精密和超精密加工技術(shù)第3章精密磨削和超精密磨削課件

1、3.1 概述3.2 精密磨削3.3 超硬磨料砂輪磨削3.4 超精密磨削3.5 精密和超精密砂帶磨削2022/10/15第3章 精密磨削和超精密磨削3.1 概述2022/10/11第3章 精密磨削和超精密2022/10/15第1節(jié) 概述精密和超精密磨料加工是利用細(xì)粒度的磨粒和微粉對(duì)黑色金屬、硬脆材料等進(jìn)行加工,得到高加工精度和低表面粗糙度值。對(duì)于銅、鋁及其合金等軟金屬,用金剛石刀具進(jìn)行超精密車削是十分有效的,而對(duì)于黑色金屬、硬脆材料等,用精密和超精密磨料加工在當(dāng)前是最主要的精密加工手段。2022/10/11第1節(jié) 概述精密和超精密磨料加工是利用2022/10/15第1節(jié) 概述一、精密和超精密磨料

2、加工方法分類精密和超精密磨料加工固結(jié)磨料加工固結(jié)磨具精密砂輪磨削油石研磨精密珩磨精密超精加工涂覆磨具精密砂帶磨削砂帶研拋游離磨料加工精密研磨精密拋光2022/10/11第1節(jié) 概述一、精密和超精密磨料加工方2022/10/15第1節(jié) 概述一、精密和超精密加工磨料分類固結(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F60F80，加工精度1m，表面粗糙度Ra0.025m；超精密砂輪磨削：砂輪的粒度F280F1000，得加工精度0.1m， Ra0.0250.008m。精

3、密和超精密砂帶磨削精密砂帶磨削：砂帶粒度F230F320，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。2022/10/11第1節(jié) 概述一、精密和超精密加工磨料分2022/10/15第1節(jié) 概述一、精密和超精密加工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。2022/10/11第1節(jié) 概述一、精密和超精密加工分類游2022/10/15第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具磨料及其選擇 超硬磨料在當(dāng)前是指金

4、剛石和立方氮化硼以及以它們?yōu)橹饕煞值膹?fù)合材料。 金剛石分為天然的和人造的兩大類。人造金剛石分單晶體和聚晶燒結(jié)體兩種,前者多用作磨料磨具,后者多用作刀具。 立方氮化硼的硬度略低于金剛石,但耐熱性比金剛石高,有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,與碳在2000時(shí)才起反應(yīng),故適于磨削鋼鐵材料。2022/10/11第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨2022/10/15第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具磨料及其選擇超硬磨料制作的磨具在以下幾方面能夠滿足精密加工和超精密加工的要求,因此使用廣泛。1)磨具在形狀和尺寸上易于保持,使用壽命高,磨削精度高。2)磨料本身磨損少,可較長(zhǎng)時(shí)間保持切削性,修整次數(shù)少,易于保持

5、精度。3)磨削時(shí),一般工件溫度較低,因此可以減小內(nèi)應(yīng)力、裂紋和燒傷等缺陷。2022/10/11第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨2022/10/15第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具磨料及其選擇表3-2 各種磨料的主要物理性能2022/10/11第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨2022/10/15第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具磨料粒度及其選擇 磨粒的粒度是指磨粒的幾何尺寸大小,是沿磨粒長(zhǎng)軸的垂直方向測(cè)定的。 磨粒的大小用粒度號(hào)表示,由于粒度號(hào)實(shí)際不可能只包括一個(gè)粒度,所以某一個(gè)粒度號(hào)表示了某一范圍尺寸的磨粒。 磨料從其粒度考慮可分為粗磨粒和微粉兩大類。 粗磨粒是比較粗

6、的粒度,用于制造固結(jié)磨具和作為自由磨粒用,通常是用篩網(wǎng)篩分的方法分級(jí)。粗磨粒的粒度有F系列,在粒度號(hào)前冠以字母“F”表示,由最粗粒、粗粒、基本粒和混合粒組成, 微粉是指用沉降法檢驗(yàn)其粒度組成時(shí)中值粒徑不大于60m的磨粒, 其粒徑用粒度號(hào)表示,由于其制造和檢驗(yàn)方法不同,包括F系列微粉和J系列微粉,粒度號(hào)前分別冠以字母“F”和字符“#”。2022/10/11第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨2022/10/15第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具磨料粒度及其選擇表3-3 F4F220粗磨粒粒度中的基本粒篩孔尺寸2022/10/11第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨2022/10/15第

7、1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具磨料粒度及其選擇表3-4 F230F2000微粉粒度中值（光電沉降法）2022/10/11第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨2022/10/15第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具磨料粒度及其選擇表3-5 #240#8000微粉粒度中值（電阻法顆粒計(jì)數(shù)器）2022/10/11第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨2022/10/15第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具結(jié)合劑及其選擇將磨料粘合在一起，形成一定的形狀，并有一定的強(qiáng)度。樹脂結(jié)合劑、陶瓷結(jié)合劑和金屬結(jié)合劑組織和濃度及其選擇普通磨具中磨料的含量用組織表示，超硬磨具中磨料的含量用濃度表示。

8、2022/10/11第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨2022/10/15第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具組織和濃度及其選擇表3-6 濃度值與磨料含量的關(guān)系2022/10/11第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨2022/10/15第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具組織和濃度及其選擇濃度直接影響磨削質(zhì)量、效率和加工成本,選擇時(shí)應(yīng)綜合考慮磨料材料、粒度、結(jié)合劑、磨削方式、質(zhì)量要求和生產(chǎn)率等因素。成形磨削、溝槽磨削、寬接觸面平面磨削選用高質(zhì)量濃度半精磨、精磨選用細(xì)粒度、中質(zhì)量濃度高精度、低表面粗糙度值的精密磨削和超精密磨削選用細(xì)粒度、低質(zhì)量濃度,甚至低于25%。2022/10/

9、11第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨2022/10/15第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具硬度及其選擇普通磨具的硬度是指磨粒在外力作用下,自磨料表面脫落的難易程度。超硬磨具無硬度項(xiàng)指標(biāo)。磨具的強(qiáng)度磨具的強(qiáng)度是指磨具在高速回轉(zhuǎn)時(shí),抵抗因離心力的作用而自身破碎的能力。磨具的形狀和尺寸及其基體材料根據(jù)機(jī)床規(guī)格和加工情況選擇磨具的形狀和尺寸。基體材料與結(jié)合劑有關(guān)。2022/10/11第1節(jié) 概述二、精密和超精密砂輪磨料磨2022/10/15第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具涂覆磨具分類根據(jù)涂覆磨具的形狀、基底材料和工作條件與用途等,分類見下表涂覆磨具工作條件耐水(N)干磨(G)基底材料復(fù)

