始是彈性區(qū)，繼而塑性區(qū)、切削區(qū)、開始是彈性區(qū)，繼而塑性區(qū)、切削區(qū)、塑性區(qū)，最后是彈性區(qū)。塑性區(qū)，最后是彈性區(qū)。4）超精密磨削時(shí)）超精密磨削時(shí)有微切削作用、塑性有微切削作用、塑性流動(dòng)和彈性破壞作用，同時(shí)還有滑擦流動(dòng)和彈性破壞作用，同時(shí)還有滑擦作用。作用。 各區(qū)形狀各區(qū)形狀2）單磨粒磨削模型）單磨粒磨削模型

30、磨削的力學(xué)模型磨削的力學(xué)模型平面磨削平面磨削磨削加工過程磨削加工過程 磨削加工是無數(shù)磨粒的連續(xù)磨削。磨削加工是無數(shù)磨粒的連續(xù)磨削。加工的實(shí)質(zhì)是工件被磨削的加工的實(shí)質(zhì)是工件被磨削的表層，在無數(shù)磨粒瞬間的表層，在無數(shù)磨粒瞬間的擠壓，摩擦作用下產(chǎn)生變形，而后轉(zhuǎn)為磨擠壓，摩擦作用下產(chǎn)生變形，而后轉(zhuǎn)為磨屑屑，并形成光潔表面的過程。，并形成光潔表面的過程。磨削過程可分為：磨削過程可分為：三個(gè)階段，三個(gè)階段，砂輪表砂輪表面的磨粒與工件面的磨粒與工件材料接觸，發(fā)生彈性變形，磨粒繼續(xù)切入工件材料接觸，發(fā)生彈性變形，磨粒繼續(xù)切入工件（切（切削深度增加），削深度增加），工件材料進(jìn)入塑性階段，材料晶粒發(fā)生滑移工件材料

31、進(jìn)入塑性階段，材料晶粒發(fā)生滑移。塑性塑性變形不斷增大，當(dāng)力達(dá)到工件的強(qiáng)度極限時(shí)，被磨削層材料產(chǎn)生擠變形不斷增大，當(dāng)力達(dá)到工件的強(qiáng)度極限時(shí)，被磨削層材料產(chǎn)生擠裂裂，即進(jìn)入切削階段，即進(jìn)入切削階段，最后被切離。，最后被切離。當(dāng)磨削切入量達(dá)到最大值后，當(dāng)磨削切入量達(dá)到最大值后，逐漸減少，最后到零，逐漸減少，最后到零，同時(shí)經(jīng)歷塑性區(qū)和彈性區(qū)。同時(shí)經(jīng)歷塑性區(qū)和彈性區(qū)。3）超精密磨削機(jī)理）超精密磨削機(jī)理1 超硬磨料砂輪磨削特點(diǎn)超硬磨料砂輪磨削特點(diǎn) 1 1）可用來加）可用來加工各種高硬度、高脆性金屬材料和非金屬材料工各種高硬度、高脆性金屬材料和非金屬材料，如硬質(zhì)合金、陶瓷、玻璃、半導(dǎo)體、石材等。如硬質(zhì)合金、

32、陶瓷、玻璃、半導(dǎo)體、石材等。立方氮化硼立方氮化硼砂輪砂輪磨削時(shí)，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)惰性強(qiáng)，不易與鐵素元素產(chǎn)生親和磨削時(shí)，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)惰性強(qiáng)，不易與鐵素元素產(chǎn)生親和作用和化學(xué)反應(yīng)，加工黑色金屬時(shí)，有較高的耐磨性。作用和化學(xué)反應(yīng)，加工黑色金屬時(shí)，有較高的耐磨性。 2 2）磨削能力強(qiáng)，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工尺寸磨削能力強(qiáng)，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工尺寸及實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化。及實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化。 3 3）磨削力小，磨削溫度低，加工表面質(zhì)量好，無燒傷、裂磨削力小，磨削溫度低，加工表面質(zhì)量好，無燒傷、裂紋和組織變化。紋和組織變化。 4 4）磨削效率高。）磨削效率高。 5 5）綜合成本低。）綜合

