精密加工技術(shù)-第六章.ppt

1、精密加工技術(shù),授課教師：趙巖 單位：機(jī)械制造及其自動(dòng)化系 機(jī)械工程學(xué)院,聯(lián)系方式：,2011-4,一、陶瓷的精密加工,第六章 脆硬非金屬材料精密加工,？什么是陶瓷？陶與瓷區(qū)別在哪？ ？日常生活中都會(huì)接觸哪些陶瓷,一般陶瓷的密度低于金屬。 陶瓷與金屬相比硬度要高得多。 陶瓷的彈性模量大。 陶瓷熔點(diǎn)一般高與金屬，但常溫下沒(méi)有固定的熔點(diǎn)。 熱導(dǎo)率一般較低。 熱膨脹系數(shù)小。,陶瓷特點(diǎn)*,一、陶瓷的精密加工,第六章 脆硬非金屬材料精密加工,研磨陶瓷,研具一般為鑄鐵或者鋼。從加工效率的角度講，研具硬度高，加工效率高；從被研磨陶瓷的表面粗糙度角度看，研具越軟，被加工表面Ra越小。,研磨陶瓷所用的磨料一般為碳

2、化硅、氧化鋁和金剛石微粉。,一般使用水作為研磨液，為了不使磨料在研磨液中結(jié)團(tuán)，往往需要加分散劑。,一、陶瓷的精密加工,第六章 脆硬非金屬材料精密加工,拋光陶瓷,拋光的主要目的就是減小工件的Ra值。 研磨與拋光的區(qū)別是：所用磨料的粒度、及使用方式不同,三種拋光機(jī)理：機(jī)械微笑去除學(xué)說(shuō)、表面流動(dòng)學(xué)說(shuō)和化學(xué)作用學(xué)說(shuō)。,并非所有的陶瓷都可以拋光成鏡面。好比鑄鐵不可能加工出很小的Ra一樣。,二、光柵的精密加工,第六章 脆硬非金屬材料精密加工,？數(shù)控機(jī)床中使用的光柵 ？如何計(jì)算光柵莫爾條紋寬度,光柵的加工方法：,機(jī)械刻線方法,激光干涉條紋方法,扭頭刨床式刻線機(jī),龍門(mén)刨床式刻線機(jī),機(jī)械式光柵刻線實(shí)際上是使用擠

3、壓的方式使被加工材料發(fā)生塑性變形形成光柵溝。,光柵的結(jié)構(gòu)：底部為玻璃板，上層為金屬鍍膜。,三、石英振子的精密加工,第六章 脆硬非金屬材料精密加工,？什么是石英,石英的壓電特性： 在人造石英晶體的x軸上施加外力，石英振子將產(chǎn)生電荷； 在另一特定方向上施加電壓，石英振子將產(chǎn)生振動(dòng)。,利用石英振子的壓電特性可以制成多種產(chǎn)品： 電子表、測(cè)力儀等,石英振子在切片，拋光過(guò)程中在石英表層產(chǎn)生的變質(zhì)層，導(dǎo)致制成后的產(chǎn)品產(chǎn)生振動(dòng)頻率的變化，如果變質(zhì)層嚴(yán)重，則振子不能穩(wěn)定工作。,石英鐘的工作原理,四、精密加工金剛石,第六章 脆硬非金屬材料精密加工,經(jīng)過(guò)雕琢的金剛石稱為鉆石，加工金剛石比加工其他寶石要困難,金剛石中

4、含有的N元素雜志對(duì)其性能影響較大。 天然金剛石分為a，b，a， b。其中型中幾乎不含N 98%的天然金剛石為型的，多為N置換了C。 人造金剛石全部為型的,金剛石中顏色不同，硬度不同，其中以茶色最硬，其次為無(wú)色和淡黃色的。,A 金剛石的基本特性：,四、精密加工金剛石,第六章 脆硬非金屬材料精密加工,金剛石有多種晶體結(jié)構(gòu)，其中最基本的為正八面體結(jié)構(gòu),以莫氏硬度表示，金剛石硬度為10，剛玉為9。 金剛石的三種晶相中以111面最硬，也最難加工。 金剛石導(dǎo)熱性能好，熱膨脹系數(shù)小。 大氣中加熱到788開(kāi)始石墨化，空氣中875開(kāi)始燃燒。,B 鉆石戒面的加工,常用的三種硬度指標(biāo),先設(shè)計(jì)劃線 在用專用工具切割