10、合塑料膜化纖布棉布(B)紙(Z)形狀盤狀(P)帶狀(D)環(huán)狀卷狀(J)頁(yè)狀(Y)2022/10/11第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具涂2022/10/15第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具涂覆磨具是將磨料用粘接劑均勻地涂覆在紙、布或其他復(fù)合材料基底上的磨具,其結(jié)構(gòu)示意圖如下。2022/10/11第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具涂2022/10/15第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具涂覆磨料及粒度棕剛玉、白剛玉、鉻剛玉、鋯剛玉、黑色碳化硅、綠色碳化硅、氧化鐵、人造金剛石等。涂覆磨料的粒度無論磨粒還是微粉，都用P字粒度號(hào)表示。粘接劑又稱膠，作用是將砂粒牢固地粘接在基底上。粘接劑是影響涂

11、覆磨具的性能和質(zhì)量的重要因素。根據(jù)涂覆磨具基底材料、工作條件和用途等不同,粘接劑又可分為粘接膜、底膠和覆膠。2022/10/11第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具涂2022/10/15第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具粘接劑粘接劑的種類如下：動(dòng)物膠：皮膠、明膠、骨膠等。用于輕切削的干磨和油磨。（溶于水）樹脂：醇酸樹脂、胺基樹脂、尿醛樹脂、酚醛樹脂等。用于難磨材料或復(fù)雜形面的磨削或拋光。（易溶于有機(jī)溶劑）高分子化合物：聚醋酸乙稀酯。用于精密磨削。（粘接性能好、耐濕、有彈性，成本高）超涂層粘接劑：抗靜電、抗堵塞、抗氧化。2022/10/11第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具粘2022/10/

12、15第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具粘接劑除上述一般粘接劑外,還有特殊性能的、在覆膠層上再敷一層超涂層粘接劑,如抗靜電超涂層粘接劑,可避免砂帶背面與支承物之間產(chǎn)生靜電而附著切屑、粉塵;抗堵塞超涂層粘接劑,是一種以金屬皂為主的樹脂,可避免砂帶表面堵塞;抗氧化分解超涂層粘接劑,由高分子材料和抗氧化分解活性材料所組成,加工中有冷卻作用,可提高砂帶使用壽命和工件表面質(zhì)量。2022/10/11第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具粘2022/10/15第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具涂覆方法重力落砂法先將粘接劑均勻涂覆在基底上,再靠重力將砂粒均勻地噴灑在涂層上,經(jīng)烘干去除浮面砂粒后即成卷狀砂帶,裁

13、剪后可制成涂覆磨具產(chǎn)品,整個(gè)過程自動(dòng)進(jìn)行。一般的砂紙、砂布均用此法,制造成本較低。2022/10/11第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具涂2022/10/15第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具涂覆方法涂覆法 先將砂粒和粘接劑進(jìn)行充分均勻的混合,然后利用膠輥將砂粒和粘接劑混合物均勻地涂覆在基底上。粘接劑和砂粒的混合多用球磨機(jī),而涂覆多用類似印刷機(jī)的涂覆機(jī)。簡(jiǎn)單的涂覆法也可用噴頭將砂粒和粘接劑的混合物均勻地噴灑在基底上,多用于小量生產(chǎn)紙質(zhì)材料基底的砂帶。2022/10/11第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具涂2022/10/15第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具涂覆方法靜電植砂法砂帶通過6

14、0000V的兩個(gè)極板之間,利用靜電作用將砂粒吸附在已涂膠的基底上,這種方法由于靜電作用,使砂粒尖端朝上,因此砂帶切削性強(qiáng),等高性好,加工質(zhì)量好,受到廣泛采用。2022/10/11第1節(jié) 概述三、精密和超精密涂覆磨具涂2022/10/15第2節(jié) 精密磨削一、精密磨削機(jī)理精密磨削主要靠砂輪的精細(xì)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極微細(xì)的磨削痕跡，殘留高度極小，加上無火花磨削階段的作用，獲得高精度和小表面粗糙度表面。磨削機(jī)理歸納為如下幾點(diǎn)：1. 微刃的微切削作用用較小的修整速度和修整深度精細(xì)修整砂輪，使磨粒微細(xì)破碎而產(chǎn)生微刃，如上圖所示。2. 微刃的等高切削作用分布在砂輪表層

15、的同一深度上的微刃數(shù)量多、等高性好，使加工表面的殘留高度極小。3. 微刃的滑擠、摩擦、拋光作用鋒利的微刃隨時(shí)間鈍化，等高性得到改善。磨削區(qū)的高溫使金屬軟化，鈍化微刃的滑擦和擠壓將工件表面凸峰輾平，表面粗糙度數(shù)值減小。2022/10/11第2節(jié) 精密磨削一、精密磨削機(jī)理精密磨2022/10/15第2節(jié) 精密磨削二、精密磨削砂輪選擇 精密磨削時(shí)所用砂輪的選擇以易產(chǎn)生和保持微刃及其等高性為原則。 磨削鋼件及鑄鐵件時(shí)，采用剛玉磨料（韌性較高、能保持微刃性和等高性）較好，因?yàn)閯傆衲チ享g性較高,能保持微刃性和等高性。碳化硅磨料韌性差，顆粒呈針片狀，修整時(shí)難以形成等高性好的微刃，磨削時(shí)，微刃易產(chǎn)生微細(xì)破裂，

16、不易保持微刃性和等高性。在剛玉類磨料中,單晶剛玉最好，白剛玉、鉻剛玉應(yīng)用最普遍。2022/10/11第2節(jié) 精密磨削二、精密磨削砂輪選擇 2022/10/15第2節(jié) 精密磨削二、精密磨削砂輪選擇 砂輪的粒度可選擇粗粒度和細(xì)粒度兩類。粗粒度經(jīng)過精細(xì)修整，微刃切削作用是主要的；細(xì)粒度經(jīng)過精細(xì)修整，半鈍態(tài)微刃在適當(dāng)壓力下與工件表面的摩擦拋光作用比較顯著，可以得到質(zhì)量更高的加工表面和砂輪使用壽命。 結(jié)合劑的選擇，以樹脂類較好，加入石墨填料可加強(qiáng)摩擦拋光作用。近年來采用聚乙烯醇縮醛新型樹脂加上熱固性樹脂作為結(jié)合劑的砂輪,有良好彈性,拋光效果較好。對(duì)粗粒度砂輪也可用陶瓷結(jié)合劑，加工效果也不錯(cuò)。2022/1