33、成本低。2 、超硬磨料砂輪磨削工藝、超硬磨料砂輪磨削工藝1 1）磨削液）磨削液磨削液的作用磨削液的作用磨削液的種類磨削液的種類和組成和組成降低磨削溫度降低磨削溫度，減少磨削力，改善，減少磨削力，改善磨削表面質(zhì)量，提高磨削效率和砂磨削表面質(zhì)量，提高磨削效率和砂輪壽命。輪壽命。潤滑、冷卻、清洗性能潤滑、冷卻、清洗性能，尚有滲透，尚有滲透性、防銹性、防腐性、防火性、切性、防銹性、防腐性、防火性、切削性和極壓性等削性和極壓性等油性液油性液：成分是礦物油，如機(jī)油、輕：成分是礦物油，如機(jī)油、輕質(zhì)柴油、煤油，加入脂肪油和添加劑。質(zhì)柴油、煤油，加入脂肪油和添加劑。水溶性液水溶性液：成分是水，如乳化液、無：成分

34、是水，如乳化液、無機(jī)鹽水溶液和化學(xué)合成液等。機(jī)鹽水溶液和化學(xué)合成液等。金剛石砂輪磨削時(shí)常用金剛石砂輪磨削時(shí)常用油性液和水溶油性液和水溶性液性液，立方氮化硼砂輪磨削時(shí)用，立方氮化硼砂輪磨削時(shí)用油性油性液，防止其高溫水解。液，防止其高溫水解。2）超硬磨料砂輪磨削工藝）超硬磨料砂輪磨削工藝磨削用量磨削用量磨削速度磨削速度人造金剛石砂輪的磨削人造金剛石砂輪的磨削速度為速度為12123030m/s，立方氮化硼砂輪的立方氮化硼砂輪的磨削速度磨削速度為為45456060m/s.磨削深度磨削深度工件速度工件速度一般為一般為101020m/min20m/min縱向進(jìn)給縱向進(jìn)給速度速度一般在一般在0.450.45

35、1.5m/min1.5m/min磨削深度為磨削深度為0.0020.0020.01mm0.01mm整形整形對對砂輪進(jìn)行微量切削砂輪進(jìn)行微量切削，使砂使砂輪達(dá)到所要求的幾何形狀精輪達(dá)到所要求的幾何形狀精度度，并使磨料尖端細(xì)微破碎，并使磨料尖端細(xì)微破碎，形成鋒利的磨削刃。形成鋒利的磨削刃。修銳修銳去除磨粒間的結(jié)合劑，使磨去除磨粒間的結(jié)合劑，使磨粒間有一定的容屑空間，并粒間有一定的容屑空間，并使磨刃突出于結(jié)合劑之外，使磨刃突出于結(jié)合劑之外，形成切削刃。形成切削刃。3、 超硬磨料砂輪的修整超硬磨料砂輪的修整4、超硬磨料砂輪修整方法、超硬磨料砂輪修整方法車削法車削法用單點(diǎn)、聚用單點(diǎn)、聚晶金剛石筆晶金剛石筆

36、，修整片等車，修整片等車削金剛石砂輪達(dá)到修整目的。削金剛石砂輪達(dá)到修整目的。磨削法磨削法用用普通磨料砂輪或砂塊與超硬磨料砂輪對磨普通磨料砂輪或砂塊與超硬磨料砂輪對磨進(jìn)行修整進(jìn)行修整，普通磨料磨粒被破碎，切削超硬磨料砂輪上的樹脂、陶普通磨料磨粒被破碎，切削超硬磨料砂輪上的樹脂、陶瓷、金屬結(jié)合劑，致使超硬磨粒就會(huì)脫落。目前最為廣瓷、金屬結(jié)合劑，致使超硬磨粒就會(huì)脫落。目前最為廣泛采用的修整法。泛采用的修整法。4、超硬磨料砂輪修整方法超硬磨料砂輪修整方法軟鋼軟鋼磨削整形法磨削整形法單滾輪法雙滾輪法4 超硬磨料砂輪修整超硬磨料砂輪修整滾壓擠軋法滾壓擠軋法用用碳化硅、剛玉、硬質(zhì)合金或鋼鐵等制成修整輪碳化硅

