精密與特種加工技術(shù)(課件)

1、第一章概論第一節(jié)周密與特種加工的產(chǎn)生背景機(jī)械制造面臨著一系列嚴(yán)峻的任務(wù)：解決各種難切削材料的加工問題。解決各種特別簡(jiǎn)單型面的加工問題。解決各種超周密、光整零件的加工問題。特別零件的加工問題。其次節(jié)周密與特種加工的特點(diǎn)及其對(duì)機(jī)械制造領(lǐng)域的影響周密與特種加工是一門多學(xué)科的綜合高級(jí)技術(shù)；周密加工包括微細(xì)加工、光整加工和精整加工等， 與特種加工關(guān)系親熱。特種加工 原子能等能源來(lái)進(jìn)展加工的非傳統(tǒng)加工方法NTM， Non-Traditional Machining，它們與傳統(tǒng)切削加工的不同特點(diǎn)主要有：主要不是依靠機(jī)械能；刀具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度；在加工過程中，工具和工件之間不存在顯著的機(jī)械切

2、削力作用。周密與特種加工技術(shù)引起了機(jī)械制造領(lǐng)域內(nèi)的很多變革：提高了材料的可加工性。轉(zhuǎn)變了零件的典型工藝路線。大大縮短產(chǎn)品試制周期。對(duì)產(chǎn)品零件的構(gòu)造設(shè)計(jì)產(chǎn)生很大的影響。對(duì)傳統(tǒng)的構(gòu)造工藝性好與壞的衡量標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生重要影響。第三節(jié)周密與特種加工的方法及分類加工成形的原理分為去除加工、結(jié)合加工、變形加工三大類。去除加工 材料。結(jié)合加工是利用理化方法將不同材料結(jié)合在一起。 又可分為附著、注入、連接三種。變形加工又稱為流淌加工，是利用力、熱、分子運(yùn)2加工方法機(jī)理按機(jī)理周密與特種加工分為復(fù)合加工。第四節(jié)周密與特種加工技術(shù)的地位和作用先進(jìn)制造技術(shù)已經(jīng)是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)進(jìn)展的重要手段之一。進(jìn)展先進(jìn)制造技術(shù)是當(dāng)前世界各國(guó)

3、進(jìn)展國(guó)民 獨(dú)立自主、富強(qiáng)富強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)展、科技保持先進(jìn)領(lǐng)先的長(zhǎng)遠(yuǎn)大計(jì)。從周密加工技術(shù)和制造自動(dòng)化兩大領(lǐng)域。周密與特種加工技術(shù)水平是一個(gè)國(guó)家制造工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。周密與特種加工技術(shù)已經(jīng)成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中取得成功的關(guān)鍵技術(shù)。產(chǎn)品的實(shí)際制造，必定要依靠周密加工技術(shù)。其次章金剛石刀具精親熱削加工第一節(jié)概述周密與超周密加工和制造自動(dòng)化是先進(jìn)制造技術(shù)的兩大領(lǐng)域。加工精度在0.11Ra 在0.020.1m之間的加工稱為周密加工0.1m，外表Ra 0.01m 的加工稱為超周密加工。一、超周密加工的難點(diǎn)精度難以把握；剛度和熱變形影響； 去除層薄，切應(yīng)力大；如同對(duì)不連續(xù)體進(jìn)展切削。二、超周密加工的方法按加

4、工方式分：切削加工、磨料加工、特種加工和復(fù)合加工按加工機(jī)理和特點(diǎn)分：去除加工、結(jié)合加工和變形加工還可分為傳統(tǒng)加工、非傳統(tǒng)加工和復(fù)合加工三、超周密加工的實(shí)現(xiàn)條件超周密加工是多學(xué)科穿插的綜合性高技術(shù)在超周密加工的中，必需綜合考慮以上因素。其次節(jié)超周密機(jī)床及其關(guān)鍵部件一、典型超周密機(jī)床超周密加工對(duì)機(jī)床的根本要求：高精度高剛度高穩(wěn)定性高自動(dòng)化車床LODTMFG-001超周密機(jī)床OAGM 2500大型超周密機(jī)床AHNIO型高效專用車削、 磨削超周密機(jī)床二、超周密機(jī)床的主軸部件加工對(duì)主軸的要求是極高的回轉(zhuǎn)精度，轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)， 無(wú)振動(dòng)。液體靜壓軸承主軸空氣靜壓軸承主軸 雙半球空氣軸承主軸徑向推力空氣靜壓軸承主軸