17、0/11第2節(jié) 精密磨削二、精密磨削砂輪選擇 2022/10/15第2節(jié) 精密磨削二、精密磨削砂輪選擇 有關(guān)砂輪選擇的具體情況見下表：表3-8 精密磨削的砂輪選擇2022/10/11第2節(jié) 精密磨削二、精密磨削砂輪選擇 2022/10/15第2節(jié) 精密磨削三、精密磨削時(shí)的砂輪修整砂輪修整是精密磨削的關(guān)鍵，修整方法有單粒金剛石修整、金剛石粉末燒結(jié)型修整器修整和金剛石超聲波修整等。如上圖所示。2022/10/11第2節(jié) 精密磨削三、精密磨削時(shí)的砂輪修2022/10/15第2節(jié) 精密磨削三、精密磨削時(shí)的砂輪修整金剛石的修整位置應(yīng)與砂輪磨削時(shí)的位置相當(dāng),如果相差太大,則可能因砂輪架導(dǎo)軌扭曲,使得在磨削

18、時(shí)出現(xiàn)單面接觸,影響表面粗糙度,甚至產(chǎn)生螺旋形等缺陷。金剛石修整砂輪時(shí)的安裝位置如左圖所示。金剛石超聲波修整又分為點(diǎn)接觸法和面接觸法。點(diǎn)接觸法的修整器是尖頂?shù)?。面接觸法的修整器是平頂?shù)?在超聲波作用下,金剛石的一個(gè)小平面與磨粒接觸,接觸應(yīng)力小,磨粒上不易產(chǎn)生裂紋,從而形成等高性很好的微刃。2022/10/11第2節(jié) 精密磨削三、精密磨削時(shí)的砂輪修2022/10/15第2節(jié) 精密磨削三、精密磨削時(shí)的砂輪修整砂輪的修整用量有修整速度、修整深度、修整次數(shù)和光修次數(shù)。修整速度(縱向進(jìn)給量)和修整深度對(duì)工件表面粗糙度的影響分別如圖3-7和圖3-8所示。修整速度越小,工件表面粗糙度值越小,一般為1015m

19、m/min,若過小,則工件易燒傷和產(chǎn)生螺旋形等缺陷。修整深度為2.5m/單行程,而一般修去0.05mm就可恢復(fù)砂輪的切削性能。修整時(shí)一般可分為初修與精修,初修用量可大些,逐次減小,一般精修需23次單行程。光修為無修整深度修整,主要是為了去除砂輪表面?zhèn)€別突出微刃,使砂輪表面更加平整,其次數(shù)一般為1次單行程。2022/10/11第2節(jié) 精密磨削三、精密磨削時(shí)的砂輪修2022/10/15第2節(jié) 精密磨削四、精密磨床 精密磨削要在精密磨床上進(jìn)行。精密磨床應(yīng)滿足的要求： 1、高幾何精度：主要有砂輪主軸回轉(zhuǎn)精度和導(dǎo)軌平直度，以保證工件的幾何形狀精度要求，主軸軸承可采用液體靜壓軸承、短三塊瓦或長(zhǎng)三塊瓦油膜軸

20、承、整體多油楔式動(dòng)壓軸承及動(dòng)靜壓組合軸承等,當(dāng)前采用動(dòng)壓軸承和動(dòng)靜壓組合軸承較多,這些軸承精度高、剛度好,轉(zhuǎn)速也較高,而靜壓軸承精度高、轉(zhuǎn)速高,但剛度差些,用于功率較大的磨床不太合適。主軸的徑向圓跳動(dòng)一般應(yīng)1m,軸向圓跳動(dòng)應(yīng)限制在23m以內(nèi)。 2022/10/11第2節(jié) 精密磨削四、精密磨床 精2022/10/15第2節(jié) 精密磨削四、精密磨床 精密磨削要在精密磨床上進(jìn)行。精密磨床應(yīng)滿足的要求：2、低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性：由于砂輪的修整速度要求1015mm/min,因此工作臺(tái)必須有低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，要求無爬行和沖擊現(xiàn)象，能平穩(wěn)工作。特殊設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，采取排除空氣、低流量節(jié)流閥、工作臺(tái)導(dǎo)軌壓力潤(rùn)滑。對(duì)于

21、橫向進(jìn)給,也應(yīng)保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和準(zhǔn)確性,有時(shí)在砂輪頭架移動(dòng)上配置了相應(yīng)要求精度的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)。2022/10/11第2節(jié) 精密磨削四、精密磨床 精2022/10/15第2節(jié) 精密磨削四、精密磨床 精密磨削要在精密磨床上進(jìn)行。精密磨床應(yīng)滿足的要求： 3、減少振動(dòng) 1）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子應(yīng)進(jìn)行動(dòng)平衡，電動(dòng)機(jī)與砂輪架之間進(jìn)行隔振； 2）砂輪要進(jìn)行動(dòng)平衡； 3）精密磨床最好安裝在防振地基上。2022/10/11第2節(jié) 精密磨削四、精密磨床 精2022/10/15第2節(jié) 精密磨削五、精密磨削用量砂輪速度一般在1530m/s，速度提高，切削作用增強(qiáng)，對(duì)粗糙度不利。一般在612m/min。速度較高，易產(chǎn)生振動(dòng)；較低

22、易產(chǎn)生燒傷和螺旋形等缺陷。工作速度工件縱向進(jìn)給量一般為50100mm/min或0.06-0.5mm/r。不宜過大，過大會(huì)產(chǎn)生燒傷、螺旋形、多角形等缺陷。2022/10/11第2節(jié) 精密磨削五、精密磨削用量砂輪速2022/10/15第2節(jié) 精密磨削五、精密磨削用量橫向進(jìn)給量（吃刀量）一般取0.62.5m/單行程，不能超過微刃高度。進(jìn)給次數(shù)由于磨削余量為2-5m，單行程次數(shù)一般約23次2022/10/11第2節(jié) 精密磨削五、精密磨削用量橫向進(jìn)2022/10/15第2節(jié) 精密磨削五、精密磨削用量光磨（無火花磨削）粗粒度砂輪精細(xì)修整后，光磨次數(shù)采用58次；細(xì)粒度砂輪精細(xì)修整后，光磨次數(shù)采用1025次。