37、、剛玉、硬質(zhì)合金或鋼鐵等制成修整輪，與超硬磨料砂輪在一定壓力下進(jìn)行與超硬磨料砂輪在一定壓力下進(jìn)行自由對滾自由對滾，使使結(jié)合劑破裂形成容屑空間，并使超硬磨粒表面崩結(jié)合劑破裂形成容屑空間，并使超硬磨粒表面崩碎形成微刃。加入碳化硅、剛玉等游離磨料，依碎形成微刃。加入碳化硅、剛玉等游離磨料，依靠游離磨料擠軋作用進(jìn)行修銳?？坑坞x磨料擠軋作用進(jìn)行修銳。4、超硬磨料砂輪修整方法超硬磨料砂輪修整方法修整輪修整輪噴射法噴射法碳化硅和剛玉碳化硅和剛玉4、超硬磨料砂輪修整方法超硬磨料砂輪修整方法電加工法電加工法電解修整法電解修整法 利用電化學(xué)個(gè)腐利用電化學(xué)個(gè)腐蝕作用蝕作用蝕除金屬結(jié)合蝕除金屬結(jié)合劑，多用于金屬結(jié)合劑

38、，多用于金屬結(jié)合劑砂輪的修銳劑砂輪的修銳，非金，非金屬結(jié)合劑砂輪無效屬結(jié)合劑砂輪無效。4、超硬磨料砂輪修整方法超硬磨料砂輪修整方法電火花修整法電火花修整法電火花放電加工電火花放電加工，適用于各種金屬結(jié)適用于各種金屬結(jié)合劑砂輪。若在結(jié)合劑砂輪。若在結(jié)合劑中加入石墨粉，合劑中加入石墨粉，可用于樹脂、陶瓷可用于樹脂、陶瓷結(jié)合劑砂輪。既可結(jié)合劑砂輪。既可整形，又可修銳。整形，又可修銳。4、超硬磨料砂輪修整方法超硬磨料砂輪修整方法超聲波振動(dòng)修整法超聲波振動(dòng)修整法用受激振動(dòng)的用受激振動(dòng)的簧片或超聲波簧片或超聲波振動(dòng)頭驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)頭驅(qū)動(dòng)的幅板作為修整幅板作為修整器器，并在，并在砂輪砂輪和修整器間放和修整器間放

39、入游離磨料撞入游離磨料撞擊砂輪的結(jié)合擊砂輪的結(jié)合劑劑，使超硬磨，使超硬磨粒突出結(jié)合劑。粒突出結(jié)合劑。4、超硬磨料砂輪的修整方法超硬磨料砂輪的修整方法一、研磨加工的機(jī)理一、研磨加工的機(jī)理1.1.研磨時(shí)磨料的工作狀態(tài)研磨時(shí)磨料的工作狀態(tài)1 1）磨粒在工件與研具之間）磨粒在工件與研具之間發(fā)生滾動(dòng)，產(chǎn)生滾軋發(fā)生滾動(dòng)，產(chǎn)生滾軋效果；效果；2 2）磨粒壓入到研具表面，用）磨粒壓入到研具表面，用露出的磨粒尖端對工件表面進(jìn)行刻露出的磨粒尖端對工件表面進(jìn)行刻劃劃，實(shí)現(xiàn)微切削加工；，實(shí)現(xiàn)微切削加工；3 3）磨粒對）磨粒對工件表面的滾軋與微量刻劃同時(shí)工件表面的滾軋與微量刻劃同時(shí)作用。作用。屬于屬于游離磨粒切削加工游

40、離磨粒切削加工, ,在在剛性研具上注入磨料剛性研具上注入磨料, ,在一在一定定壓力壓力的作用下的作用下, ,通過通過研具與工件之間相對運(yùn)動(dòng)研具與工件之間相對運(yùn)動(dòng), ,借助借助磨粒的微切削作用磨粒的微切削作用, ,除去除去工件材料達(dá)到高的幾何精度工件材料達(dá)到高的幾何精度和和表面光潔度表面光潔度的方法的方法. .其實(shí)質(zhì)就是通過研具與工件之間相其實(shí)質(zhì)就是通過研具與工件之間相互修整，互修整，把研具本身的幾何精度部分的復(fù)制到工件上把研具本身的幾何精度部分的復(fù)制到工件上. . 2 2、平面研磨使用的研具平面研磨使用的研具1 1）特種）特種玻璃玻璃，在加工平面的金屬板上涂一層，在加工平面的金屬板上涂一層四氟