5、 球形徑向空氣軸承主軸 立式空氣軸承主軸主軸的驅(qū)動(dòng)方式 柔性聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng) 內(nèi)裝式同軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)超周密機(jī)床主軸和軸承的材料應(yīng)考慮以下主要因素： 耐磨損； 不易生銹腐蝕； 熱膨脹系數(shù)小； 材料的穩(wěn)定性好。制造空氣主軸和軸承的材料主要有： 經(jīng)外表氮化和低溫穩(wěn)定處理的 38CrMoAl 氮化鋼；另外還有銦鋼、花崗巖、微晶玻璃和陶瓷等。超周密機(jī)床的總體布局T形布局十字形布局R-布局立式構(gòu)造布局常用的導(dǎo)軌部件液體靜壓導(dǎo)軌花崗巖靜壓導(dǎo)軌 空氣靜壓導(dǎo)軌和氣浮導(dǎo)軌氣浮導(dǎo)軌床身及導(dǎo)軌的材料 造花崗巖等。微量進(jìn)給裝置超周密機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)般承受周密滾珠絲杠副、 液體靜壓和空氣靜壓絲杠副。高精度微量進(jìn)給裝置則有 電致伸縮

6、式、彈性變形式、機(jī)械傳動(dòng)或液壓傳動(dòng)式、熱變形式、流體膜變形 式、磁致伸縮式等。目前高精度微量進(jìn)給裝置的區(qū)分力可到達(dá)0.0010.01。周密和超周密微位移機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足以下設(shè)計(jì)要求：壓電和電致伸縮微進(jìn)給裝置 摩擦驅(qū)動(dòng)裝置 機(jī)械構(gòu)造彈性變形微量進(jìn)給裝置第五節(jié)金剛石刀具的構(gòu)造衡量金剛石刀具質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)金剛石刀具時(shí)最主要問題有三個(gè)：一、金剛石刀具切削局部的幾何外形刀頭形式金剛石刀具刀頭一般承受在主切削刃和副切削刃之間加過渡刃。國(guó)內(nèi)多承受直線修光刃，國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的金剛石刀具，推舉的修光刃圓弧半徑R=0.53mm。金剛石刀具的主偏角一般為 3090，以 45主偏角應(yīng)用最為廣泛。前角和后角剛石刀具的前角可取 0

7、5，56。美國(guó)EI Contour周密刀具公司的標(biāo)準(zhǔn)金剛石車刀構(gòu)造如上圖所示。R=0.51.5mm10，刀具前角可依據(jù)加工材料由用戶選定。一種可用于車削鋁合金、Ra 0.02 0.005m 的外表。二、選擇適宜的晶面作為金剛石刀具前、后面三、金剛石刀具上的金剛石固定方法機(jī)械夾固用粉末冶金法固定使用粘結(jié)或釬焊固定國(guó)內(nèi)外的金剛石刀具使用者一般都不自己磨刀；Sumitomo 公司推出一次性使用不重磨的周密金剛石刀具。第三章周密與超周密磨料加工 是應(yīng)用周密和超周密磨料加工。 到高加工精度和低外表粗糙度值。固結(jié)磨料和游離磨料加工兩大類。第一節(jié)周密磨削周密磨削是指加工精度為 10.1maR0.20.025

8、m的磨削方法。a一、周密磨削機(jī)理靠砂輪的具有微刃性和等高性的磨粒實(shí)現(xiàn)的。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、磨削用量三、周密磨削砂輪砂輪磨料周密磨削時(shí)所用砂輪的磨料以易于產(chǎn)生和保持微 刃及其等高性為原則。鋼件及鑄鐵件，以承受剛玉磨料為宜。碳化硅磨料主要應(yīng)用于有色金屬加工。2砂輪粒度粗粒度的微切削作用；細(xì)粒度的摩擦拋光作用。3砂輪結(jié)合劑超周密加工用金屬類、陶瓷類結(jié)合劑四、周密磨削中的砂輪修整有單粒金剛石金剛石粉末燒結(jié)型修整器修整和金剛石超聲波修整等。次數(shù)。五、超周密磨削超周密磨削是指加工精度到達(dá)或高于 0.1mRa0.025m 的砂輪磨削方法，適宜于對(duì)鋼、鐵材料及陶瓷