23、如下圖所示。圖3-9光磨次數(shù)對(duì)工件表面粗糙度的影響 1粗粒度砂輪(PA60KV)2細(xì)粒度 砂輪(WA/GCW10KR)2022/10/11第2節(jié) 精密磨削五、精密磨削用量光磨（2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削一、超硬磨料砂輪磨削特點(diǎn)可用來加工各種高硬度、高脆性金屬材料和非金屬材料,如陶瓷、玻璃、半導(dǎo)體材料、寶石、銅鋁等有色金屬及其合金、耐熱合金鋼等。由于金剛石砂輪易和鐵族元素產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),故適于用立方氮化硼砂輪來磨削硬而韌的黑色金屬材料及高溫硬度高、熱傳導(dǎo)率低的黑色金屬材料。立方氮化硼砂輪比金剛石砂輪有較好的熱穩(wěn)定性和較強(qiáng)的化學(xué)惰性。磨削能力強(qiáng)，耐磨性好，壽命高，易于控制加工尺寸及

24、實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化。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。2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削一、超硬磨料砂輪2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削一、超硬磨料砂輪磨削特點(diǎn)磨削效率高。在加工硬質(zhì)合金及非金屬硬脆材料時(shí),金剛石砂輪的金屬切除率優(yōu)于立方氮化硼砂輪,但在加工耐熱鋼、鈦合金、模具鋼等時(shí),立方氮化硼砂輪遠(yuǎn)高于金剛石砂輪。加工成本低。雖然金剛石砂輪和立方氮化硼砂輪比較昂貴,但其壽命長(zhǎng),加工效率高,工時(shí)少,綜合成本低。除共同特點(diǎn)外,金剛石砂輪磨削和立方氮化硼砂輪磨削尚有各自的特點(diǎn),如立方氮化硼砂輪磨削時(shí),其熱穩(wěn)定性好,化學(xué)惰性強(qiáng),不易與鐵族元素產(chǎn)生親和作用和

25、化學(xué)反應(yīng),加工黑色金屬時(shí),有較高的耐磨性。雖然當(dāng)前其應(yīng)用不如金剛石砂輪廣泛,但它是一個(gè)很有前途的超硬磨料砂輪磨削方法。2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削一、超硬磨料砂輪2022/10/15整形使砂輪達(dá)到所要求的幾何形狀精度，并使磨料尖端細(xì)微破碎，形成鋒利的磨削刃。修銳去除磨粒間的結(jié)合劑,使磨粒突出結(jié)合劑一定高度(一般是磨粒尺寸的1/3左右),形成足夠的切削刃和容屑空間。第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整2022/10/11整形使砂輪達(dá)到所要求的幾何形狀精修銳去除2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整（修整方法）車削法用單點(diǎn)、聚晶金剛石筆，修整片等車

26、削金剛石砂輪達(dá)到修整目的。修整精度和效率高，但切削能力差。磨削法用普通磨料砂輪或砂塊與超硬磨料砂輪對(duì)磨進(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。2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整（修整方法）滾壓擠軋法用碳化硅、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)行自由對(duì)滾，使結(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，依靠游離磨料擠軋作用進(jìn)行修銳。1振動(dòng)機(jī)；2氣源；3壓縮空氣；4

27、流量調(diào)整閥；5磨料或玻璃球；6篩網(wǎng)；7電磁閥；8高壓空氣及磨料；9噴嘴；10磨料或玻璃球；11修整輪；12超硬磨料砂輪2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整噴射法修銳效果好氣壓噴砂法將碳化硅、剛玉磨粒從高速噴嘴噴射到轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪表面上,從而去除部分結(jié)合劑,使超硬磨粒突出。一般噴嘴安裝角=515,噴射時(shí)間約30s,主要用于修銳,效果較好,如圖3-12所示。2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整噴射法修銳效果好液壓噴砂法用高壓泵打

28、出流量為20L/min、壓力為150Pa的冷卻液,當(dāng)冷卻液進(jìn)入噴嘴的旋渦室時(shí),形成低壓,從邊孔中吸入碳化硅或剛玉等磨粒及空氣,與冷卻液形成混合液,并以高速?gòu)膰娮靽娚涞睫D(zhuǎn)動(dòng)的砂輪上,一般噴嘴安裝角10,h值應(yīng)盡量小些,視具體情況而定。這種方法修銳的砂輪精度高、鋒利、修銳時(shí)間短。2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整電加工法電解修銳法利用電化學(xué)腐蝕作用蝕除金屬結(jié)合劑，可方便實(shí)現(xiàn)在線修銳。多用于金屬結(jié)合劑砂輪的修銳，非金屬結(jié)合劑砂輪無效。（不能用于整形，電刷易損）2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬

29、磨料砂輪2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整電加工法電解修銳法電解修銳法的電刷接電裝置因砂輪轉(zhuǎn)速高而易于損壞,導(dǎo)致接觸不良、打火等問題,圖3-15為一種雙電極電解修銳法,電極接電可靠,砂輪、機(jī)床均不帶電,電源也相應(yīng)簡(jiǎn)化為交流電源。從圖中可看出電流通路為電極A、B和金屬結(jié)合劑之間的電容網(wǎng)絡(luò),通入電解液后相當(dāng)于阻容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。圖3-15雙電極電解修銳法1雙線圈變壓器2可調(diào)變壓器3熔絲4電流傳感器5絕緣材料6石墨電極7間隙8超硬磨料砂輪9磨削液(電解液)2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修

30、整電火花修整法電火花放電加工，適用于各種金屬結(jié)合劑砂輪。若在結(jié)合劑中加入石墨粉，可用于樹脂、陶瓷結(jié)合劑砂輪。修整時(shí)可用電火花線切割方式和電火花成形方式進(jìn)行修整。若配置數(shù)控系統(tǒng),還可進(jìn)行成形修整。既可整形，又可修銳。2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整超聲波振動(dòng)修整法用受激振動(dòng)的簧片或超聲波振動(dòng)頭驅(qū)動(dòng)的幅板作為修整器，并在砂輪和修整器間放入游離磨料撞擊砂輪的結(jié)合劑，使超硬磨粒突出結(jié)合劑。2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削三、超硬磨料砂輪磨床

31、超精密磨削對(duì)磨床的要求：1）要求磨床的精度較高。砂輪主軸回轉(zhuǎn)精度其徑向跳動(dòng)應(yīng)0.01mm，端面圓跳動(dòng)0.005mm。2）比普通磨床剛度提高50左右。3）進(jìn)給系統(tǒng)精度高、進(jìn)給速度均勻準(zhǔn)確。縱向進(jìn)給速度最小可達(dá)0.3m/min，橫向進(jìn)給最小可達(dá)0.0010.002mm/單行程。2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削三、超硬磨料砂輪2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削三、超硬磨料砂輪磨床超精密磨削對(duì)磨床的要求：4）各運(yùn)動(dòng)件和主軸回轉(zhuǎn)部分、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌部分有可靠的密封防超硬磨料進(jìn)入。5）有比較完善的磨削液處理系統(tǒng)，防止超硬磨料對(duì)磨削液系統(tǒng)的磨損。6）采取相應(yīng)的防振、隔振措施。如主電動(dòng)機(jī)與