41、乙烯或鍍鉛和銦四氟乙烯或鍍鉛和銦；優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能得到能得到高精度的平面高精度的平面缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：研具層壽命短研具層壽命短2 2）使用）使用半軟質(zhì)研磨盤或軟質(zhì)研磨盤半軟質(zhì)研磨盤或軟質(zhì)研磨盤優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：研磨出的表面變質(zhì)層很小，研磨出的表面變質(zhì)層很小，表面粗糙度表面粗糙度也很??；也很小；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：研磨盤不研磨盤不易保持平面度易保持平面度3、 精密平面的研磨機(jī)精密平面的研磨機(jī)二、拋光加工的機(jī)理二、拋光加工的機(jī)理 1 1、拋光的機(jī)理：、拋光的機(jī)理：1 1）以磨粒的以磨粒的微小塑性切削微小塑性切削生成切生成切屑，屑，但是它僅利用但是它僅利用極少極少磨粒強(qiáng)制壓入磨粒強(qiáng)制壓入產(chǎn)生作用。產(chǎn)生作用。2 2）借）借

42、助助磨粒和拋光器與工件磨粒和拋光器與工件流動(dòng)摩擦流動(dòng)摩擦使工件表面的使工件表面的凸凹變平凸凹變平。磨粒含在拋光盤中磨粒含在拋光盤中 2 2、拋光盤拋光盤1 1）特種）特種玻璃玻璃，或在表面上涂一層彈性材料或軟金屬的，或在表面上涂一層彈性材料或軟金屬的金屬盤金屬盤優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能得到能得到高精度的平面高精度的平面缺點(diǎn)：拋光盤缺點(diǎn)：拋光盤層壽命短層壽命短2 2）使用）使用半軟質(zhì)拋光盤（鉛盤、錫盤）或軟質(zhì)拋光盤半軟質(zhì)拋光盤（鉛盤、錫盤）或軟質(zhì)拋光盤（石蠟、瀝青等）（石蠟、瀝青等）優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：拋光出的表面變質(zhì)層很小，拋光出的表面變質(zhì)層很小，表面粗糙度也很?。槐砻娲植诙纫埠苄。蝗秉c(diǎn)：缺點(diǎn)：拋光盤不拋光盤不

43、易保持平面度易保持平面度拋光工藝對拋光盤的要求拋光工藝對拋光盤的要求：要有高的精度及其要有高的精度及其精度的保持性精度的保持性 加工條件：加工條件：對殘對殘留有裂紋的硬脆材料留有裂紋的硬脆材料和不產(chǎn)生裂紋的和不產(chǎn)生裂紋的金屬材金屬材料料的加工條件不同；的加工條件不同； 研磨方式：研磨方式：單面單面研磨和雙面研磨研磨和雙面研磨； 研磨機(jī)：研磨機(jī)：應(yīng)能應(yīng)能均勻地加工工件均勻地加工工件，研具磨損要小研具磨損要小并要求能并要求能容易修容易修整精度；整精度； 研具和拋光盤：研具和拋光盤：必須避免因工作面必須避免因工作面磨損和彈性變形引起精度下磨損和彈性變形引起精度下降；降；磨粒材料：磨粒材料：微細(xì)的磨粒

44、微細(xì)的磨粒, ,使用磨粒對工件作用使用磨粒對工件作用很淺很淺的材料的材料； 加工液：加工液：提供提供磨粒、排屑、冷卻和減輕不必要摩擦的效果。磨粒、排屑、冷卻和減輕不必要摩擦的效果。拋光盤拋光法1 1 彈性發(fā)射加工彈性發(fā)射加工 最小最小切除切除可以達(dá)到可以達(dá)到原子級原子級，直至切去一，直至切去一層原子，層原子，而且而且被加工表面的被加工表面的晶格不致變形晶格不致變形，能夠能夠獲得極小表面獲得極小表面粗糙度和材質(zhì)極純粗糙度和材質(zhì)極純的表面的表面。加工原理實(shí)質(zhì)加工原理實(shí)質(zhì)是是磨粒原子的磨粒原子的擴(kuò)散作用和加速擴(kuò)散作用和加速的的微小粒子彈性射擊微小粒子彈性射擊的機(jī)械作用的綜合效果。的機(jī)械作用的綜合效果

45、。真空中帶靜電的粉末粒子加速法、空氣流或真空中帶靜電的粉末粒子加速法、空氣流或水流來加速。水流來加速。2 2 浮動(dòng)拋光浮動(dòng)拋光浮動(dòng)拋光是將金剛石車削的具有高平面度平面和帶有同心圓或浮動(dòng)拋光是將金剛石車削的具有高平面度平面和帶有同心圓或螺旋溝槽的錫拋光盤固定在高剛度的基座上，螺旋溝槽的錫拋光盤固定在高剛度的基座上，拋光液是由拋光液是由粒徑粒徑為幾個(gè)納米的微粉磨粒與液體混合而成為幾個(gè)納米的微粉磨粒與液體混合而成，并浸沒拋光盤上平面，并浸沒拋光盤上平面，驅(qū)動(dòng)裝置分別帶動(dòng)工件和拋光裝置以不同的速度旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置分別帶動(dòng)工件和拋光裝置以不同的速度旋轉(zhuǎn)，由于拋，由于拋光盤的特殊形狀、光盤的特殊形狀、工件與拋