9、、玻璃等硬脆材料的加工。鏡面磨削是范疇的加工，是指加工外表粗糙度到達(dá) Ra0.020.01m、外表光澤如鏡的磨削方法。影響超周密磨削的因素工材料、砂輪及其修整、超周密磨床、工件的定位夾 緊、檢測(cè)及誤差補(bǔ)償、工作環(huán)境、操作水公平。超精 密磨削需要個(gè)高穩(wěn)定性的工藝系統(tǒng)，對(duì)力、熱、振 力量。單顆粒磨削的切入模型如下圖。說(shuō)明： 平面磨削的切屑外形如下圖 磨削過程分為彈性性區(qū)，最終為彈性區(qū)滑擦作用磨削狀態(tài)與磨削系統(tǒng)的剛度親熱相關(guān)。超周密磨削工藝問題與周密磨削和超硬磨料砂輪磨削有關(guān)問題類同。超周密磨削的磨削用量。六、超硬磨料砂輪磨削超硬磨料砂輪磨削主要是指用金剛石砂輪和立方 及石材等高硬度、高脆性材料。其

10、突出特點(diǎn)為：磨削力量強(qiáng)，耐磨性好，耐用度高，易于把握加工尺寸及實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化。磨削力小，磨削溫度低，加工外表質(zhì)量好，無(wú)燒傷、裂紋和組織變化。 磨削效率高。 加工本錢低。超硬磨料砂輪磨削工藝磨削用量清洗性和滲透性。超硬磨料砂輪修整修整是整形和修銳的總稱。整形是使砂輪具有定精度要求的幾何外形；修銳 定高度，形成良好的切削刃和足夠的容屑空間。 磨削法；波振動(dòng)修整法。其次節(jié)周密研磨與拋光一、研磨加工機(jī)理周密研磨屬于游離磨粒切削加工是在剛性研具上動(dòng)，借助磨粒的微切削作用，除去微量的工件材料， 以到達(dá)高級(jí)幾何精度和優(yōu)良外表粗糙度的加工方法。硬脆材料的研磨。研磨磨粒為1m 的氧化鋁和碳化硅等。金屬材料的研磨

11、金屬材料研磨相當(dāng)于一般切削和磨削的切削深度微小時(shí)的狀態(tài)。二、拋光加工機(jī)理拋光是指用低速旋轉(zhuǎn)的軟質(zhì)彈性或粘彈性材料拋光盤，或高速旋轉(zhuǎn)的低彈性材料拋光盤，加拋光劑， 具有肯定研磨性質(zhì)地獲得光滑外表的加工方法。拋光使用的磨粒是 1m 以下的微細(xì)磨粒。3-9 所示。析作用的結(jié)合。三、周密研磨、拋光的主要工藝因素周密研磨拋光的主要工藝因素如表 3-5 所示。在肯定的范圍內(nèi)，增加研磨壓力可提高研磨效率。 超周密研磨對(duì)研磨運(yùn)動(dòng)軌跡有以下根本要求： 工件相對(duì)研磨盤作平面平行運(yùn)動(dòng)，使工件上各點(diǎn)具有一樣或相近的研磨行程。損均勻，進(jìn)而保證工件外表的平面度。值并保證外表均勻全都。四、研磨盤與拋光盤研磨盤研磨盤是涂敷或

12、嵌入磨料的載體。研磨對(duì)研磨盤加工面的幾何精度要求很高。研磨盤材料硬度致密、無(wú)雜質(zhì)、無(wú)異物、無(wú)裂紋和無(wú)缺陷，并有肯定 的磨料嵌入性和浸含性。常用的研磨盤材料有鑄鐵、黃銅、玻璃等。磨性、排屑性和散熱性。為了獲得良好的研磨外表， 常在研磨盤面上開槽。開槽的目的為：固著磨料研磨盤是一種適用于脆性材料周密研磨的研具，具有外表精度保持性好、 研磨效率高的優(yōu)點(diǎn)。拋光盤拋光盤平面精度及其精度保持性是實(shí)現(xiàn)高精度平 面拋光的關(guān)鍵。五、研磨劑與拋光劑對(duì)研磨用磨粒的根本要求：件材料作用的化學(xué)活性。研磨拋光加工液 盤外表磨粒及排屑。對(duì)研磨拋光液的要求：六、非接觸拋光非接觸拋光是指在拋光中工件與拋光盤互不接觸， 性和準(zhǔn)確外形的拋光方法個(gè)原子級(jí)。彈性放射加工 無(wú)損傷的加工外表。彈性放射加工原理彈性放射加工方法如下圖對(duì)加工頭和工作臺(tái)實(shí)施數(shù)控，可實(shí)現(xiàn)曲面加工。EEM 的數(shù)控加工裝3-11 所示。浮動(dòng)拋光拋光機(jī)理超周密拋光盤的制作是動(dòng)壓浮離拋光工作原理加工過程中無(wú)摩擦熱和工具磨