32、機(jī)床分離安裝,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡,機(jī)床與地面接觸處加防振墊等。2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削三、超硬磨料砂輪2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪磨削工藝磨削用量選擇磨削速度人造金剛石砂輪的磨削速度為1230m/s（熱穩(wěn)定性700-800），立方氮化硼砂輪的磨削速度為4560m/s（熱穩(wěn)定性好）.磨削深度磨削深度一般為0.0020.01mm，粗粒度、金屬結(jié)合劑砂輪可取較大，立方氮化硼砂輪比金剛石砂輪可稍大。2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪磨削工藝磨削用量選擇工件速度一般

33、為1020m/min（對(duì)磨削效果影響較小，過高會(huì)使砂輪磨損增加，出現(xiàn)振動(dòng)和噪聲）縱向進(jìn)給速度一般在0.451.5m/min，對(duì)工件磨削表面粗糙度影響較大，粗糙度要求小，應(yīng)取小值。2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪磨削工藝磨削液選擇磨削液的作用極壓性：是指切削液與金屬表面起作用，形成一層牢固的潤(rùn)滑膜，在磨削區(qū)域的高壓下有良好的潤(rùn)滑和抗粘著性能。降低磨削溫度，減少磨削力，改善磨削表面質(zhì)量，提高磨削效率和砂輪壽命。潤(rùn)滑、冷卻、清洗性能，尚有滲透性、防銹性、防腐性、防火性、切削性和極壓性等2022/10/11第3節(jié)

34、超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪磨削工藝磨削液選擇磨削液的種類和組成油性液：以輕質(zhì)礦物油為主體,如機(jī)油、輕質(zhì)柴油、煤油等,摻入5%10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的脂肪油,再加入一些添加劑,如加入極壓添加劑,硫、氯、磷等有機(jī)化合物可增強(qiáng)磨削液的活性,在高溫下與金屬表面起化學(xué)反應(yīng),生成熔點(diǎn)高的化學(xué)吸附膜,可減小摩擦,保持潤(rùn)滑作用,即有極壓性。分為油性液和水溶性液兩大類,油性液的潤(rùn)滑性能好,其主要成分是礦物油,水溶性液的冷卻性能好,其主要成分是水。2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削四

35、、超硬磨料砂輪磨削工藝磨削液選擇磨削液的種類和組成乳化液是先由礦物油、乳化劑和防腐添加劑等配制成乳化油,使用時(shí)根據(jù)不同要求加水稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%20%乳白色的水溶液。乳化劑就是表面活性劑,它是一種有機(jī)化合物,能吸附在油-水界面上形成堅(jiān)固的吸附膜,使油以微小的顆粒穩(wěn)定地分散在水中,形成穩(wěn)定的水包油(O/W)乳化液。圖3-18水包油乳化液示意圖2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪磨削工藝磨削液選擇磨削液的種類和組成無機(jī)鹽水溶液是在水中加入一定量的無機(jī)鹽(磷酸鹽、硼酸鹽等)、鏈醇胺及有機(jī)防銹劑等而形成的,有良好的冷

36、卻性能,但潤(rùn)滑性能較差。這種水溶液不含或很少含極壓添加劑,呈半透明狀,又稱透明水溶液或電解質(zhì)水溶液。2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削五、超硬磨料砂輪的平衡靜平衡(1)機(jī)外靜平衡架上平衡利用靜平衡工具,由人工進(jìn)行,不夠方便。(2)機(jī)上動(dòng)態(tài)平衡在磨床上利用動(dòng)態(tài)平衡裝置對(duì)砂輪進(jìn)行自動(dòng)或半自動(dòng)平衡,比較方便,精度高,現(xiàn)代的新式磨床多有動(dòng)態(tài)平衡裝置,其類型有液體式、電氣機(jī)械式和氣動(dòng)機(jī)械式等。這種在砂輪工作運(yùn)轉(zhuǎn)情況下進(jìn)行的動(dòng)態(tài)平衡仍是靜平衡。(3)機(jī)外動(dòng)態(tài)平衡利用一種便攜式力矩平衡儀,通過儀器上所帶傳感器對(duì)砂輪進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡,而砂輪上的

37、平衡塊是由人工進(jìn)行調(diào)整的,此種方法簡(jiǎn)單易行,比機(jī)外靜平衡架上平衡要快捷方便,精度高。2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削五、超硬磨料砂輪2022/10/15第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削五、超硬磨料砂輪的平衡動(dòng)平衡力偶平衡，用于寬砂輪和多砂輪軸的平衡，是在一個(gè)有一定長(zhǎng)度的體上進(jìn)行力偶平衡。2022/10/11第3節(jié) 超硬磨料砂輪磨削五、超硬磨料砂輪2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削一、超精密磨削和鏡面磨削超精密磨削的加工精度達(dá)到或高于0.1m，表面粗糙度Ra低于0.025m，是一種亞微米級(jí)的加工方法；對(duì)于鋼、鐵材料和陶瓷、玻璃等硬脆材料是一種重要的加工方法。鏡面磨削加工表面粗糙度Ra達(dá)到

38、0.020.01m，屬于精密和超精密磨削范疇。2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削一、超精密磨削和鏡面磨2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削一、超精密磨削和鏡面磨削超精密 磨削的特點(diǎn)(1)超精密磨床是超精密磨削的關(guān)鍵超精密磨削是在超精密磨床上進(jìn)行的,其加工精度主要取決于磨床,不可能加工出比磨床精度更高的工件,遵循“母性原則”的加工規(guī)律。由于超精密磨削的精度要求越來越高,已經(jīng)進(jìn)入0.01m甚至納米級(jí),這就給超精密磨床的研制帶來了很大困難,需要多學(xué)科多技術(shù)的密集和結(jié)合。(2)超精密磨削是一種超微量切除加工超精密磨削是一種極薄切削,其去除的余量可能與工件所要求的精度數(shù)量級(jí)相當(dāng),甚至小于公差要求,

39、因此在加工機(jī)理上與一般磨削加工是不同的。2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削一、超精密磨削和鏡面磨2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削一、超精密磨削和鏡面磨削超精密 磨削的特點(diǎn)(3)超精密磨削是一個(gè)系統(tǒng)工程影響超精密磨削的因素很多,各因素之間又相互關(guān)聯(lián),所以超精密磨削是一個(gè)系統(tǒng)工程,如圖3-19所示。超精密磨削需要一個(gè)高穩(wěn)定性的工藝系統(tǒng), 對(duì)力、熱、振動(dòng)、材料組織、工作環(huán)境的溫度和凈化等都有很高的要求,并有較強(qiáng)的抗擊來自系統(tǒng)內(nèi)外的各種干擾能力,有了高穩(wěn)定性,才能保證加工質(zhì)量的要求。所以超精密磨削是一個(gè)高精度、高穩(wěn)定性的系統(tǒng)。圖3-19影響超精密磨削的因素2022/10/11第4節(jié) 超精密磨