46、光裝置工件與拋光裝置有足夠的相對運(yùn)動(dòng)速度有足夠的相對運(yùn)動(dòng)速度、在、在兩者之間兩者之間有充足的微粉磨料液流有充足的微粉磨料液流，因此因此在工件與拋光盤之間形在工件與拋光盤之間形成流體動(dòng)壓效應(yīng)，將工件浮起成流體動(dòng)壓效應(yīng)，將工件浮起，在兩者之間就能形成了，在兩者之間就能形成了流體動(dòng)流體動(dòng)壓液膜。壓液膜。其間的微粉磨粒在流體壓力場和速度場、離心力的作其間的微粉磨粒在流體壓力場和速度場、離心力的作用下，用下，拋光器不接觸工件對工件進(jìn)行精密拋光加工拋光器不接觸工件對工件進(jìn)行精密拋光加工. . 3 化學(xué)機(jī)械拋光化學(xué)機(jī)械拋光在化學(xué)機(jī)械拋光時(shí)，在化學(xué)機(jī)械拋光時(shí)，首先是存在于工件表面和拋光墊首先是存在于工件表面和

47、拋光墊間的拋光液中的間的拋光液中的氧化劑、催化劑氧化劑、催化劑等等與與工件表面的原子工件表面的原子進(jìn)行氧化反應(yīng)進(jìn)行氧化反應(yīng)，在工件表面產(chǎn)生一層氧化薄膜在工件表面產(chǎn)生一層氧化薄膜，然后，然后由漂浮在拋光液中的由漂浮在拋光液中的磨粒通過機(jī)械作用將這層氧化物磨粒通過機(jī)械作用將這層氧化物薄膜去除薄膜去除，使，使工件表面重新裸露出來工件表面重新裸露出來，再，再進(jìn)行氧化反進(jìn)行氧化反應(yīng)應(yīng)，這樣在，這樣在化學(xué)作用過程和機(jī)械作用過程的交替化學(xué)作用過程和機(jī)械作用過程的交替進(jìn)行進(jìn)行中完成工件表面拋光。中完成工件表面拋光。機(jī)械作用力機(jī)械作用力夾持頭夾持頭拋光墊拋光墊拋光液拋光液工件工件工作臺(tái)工作臺(tái)利用甲醇拋光砷化鎵和

48、磷化銦利用甲醇拋光砷化鎵和磷化銦課后習(xí)題14、6、8 http:/www.c- 2.2.硬脆材料的研磨硬脆材料的研磨 一部分一部分磨粒由于研磨壓力的作用，嵌入研磨盤表面，磨粒由于研磨壓力的作用，嵌入研磨盤表面，用露出的用露出的尖端刻劃工件表面進(jìn)行微切削加工尖端刻劃工件表面進(jìn)行微切削加工；另一部分；另一部分磨粒則在磨粒則在工件與研磨盤之間發(fā)生滾動(dòng)，工件與研磨盤之間發(fā)生滾動(dòng)，產(chǎn)生滾軋產(chǎn)生滾軋效果效果。在給磨粒加壓時(shí)，就在硬脆材料加工表面的剪切在給磨粒加壓時(shí)，就在硬脆材料加工表面的剪切( (拉伸拉伸) )應(yīng)力最大部位應(yīng)力最大部位產(chǎn)生微裂紋產(chǎn)生微裂紋。當(dāng)縱橫交錯(cuò)的當(dāng)縱橫交錯(cuò)的裂紋擴(kuò)展并產(chǎn)裂紋擴(kuò)展并產(chǎn)生