5、打圓棱角（以一塊金剛石去加工另一塊金剛石）,四、精密加工金剛石,第六章 脆硬非金屬材料精密加工,B 鉆石戒面的加工,研磨拋光（以橄欖油作為研磨混合劑）,卡地亞鉆戒,四、精密加工金剛石,第六章 脆硬非金屬材料精密加工,C 單晶金剛石刀具的加工,選用0.5-1ct的金剛石原石。選好原石，選好加工晶面,硬度： 茶色最硬、其次為無(wú)色，再次為黃色。一般用茶色的金剛石作為刀具，效果好。 熱傳導(dǎo)：原子間結(jié)合力強(qiáng)，熱傳導(dǎo)率高。 熱膨脹系數(shù)：為剛玉或者石英的1/8,冷熱變化下，熱變形小。 解理：金剛石的解理特性的兩面性-加工金剛石時(shí)利用解理；使用金剛石刀具要避免解理現(xiàn)象出現(xiàn)。 金剛石原石的形狀：金剛石標(biāo)準(zhǔn)結(jié)晶形

6、狀為八面體，但天然金剛石原石多為12面體或者斜方12面體。,四、精密加工金剛石,第六章 脆硬非金屬材料精密加工,D 金剛石刀具,如何衡量金剛石刀具的優(yōu)劣？,利用此刀具是否能夠加工出Ra在0.01-0.02um的鏡面質(zhì)量。 此刀具能否保持長(zhǎng)時(shí)間的切削鋒利性，即切削距離達(dá)到數(shù)百千米時(shí)所加工表面質(zhì)量不能有明顯的下降。,金剛石刀具一般不采用尖刃刀尖。,金剛石硬而脆，刀尖太尖易蹦碎。 超精密切削切削用量小，尖刃并不能得到好的表面質(zhì)量，一般金剛石刀尖都做成直線或者圓弧修光刃。,四、精密加工金剛石,第六章 脆硬非金屬材料精密加工,D 金剛石刀具,金剛石脆性大，為保證刀具的強(qiáng)度，應(yīng)使刀具的碶角大些，一般前角為

7、0，后角5-8。,金剛石刀具的研磨：首先研磨前刀面，然后研磨后刀面，再一次研磨其他刀面，直至刀具成型。每次更換刀面時(shí)都要重新粘接，一把刀具的所有操作都必須由同一個(gè)操作者完成。 所以金剛石刀具的加工質(zhì)量除了與設(shè)備精度有關(guān)外，還取決于加工者的操作水平。,五、寶石的加工,第六章 脆硬非金屬材料精密加工,？什么是寶石,鉆石 水晶 紅寶石 藍(lán)寶石 翡翠 貓眼 琥珀,寶石的價(jià)格：三分材料七分加工,不但要看寶石的質(zhì)量，還要用顯微鏡觀察加工質(zhì)量,古董界：三年不開(kāi)張，開(kāi)張吃三年！,五、寶石的加工,第六章 脆硬非金屬材料精密加工,A 寶石加工用的磨料與磨具 磨料：碳化硅、氧化鋁、氧化鐵、金剛石微粉。 砂輪：氧化鋁砂輪、碳化硅砂輪、金剛石砂輪。 其他磨具：砂布，砂紙，磨石，金剛石鉆。,B 寶石的切割,C 素面寶石的加工 加工前應(yīng)選取好加工面（藍(lán)寶石的星光效應(yīng)、海藍(lán)寶石的貓眼效應(yīng)。） 切割-粗磨-粘料-精磨-拋光-清洗,五、寶石的加工,第六章 脆硬非金屬材料精密加工,D 刻面寶石的加工 刻面寶石，通常將透明的寶石加工成刻面。 刻面寶石