40、削一、超精密磨削和鏡面磨2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削二、超精密磨削機(jī)理超微量切除超精密磨削是一種極薄切削,切屑厚度極小,磨削深度可能小于晶粒的大小,磨削就在晶粒內(nèi)進(jìn)行,因此磨削力一定要超過晶體內(nèi)部非常大的原子、分子結(jié)合力,從而磨粒上所承受的切應(yīng)力就急速地增加并變得非常大,可能接近被磨削材料的剪切強(qiáng)度極限。同時(shí),磨粒切削刃處受到高溫和高壓作用,要求磨粒材料有很高的高溫強(qiáng)度和高溫硬度。對(duì)于普通磨料,在這種高溫、高壓和高剪切力的作用下,磨粒將會(huì)很快磨損或崩裂,以隨機(jī)方式不斷形成新切削刃,雖然可以連續(xù)磨削,但不能得到高精度,小表面粗糙度值的磨削質(zhì)量。因此,在超精密磨削時(shí)一般多采用人造金剛石、

41、立方氮化硼等超硬磨料砂輪。2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削二、超精密磨削機(jī)理超微2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削二、超精密磨削機(jī)理磨削加工過程(1)單顆粒磨削砂輪中磨粒的分布是隨機(jī)的,磨削時(shí)磨粒與工件的接觸也是無規(guī)律的,為研究方便起見,先對(duì)單顆粒的磨削加工過程進(jìn)行分析。圖3-20所示為單顆粒磨削的切入模型。設(shè)磨粒以切速v、切入角切入平面狀工件,理想磨削軌跡是從接觸始點(diǎn)開始至接觸終點(diǎn)完了,但由于磨削系統(tǒng)的剛性,實(shí)際磨削軌跡變短,磨削深度減小。2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削二、超精密磨削機(jī)理磨削2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削二、超精密磨削機(jī)理磨削加工過程說明以下幾點(diǎn)：1

42、）磨粒是一顆具有彈性支承（結(jié)合劑）的和大負(fù)前角切削刃的彈性體。彈性支承是指結(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。2）磨粒切削刃的切入深度是從零開始逐漸增加，到達(dá)最大值再逐漸減少，最后到零。其切屑形狀如圖3-21所示,圖中所示為平面磨削情況。圖3-21平面磨削時(shí)的切屑形狀2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削二、超精密磨削機(jī)理磨削2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削二、超精密磨削機(jī)理磨削加工過程說明以下幾點(diǎn)：3)磨粒磨削時(shí)在與工件的接觸過程中,開始是彈性區(qū),繼而塑性區(qū)、切削區(qū)、塑性區(qū)、最后是彈性區(qū),與切屑形成形狀相符合。4)超精密磨削時(shí)有微切削作用、塑性流動(dòng)和彈性破壞

43、作用,同時(shí)還有滑擦作用。當(dāng)切削刃鋒利、有一定磨削深度時(shí),微切削作用較強(qiáng);如果切削刃不夠鋒利,或磨削深度太淺,磨粒切削刃不能切入工件,則產(chǎn)生塑性流動(dòng)、彈性破壞和滑擦。當(dāng)然,上述各種作用和磨削系統(tǒng)的剛度關(guān)系密切。2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削二、超精密磨削機(jī)理磨削2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削磨削加工過程 二、超精密磨削機(jī)理連續(xù)磨削工件連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),砂輪持續(xù)切入,開始,磨削系統(tǒng)整個(gè)部分都產(chǎn)生彈性變形,磨削切入量(即磨削深度)和實(shí)際工件尺寸的減少量之間產(chǎn)生差值,這種差值稱為彈性讓刀量。此后,磨削切入量逐漸變得與實(shí)際工件尺寸減少量相等,磨削系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。最后,磨削切入量到達(dá)給定值,但磨

44、削系統(tǒng)彈性變形逐漸恢復(fù),為無切深磨削狀態(tài),或稱無火花磨削狀態(tài)。在超精密磨削中,掌握彈性讓刀量十分重要,應(yīng)盡量減小彈性讓刀量,即磨削系統(tǒng)要求高剛度,砂輪修銳質(zhì)量好,形成切屑的磨削深度小。2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削磨削加工過程 二2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削三、超精密磨床超精密磨床的特點(diǎn) （1）高精度 尺寸精度：0.250.5m 圓度：0.250.1m 圓柱度：25000：0.255000：1m 表面粗糙度：Ra0.0060.01m （2）高剛度 剛度值一般應(yīng)在200N/m以上 （3）高穩(wěn)定性 為了保證超精密磨削質(zhì)量,超精密磨床的傳動(dòng)系統(tǒng),主軸、 導(dǎo)軌等結(jié)構(gòu),溫度控制和工作環(huán)

45、境均應(yīng)有高穩(wěn)定性。2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削三、超精密磨床超精密磨2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削三、超精密磨床超精密磨床的特點(diǎn)(4)微進(jìn)給裝置由于超精密磨床要進(jìn)行超微量切除,因此一般在橫向進(jìn)給(切深)方向都配有微進(jìn)給裝置,使砂輪能獲得行程為250m,位移精度為0.020.2m,分辨力達(dá)0.010.1m的位移。實(shí)現(xiàn)微進(jìn)給的原理裝置有精密絲杠、杠桿、彈性支承、電熱伸縮、磁致伸縮、電致伸縮、壓電陶瓷等,多為閉環(huán)控制系統(tǒng)。(5)計(jì)算機(jī)數(shù)控由于超精密磨削在生產(chǎn)上要求穩(wěn)定進(jìn)行批量生產(chǎn),因此,現(xiàn)代超精密磨床多為計(jì)算機(jī)數(shù)控,可減少人工操作的影響,使質(zhì)量穩(wěn)定,一致性好,且能提高工效。2022