49、脆性崩碎形成磨屑生脆性崩碎形成磨屑，達(dá)到表面去除的目的。，達(dá)到表面去除的目的。磨粒在研磨粒在研具和工件具和工件之間之間3.3.金屬材料的研磨金屬材料的研磨 當(dāng)金屬表面用硬度計(jì)壓頭壓入時(shí)，只在表面當(dāng)金屬表面用硬度計(jì)壓頭壓入時(shí)，只在表面產(chǎn)生塑性變形的壓坑，不會(huì)發(fā)生產(chǎn)生塑性變形的壓坑，不會(huì)發(fā)生脆性材料那樣脆性材料那樣的破碎和裂紋。的破碎和裂紋。 研磨時(shí)，研磨時(shí)，磨粒的研磨作用磨粒的研磨作用相當(dāng)于相當(dāng)于極微量切削極微量切削和磨削和磨削時(shí)時(shí)的狀態(tài)的狀態(tài), ,且表面且表面不會(huì)產(chǎn)生裂紋不會(huì)產(chǎn)生裂紋。由于磨。由于磨粒是粒是游離狀態(tài)，不能形成游離狀態(tài)，不能形成連續(xù)的切削連續(xù)的切削。n輪磨具的硬度是反映磨粒在磨削

50、力的作用下，從砂輪表面上脫落的難易程度。砂輪硬度用軟硬表示，砂輪的硬度不同于磨粒的硬度。砂輪選用的時(shí)候，要注意硬度適當(dāng)，如果太硬，磨鈍了的磨粒不及時(shí)脫落，會(huì)產(chǎn)生大量熱量，燒傷工件；砂輪太軟，則會(huì)使磨粒脫落過快而不能充分發(fā)揮作用。選擇砂輪硬度的原則1.工件越硬，砂輪越軟。2.砂輪與工件接觸面越大，砂輪選擇越軟。3.精磨和成型磨削時(shí)應(yīng)選擇較硬的砂輪，以保持砂輪必要的形狀精度。4.砂輪硬度選擇與粒度大小的關(guān)系：粒度越大的砂輪，為避免砂輪被磨屑阻塞，一般要選擇較軟的砂輪。5.工件材料：磨有色金屬、橡膠、樹脂等較軟材料時(shí)，應(yīng)選用較軟的砂輪。粒度表示磨粒大小程度。以磨粒剛剛能通過哪一號篩網(wǎng)的網(wǎng)號來表示磨粒

51、的粒度。網(wǎng)號數(shù)是每英寸長度上篩網(wǎng)上的孔眼數(shù)。如60#粒度是每英寸長度上60個(gè)孔眼。當(dāng)砂輪磨粒的直徑小于40微米時(shí)，這種磨粒叫做微粉。微粉的粒度是以微粉的直徑來表示的，以微米為單位，前面加W標(biāo)記。如W28是指直徑28微米的磨粒。砂輪粒度的選擇和適用范圍：12-16#：用于粗磨、荒磨和打磨毛刺的砂輪磨具。20-36#：用于磨鋼錠，打磨鑄件毛刺，切斷鋼坯，磨電瓷和耐火材料的砂輪磨具。40-60#：用于內(nèi)圓磨、外圓磨、平面磨、無心磨、工具磨等的砂輪磨具。60-80#：用于內(nèi)圓磨、外圓磨、平面磨、無心磨、工具磨等半精磨和精磨的砂輪磨具。100-240#：用于精磨、超精磨、珩磨、螺紋磨等。W10-20：用

52、于精磨、精細(xì)磨、超精磨、鏡面磨等。W7-更細(xì)：用于精磨、超精磨、鏡面磨等，制作研磨膏用于研磨和拋光。故你用普通的儀器是不行的。 注：括號內(nèi)的代號是舊標(biāo)準(zhǔn)代號。 （ 4 ）硬度及其選擇）硬度及其選擇 砂輪的硬度是指砂輪表面上的磨粒在磨削力作用下脫落的難易程度。砂輪的硬度軟，表示砂輪的磨粒容易脫落，砂輪的硬度硬，表示磨粒較難脫落。砂輪的硬度和磨料的硬度是兩個(gè)不同的概念。同一種磨料可以做成不同硬度的砂輪，它主要決定于結(jié)合劑的性能、數(shù)量以及砂輪制造的工藝。磨削與切削的顯著差別是砂輪具有“自銳性”，選擇砂輪的硬度，實(shí)際上就是選擇砂輪的自銳性，希望還鋒利的磨粒不要太早脫落，也不要磨鈍了還不脫落。 根據(jù)規(guī)定

53、，常用砂輪的硬度等級見表5 。 表表5 常用砂輪硬度等級常用砂輪硬度等級注：括號內(nèi)的代號是舊標(biāo)準(zhǔn)代號；超軟，超硬未列入；表中 1 ， 2 ， 3 表示硬度遞增的順序。 選擇砂輪硬度的一般原則是：加工軟金屬時(shí)，為了使磨料不致過早脫落，則選用硬砂輪。加工硬金屬時(shí)，為了能及時(shí)的使磨鈍的磨粒脫落，從而露出具有尖銳棱角的新磨粒（即自銳性），選用軟砂輪。前者是因?yàn)樵谀ハ鬈洸牧蠒r(shí)，砂輪的工作磨粒磨損很慢，不需要太早的脫離；后者是因?yàn)樵谀ハ饔膊牧蠒r(shí)，砂輪的工作磨粒磨損較快，需要較快的更新。 精磨時(shí)，為了保證磨削精度和粗糙度，應(yīng)選用稍硬的砂輪。工件材料的導(dǎo)熱性差，易產(chǎn)生燒傷和裂紋時(shí)（如磨硬質(zhì)合金等），選用的砂輪

54、應(yīng)軟一些。 （ 5 ）形狀尺寸及其選擇）形狀尺寸及其選擇 根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)與磨削加工的需要，砂輪制成各種形狀與尺寸。表6 是常用的幾種砂輪形狀、尺寸、代號及用途。 砂輪的外徑應(yīng)盡可能選得大些，以提高砂輪的圓周速度，這樣對提高磨削加工生產(chǎn)率與表面粗糙度有利。此外，在機(jī)床剛度及功率許可的條件下，如選用寬度較大的砂輪，同樣能收到提高生產(chǎn)率和降低粗糙度的效果，但是在磨削熱敏性高的材料時(shí)，為避免工件表面的燒傷和產(chǎn)生裂紋，砂輪寬度應(yīng)適當(dāng)減小。 表表6 常用砂輪形狀及用途常用砂輪形狀及用途砂輪名 稱 簡圖 代號 尺寸表示法 主要用途 表表2 磨料粒度號及其顆粒尺寸磨料粒度號及其顆粒尺寸注：比 14 # 粗的磨粒

55、及比 W3.5 細(xì)的微粉很少使用，表中未列出。 表表3 不同粒度砂輪的使用范圍不同粒度砂輪的使用范圍表表4 常用結(jié)合劑常用結(jié)合劑橡膠結(jié)合劑 R(X) 彈性比樹脂結(jié)合劑更大差，強(qiáng)度也大。氣孔率小，磨粒容易脫落，耐熱性差，不耐油，不耐酸，而且還有臭味 制造磨削軸承溝道的砂輪和無心磨削砂輪、導(dǎo)輪以及各種開槽和切割用的薄片砂輪，制成柔軟拋光砂輪等 金屬結(jié)合劑 ( 青銅、電鍍鎳 ) J 韌性、成型性好，強(qiáng)度大，自銳性能差 制造各種金剛石磨具，使用壽命長 注：括號內(nèi)的代號是舊標(biāo)準(zhǔn)代號。 表表5 常用砂輪硬度等級常用砂輪硬度等級硬度 等級 大級 軟 中 軟 中 中 硬 硬 小級 軟 1 軟 2 軟 3 中軟

56、 1 中軟 2 中 1 中 2 中硬 1 中硬 2 中硬 3 硬 1 硬 2 代 號 G (R 1 ) H (R 2 ) J (R 3 ) K (ZR 1 ) L (ZR 2 ) M (Z 1 ) N (Z 2 ) P (ZY 1 ) Q (ZY 2 ) R (ZY 3 ) S (Y 1 ) T (Y 2 ) 注：括號內(nèi)的代號是舊標(biāo)準(zhǔn)代號；超軟，超硬未列入；表中 1 ， 2 ， 3 表示硬度遞增的順序。腐蝕加工主要應(yīng)用概述 化學(xué)銑切傳統(tǒng)切削加工的特點(diǎn)和局限性n以硬克軟n強(qiáng)大的機(jī)械力和機(jī)械能。那么一些硬度比刀具還硬高硬度工件？一些無法承受大機(jī)械力的脆性，高韌性，薄壁件？形狀復(fù)雜，刀具使用受限的工