46、/10/11第4節(jié) 超精密磨削三、超精密磨床超精密磨2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削三、超精密磨床超精密磨床的結(jié)構(gòu)超精密磨床在結(jié)構(gòu)上的發(fā)展趨勢(shì)：（1）主軸系統(tǒng) 主軸軸承由動(dòng)壓向動(dòng)靜壓和靜壓發(fā)展，由液體靜壓向空氣靜壓發(fā)展。(空氣靜壓軸承精度高、發(fā)熱小穩(wěn)定、工作環(huán)境易清潔，但要注意提高承載能力)（2）導(dǎo)軌 多采用空氣靜壓導(dǎo)軌，也有采用精密研磨配制的鑲鋼滑動(dòng)導(dǎo)軌。（3）石材部件 床身、工作臺(tái)等逐漸采用穩(wěn)定性好的天然或人造花崗巖。（4）熱穩(wěn)定性結(jié)構(gòu) 整個(gè)機(jī)床采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)、淋浴結(jié)構(gòu)等熱穩(wěn)定性措施。2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削三、超精密磨床超精密磨2022/10/15第4節(jié) 超精

47、密磨削四、超精密磨削工藝 砂輪線速度：1860m/min 工件線速度：410m/min 工作臺(tái)縱向進(jìn)給速度：50100mm/min 磨削深度：0.51m 磨削橫進(jìn)給次數(shù)：24次 無火花磨削次數(shù)：35次 磨削余量：25m2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削四、超精密磨削工藝 2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密磨削超硬微粉砂輪超精密磨削機(jī)理、特點(diǎn)和應(yīng)用與超精密磨削的機(jī)理基本相同，在磨削過程中微切削作用仍是主要的，還有塑性流動(dòng)和滑移變形。塑性流動(dòng)是由于磨粒與被加工表面磨擦所產(chǎn)生的冷塑性流動(dòng)以及高速時(shí)磨粒磨擦發(fā)熱所引起的；滑移變形是由于材料晶體內(nèi)存在位錯(cuò)缺陷或微裂紋所產(chǎn)生的

48、。2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密磨削超硬微粉砂輪超精密磨削特點(diǎn)1. 由于磨料是微粉級(jí)，粒度很細(xì)，磨削可獲得極小的表面粗糙度和很高的幾何尺寸和形狀精度；2. 是一種固結(jié)磨料的微量去除加工方法，加工效率高；3. 磨料粒度很細(xì)，容屑空間很小，磨削容易堵塞，需要進(jìn)行在線修整，才能保證磨削的正常進(jìn)行和加工質(zhì)量；4. 磨削要在超精密磨床上進(jìn)行，機(jī)床上應(yīng)有微進(jìn)給裝置，設(shè)備價(jià)格高。超硬微粉砂輪超精密磨削應(yīng)用已成功用于加工各種非金屬材料和有色金屬及其合金材料零件中的各種表面加工。2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削五、超

49、硬微粉砂輪超精密2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密磨削金剛石微粉砂輪金剛石微粉砂輪一般是以粒度為F280F1000的金剛石微粉為磨料,采用樹脂、陶瓷、金屬(如銅、纖維鑄鐵等)為結(jié)合劑,采用燒結(jié)法、電鑄法和氣相沉積法制作的。超硬微粉砂輪超精密磨削工藝有關(guān)超硬微粉超精密磨削的砂輪選擇、砂輪修整、砂輪平衡和磨削液選擇等問題均可參考超硬磨料精密磨削加工所述。超硬微粉砂輪超精密磨削用量與所用機(jī)床、被加工材料、砂輪的磨粒材料、粒度、結(jié)合劑、結(jié)構(gòu)和平衡等有關(guān),應(yīng)根據(jù)具體情況做工藝實(shí)驗(yàn)來確定。但在磨削深度上需注意,其值要小于微粉顆粒的大小,過大會(huì)影響加工表面質(zhì)量。2022/10/11

50、第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密磨削復(fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪超精密磨削(1)樹脂-金屬?gòu)?fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)樹脂結(jié)合劑砂輪的柔性好、彈性高、有吸振性,易于使切削刃突出且高度均勻,磨削過程中有“自銳”作用的效果,易于磨出小粗糙度值的表面。因此,提出了樹脂-金屬?gòu)?fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪,使砂輪的表層為樹脂結(jié)合劑結(jié)構(gòu),而里層為金屬結(jié)合劑結(jié)構(gòu),從而得到整體支承剛度好、表層有柔性的金剛石砂輪,能夠同時(shí)達(dá)到精度高又表面粗糙度值小的加工表面。金剛石微粉砂輪是固結(jié)磨料,磨粒又是微粉,已具備很好的磨削性能,采用復(fù)合結(jié)構(gòu)后則更具特色

51、。2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密磨削復(fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪超精密磨削(1)樹脂-金屬?gòu)?fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)但是由于樹脂結(jié)合劑彈性大、易變形,因此不利于保證高形狀精度;同時(shí),樹脂結(jié)合劑金剛石微粉砂輪的磨粒易于埋在結(jié)合劑中,磨粒之間的容屑空間減小,磨削中易于發(fā)生阻塞,導(dǎo)致砂輪的切削能力大幅度降低,加工表面質(zhì)量惡化。因此只有設(shè)法增加金剛石磨粒之間的容屑空間,才能達(dá)到較好的磨削效果2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精

52、密磨削復(fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪超精密磨削(2)樹脂-金屬?gòu)?fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪的制作原理在砂輪制造過程中,把銅粉作為添加劑混入到樹脂結(jié)合劑中,金屬粉末(銅)可以限制樹脂的彈性變形,從而提高了砂輪的整體剛性。砂輪燒結(jié)成形后,先對(duì)其進(jìn)行修整,然后進(jìn)行電解處理。電解過程中,砂輪表層的銅被腐蝕掉,而樹脂結(jié)合劑和金剛石磨粒因不受電解作用影響而保持修整后的原狀,從而在砂輪表層形成氣孔。這樣,砂輪的里層保持了樹脂-金屬?gòu)?fù)合結(jié)合劑組織結(jié)構(gòu),而表層則是具有氣孔的樹脂結(jié)合劑組織結(jié)構(gòu)。砂輪不僅具有高的整體剛性,而且參與磨削的表層部分具有彈性和氣孔,可以使砂輪具有持續(xù)磨削能力。2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削

53、五、超硬微粉砂輪超精密2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密磨削復(fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪超精密磨削(2)樹脂-金屬?gòu)?fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪的制作原理圖3-22是樹脂-金屬?gòu)?fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪的電解處理原理。如圖3-22所示,將電源的正極接砂輪的輪轂,電源的負(fù)極接工具電極,砂輪表面與工具電極的間隙中通入電解液,砂輪在電解過程中做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在電場(chǎng)作用下,樹脂-金屬?gòu)?fù)合結(jié)合劑砂輪表層的銅失去電子,成為銅離子,進(jìn)入到電解液中,從而在砂輪表層形成氣孔,而樹脂結(jié)合劑和金剛石磨粒保持在原來的位置。圖3-22樹脂-金屬?gòu)?fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪的電解處理原理1砂輪的輪轂2銅3樹脂4金剛

54、石磨粒5氣孔6電解液7工具電極(陰極)2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密磨削復(fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪超精密磨削(2)樹脂-金屬?gòu)?fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪的制作原理 電解處理時(shí),電源的正極由電刷接入砂輪的輪轂,電刷通過磁性?shī)A座固定,并用絕緣材料與磨床工作臺(tái)絕緣。為了便于除去陰極上的附著物,陰極材料選用不銹鋼。陰極通過鋼質(zhì)底座吸附在磨床工作臺(tái)上,陰極和底座之間用膠木絕緣。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,銅占結(jié)合劑體積的百分?jǐn)?shù)對(duì)電解的可行性有影響,應(yīng)在20%以上。2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密2022/1

55、0/15第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密磨削復(fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪超精密磨削(3)樹脂-金屬?gòu)?fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪磨削 分別用未做電解處理和電解處理后的砂輪磨削光學(xué)玻璃,從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,電解處理后的砂輪所磨削的表面粗糙度值明顯減小。銅粉所占比例越少,表面粗糙度值越小,這是由于砂輪表面的彈性更好些。2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密2022/10/15第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密磨削復(fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪超精密磨削(3)樹脂-金屬?gòu)?fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪磨削 使用電解處理后的砂輪磨削時(shí),工件表面粗糙度值減小,凹坑和劃痕等加工損傷明顯減少。其

56、主要原因如下:1)砂輪表層的彈性增加,參加磨削的有效切削刃增加。2)砂輪表面的氣孔可以容納磨屑,減小磨削液動(dòng)壓力,引導(dǎo)磨削液進(jìn)入磨削區(qū)域,并加強(qiáng)散熱。3)砂輪表面的銅被溶解掉,避免了銅劃傷工件表面。2022/10/11第4節(jié) 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密2022/10/15第5節(jié) 精密和超精密砂帶磨削砂帶磨削方式閉式砂帶磨削采用無接頭或有接頭的環(huán)形砂帶，通過張緊輪撐緊，由電動(dòng)機(jī)通過接觸輪帶動(dòng)砂帶高速回轉(zhuǎn)，工件回轉(zhuǎn)，砂帶頭架或工作臺(tái)縱向及橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)工件進(jìn)行磨削。效率高、噪聲大、易發(fā)熱，用于粗、半精和精加工。一、砂帶磨削方式、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍圖3-23閉式砂帶磨削2022/10/11第

57、5節(jié) 精密和超精密砂帶磨削砂帶磨削方式2022/10/15第5節(jié) 精密和超精密砂帶磨削砂帶磨削方式開式砂帶磨削采用成卷砂帶，由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速機(jī)構(gòu)通過卷帶輪帶動(dòng)砂帶作極緩慢的移動(dòng)，砂帶繞過接觸輪并以一定的工作壓力與工件被加工表面接觸，工件回轉(zhuǎn)，砂帶頭架或工作臺(tái)縱向及橫向進(jìn)給，從而對(duì)工件進(jìn)行磨削。砂帶在磨削過程中的連續(xù)緩慢移動(dòng)，切削區(qū)不斷出現(xiàn)新砂粒，磨削質(zhì)量高且穩(wěn)定，磨削效果好。效率不如閉式磨削，用于精密和超精密磨削。一、砂帶磨削方式、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍圖3-24開式砂帶磨削2022/10/11第5節(jié) 精密和超精密砂帶磨削砂帶磨削方式2022/10/15第5節(jié) 精密和超精密砂帶磨削砂帶磨削方式按照加工表

58、面類型來分,砂帶磨削又可分為外圓、內(nèi)圓、平面、成形表面等磨削方式。一、砂帶磨削方式、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍2022/10/11第5節(jié) 精密和超精密砂帶磨削砂帶磨削方式2022/10/15第5節(jié) 精密和超精密砂帶磨削一、砂帶磨削方式、特點(diǎn)和應(yīng)用砂帶磨削特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍1）砂帶與工件是柔性接觸，磨粒載荷小而均勻，砂帶磨削 工件表面質(zhì)量高，表面粗糙度可達(dá)Ra 0.050.01m， 砂帶磨削又稱“彈性”磨削。2）砂帶制作時(shí)，用靜電植砂法易于使磨粒有方向性，力、 熱作用小，有較好的切削性，有效地減小了工件變形和 表面燒傷。工件的尺寸精度可達(dá)50.5m，平面度可達(dá) 1m。砂帶磨削又有“冷態(tài)” 磨削之稱。3）砂帶磨

59、削效率高，無需修整，有“高效”磨削之稱。4）砂帶制作簡(jiǎn)單方便，無燒結(jié)、動(dòng)平衡等問題，價(jià)格也便 宜，砂帶磨削設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有“廉價(jià)”磨削之稱。5）砂帶磨削有廣闊的工藝性和應(yīng)用范圍、很強(qiáng)的適應(yīng)性， 有“萬能”磨削之稱。2022/10/11第5節(jié) 精密和超精密砂帶磨削一、砂帶磨削2022/10/15第5節(jié) 精密和超精密砂帶磨削一、砂帶磨削方式、特點(diǎn)和應(yīng)用砂帶磨削特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍 當(dāng)前,對(duì)于窄退刀槽的階梯軸、階梯孔、小孔、齒輪等,砂帶磨削尚不易加工。對(duì)于精度要求很高的工件,特別是形狀和位置精度上,砂帶磨削也還不如精密砂輪磨削。 在砂帶磨削的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了砂帶研拋加工,它是一種精密和超精密加工方法,其加工

60、為開式砂帶磨削方式,用細(xì)粒度砂粒聚酯薄膜基底砂帶。如果采用接觸輪外緣材料為橡膠、塑料等時(shí),加工時(shí)的拋光作用強(qiáng),能有效減小表面粗糙度值;如果采用接觸輪外緣材料為鋼鐵、銅、膠木等較硬物質(zhì),加工時(shí)的研磨作用強(qiáng)些,拋光作用弱些,能夠減小表面粗糙度值,對(duì)精度也會(huì)有所提高;如果所采用的接觸輪外緣材料半軟半硬,如一定硬度的橡膠和塑料,則研磨、拋光兼有,故稱砂帶研拋。由于在聚酯薄膜基底上所涂覆的一層細(xì)粒度砂粒(一般為微粉)和粘接劑非常薄,形如薄膜,故又有“研磨膜”或“拋光膜”之稱。這種砂帶研拋實(shí)際上是砂帶精密磨削或砂帶超精密磨削的一種方式,已用來加工精密磁頭、高密度硬磁盤涂層表面等,效果良好,應(yīng)用廣泛。202