57、件，該如何加工？化學(xué)銑切n專著及相關(guān)書籍專著及相關(guān)書籍n概述概述n化學(xué)銑切的基本原理化學(xué)銑切的基本原理n化學(xué)銑切的工藝過程化學(xué)銑切的工藝過程n化學(xué)銑切的常用腐蝕液配方了解化學(xué)銑切的常用腐蝕液配方了解n化學(xué)銑切的特點(diǎn)化學(xué)銑切的特點(diǎn)n化學(xué)銑切的應(yīng)用化學(xué)銑切的應(yīng)用n常用應(yīng)用舉例常用應(yīng)用舉例一、專著及相關(guān)書籍一、專著及相關(guān)書籍n左側(cè) 化學(xué)銑切 威廉.T.哈里斯（英） 國防工業(yè)出版社n右側(cè) 化學(xué)銑切 沈連桂編著 國防工業(yè)出版社 相關(guān)書籍n左為 特種加工金慶同 主編 航空工業(yè)出版社 n右為 特種加工技術(shù)陳傳梁 主編北京科學(xué)技術(shù)出版社二、概述n腐蝕加工是特種加工的一種，腐蝕加工又叫化學(xué)銑切。n是利用酸、堿、

58、鹽等溶液對金屬進(jìn)行化學(xué)腐蝕而改變工件尺寸和形狀的一種加工方法。n該方法已廣泛地應(yīng)用于宇航工業(yè)和電子工業(yè)中，化學(xué)銑切已成為制造宇宙飛船、火箭結(jié)構(gòu)的大型整體壁板和電子計(jì)算機(jī)的大規(guī)模集成電路所無法取代的加工方法。三、化學(xué)銑切的基本原理三、化學(xué)銑切的基本原理n腐蝕加工作用是一種工件表面溶解作用n根據(jù)金屬腐蝕理論金屬與腐蝕液體接觸后。在相界面將發(fā)生下 陽極反應(yīng)： Me= Men+ne(陽極反應(yīng))圖9-1化學(xué)銑切加工原理1工件材料2化學(xué)溶液3化學(xué)腐蝕部分4保護(hù)層5溶液箱6工作臺(tái)加工中需要注意的事項(xiàng)n在化學(xué)銑切加工銑削加工中的金屬的溶解作用不僅沿垂直于工件表面的深度方向進(jìn)行。而且在防護(hù)層下面的側(cè)面也進(jìn)行溶解

59、，且呈圓弧狀。n由于工件表面活性不同（晶界上晶格畸變和富集雜質(zhì)、加工硬化等 ），工件與腐蝕劑接觸后， 發(fā)生選擇性局部腐蝕 ，使粗糙度增加。因此化學(xué)銑切時(shí)，控制腐蝕劑對工件表面發(fā)生均勻腐蝕 ，才能得到滿意的加工效果。四、化學(xué)銑切的工藝過程四、化學(xué)銑切的工藝過程圖2化學(xué)銑切工藝過程n（一）表面預(yù)處理 把工件表面的油污、氧化膜等清除干凈并在相應(yīng)的腐蝕液中進(jìn)行預(yù)腐蝕。 n（二） 涂防蝕層 防蝕層必須具有良好的耐酸，堿性能以及良好的粘結(jié)力。 涂后需進(jìn)行空氣固化或在適當(dāng)溫度下固化。、預(yù)處理和涂覆刻蝕及其尺寸的確定n當(dāng)銑削深度達(dá)到某值時(shí)，其尺寸關(guān)系可用下式表示：當(dāng)銑削深度達(dá)到某值時(shí)，其尺寸關(guān)系可用下式表示：

60、K=2H/(W2-W1)=H/B式中式中K腐蝕系數(shù)。腐蝕體系的屬性；腐蝕系數(shù)。腐蝕體系的屬性；H腐蝕深度（腐蝕深度（mm）；）；B側(cè)面腐蝕寬度（側(cè)面腐蝕寬度（mm）；）；W1刻型尺寸（刻型尺寸（mm）W2最終腐蝕尺寸（最終腐蝕尺寸（mm）。）。圖9-3刻形尺寸關(guān)系示意圖1工件材料2保護(hù)層3刻形樣板4刻形刀5應(yīng)切除的保護(hù)層6蝕除部分腐蝕加工n把刻劃好防蝕層圖形的毛坯，完全浸入到有腐蝕劑的槽中，并一直浸泡到使腐蝕掉的金屬厚度達(dá)到要求為止。n腐蝕速度，腐蝕深度與腐蝕時(shí)間存在下列關(guān)系： V=H/T 式中：V金屬的腐蝕速度（mm/min）; H工件表面上的腐蝕深度（mm）； T腐蝕時(shí)間或浸泡時(shí)間（min