精密與超精密加工技術(shù) 第三章 精密磨削與超精密磨削

1、精密與超精密加工技術(shù)第三章 精密磨削與超精密磨削1.精密和超精密磨削概述2.精密磨削3.超硬磨料砂輪磨削4.超精密磨削5.精密和超精密砂帶磨削本章內(nèi)容3.1 精密和超精密磨削概述 金剛石刀具主要是對(duì)鋁、銅及其合金等材料進(jìn)行超精密切削，而對(duì)于黑色金屬、硬脆材料黑色金屬、硬脆材料的精密與超精密加工，則主要是應(yīng)用精密和超精密磨料加工。所謂精密和超精密磨料加工精密和超精密磨料加工，就是利用細(xì)粒利用細(xì)粒度的磨粒和微粉對(duì)黑色金屬、硬脆材料等進(jìn)行加度的磨粒和微粉對(duì)黑色金屬、硬脆材料等進(jìn)行加工，以得到高加工精度和低表面粗糙度值工，以得到高加工精度和低表面粗糙度值。一、精密和超精密磨料加工分類43.1 精密和超

2、精密磨削概述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)磨料加工料加工固結(jié)磨具砂輪磨削砂輪磨削油石研磨精密珩磨精密超精加工涂覆磨具砂帶磨削砂帶磨削砂帶研磨游離磨料加工精密研磨精密拋光游離磨料加工游離磨料加工5研磨原理圖拋光原理圖傳統(tǒng)方法：研磨和拋光精密和超精密砂輪磨削精密和超精密砂輪磨削精密和超精密砂帶磨削精密和超精密砂帶磨削固結(jié)磨料加工固結(jié)磨料加工6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

3、.1m，Ra0.0250.008m。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。粒度是指磨料顆粒尺寸的大小。粒度分為磨粒和微粉兩類。對(duì)于顆粒尺寸大于 40m的磨料，稱為磨粒。用篩選法分級(jí)，粒度號(hào)以磨粒通過(guò)的篩網(wǎng)上每英寸長(zhǎng)度內(nèi)的孔眼數(shù)來(lái)表示。如60 # 的磨粒表示其大小剛好能通過(guò)每英寸長(zhǎng)度上有60孔眼的篩網(wǎng)。對(duì)于顆粒尺寸小于40m的磨料，稱為微粉。用顯微測(cè)量法分級(jí)，用W和后面的數(shù)字表示粒度號(hào)，其W后的數(shù)值代表微粉的實(shí)際尺寸。如W20表示微粉的實(shí)際尺寸為20m。 砂輪磨削砂帶磨削7普通磨料碳化物

4、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二、精密和超精密砂輪磨料磨具l 磨料及其選擇磨料及其選擇83.1 精密和超精密磨削概述l 磨料粒度及其選擇磨料粒度及其選擇l 結(jié)合劑及其選擇結(jié)合劑及其選擇l 組織和濃度及其選擇組織和濃度及其選擇l 硬度及其選擇硬度及其選擇l 磨具的強(qiáng)度磨具的強(qiáng)度l 磨具的形狀和尺寸及其基體材料磨具的形狀和尺寸及其基體材料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，易于保持精度；3. 磨削時(shí)，一般工件溫度較低，可減小內(nèi)應(yīng)力、裂紋和燒傷等缺陷；4. 能加工各種高硬的難加工材料，可磨削陶瓷、光學(xué)

5、玻璃、寶石、硬質(zhì)合金以及高硬度合金鋼、耐熱鋼、不銹鋼等。超硬磨料優(yōu)越性超硬磨料優(yōu)越性磨料磨料顯微硬顯微硬度（度（HVHV）抗彎抗彎強(qiáng)度強(qiáng)度/MPa/MPa抗壓強(qiáng)抗壓強(qiáng)度度/Mpa/Mpa熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定性性/超硬磨料系金剛石天然8600-10600210-4902000700-800人造300立方氮化硼7300-9000300800-10001250-1350普通磨料系碳化物系碳化硼4150-90003001800700-800碳化硅3100-340015515001300-1400剛玉系1800-245087.275712009二、精密和超精密砂輪磨料磨具3.1 精密和超精密磨削概述普通磨具中磨

6、料的含量用組織表示，超硬磨具中磨料的含量用濃度表示。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%。將磨料粘合在一起，形成一定的形狀，并有一定的強(qiáng)度。常用：樹(shù)脂結(jié)合劑、陶瓷結(jié)合劑和金屬結(jié)合劑分為磨料與微粉。粒度選擇根據(jù)加工要求、被加工材料、磨料材料決定。被加工表面粗糙度、被加工材料、生產(chǎn)率最重要。多選用180240普通磨料、170 /200 325 /400 超硬磨料的磨粒和各種粒度的微粉。l 磨料及其選擇l 磨料粒度及其選擇磨料粒度及其選擇l 結(jié)合劑及其選擇結(jié)合劑及其選

7、擇l 組織和濃度及其選擇組織和濃度及其選擇l 硬度及其選擇l 磨具的強(qiáng)度l 磨具的形狀和尺寸及其基體材料10二、精密和超精密砂輪磨料磨具3.1 精密和超精密磨削概述普通磨具硬度低表示磨粒易脫落。 超硬磨具無(wú)硬度項(xiàng)指標(biāo)。高速回轉(zhuǎn)時(shí)，抵抗因離心力的作用而自身破碎的能力。根據(jù)機(jī)床規(guī)格和加工情況選擇磨具的形狀和尺寸。超硬模具一般由磨料層、過(guò)渡層和基體三部分組成；基體材料與結(jié)合劑有關(guān)，金屬結(jié)合劑磨具多采用鐵或銅合金；樹(shù)脂結(jié)合劑磨具采用鋁及合金或電木；陶瓷結(jié)合劑磨具多采用陶瓷。l 磨料及其選擇l 磨料粒度及其選擇l 結(jié)合劑及其選擇l 組織和濃度及其選擇l 硬度及其選擇硬度及其選擇l 磨具的強(qiáng)度磨具的強(qiáng)度l

8、 磨具的形狀和尺寸及其基體材料磨具的形狀和尺寸及其基體材料涂涂覆覆磨磨具具工工作作條條件件基基底底材材料料形形狀狀耐耐水水干干磨磨復(fù)復(fù)合合紙紙棉棉布布化化纖纖布布塑塑料料膜膜盤(pán)盤(pán)狀狀頁(yè)頁(yè)狀狀卷卷狀狀環(huán)環(huán)狀狀帶帶狀狀三、精密和超精密涂覆磨具l 涂覆磨具及分類涂覆磨具及分類常用：砂紙、砂布、砂帶、砂盤(pán)、砂布頁(yè)輪和砂布套113.1 精密和超精密磨削概述l 涂覆磨料及粒度涂覆磨料及粒度l 粘接劑粘接劑l 涂覆方法涂覆方法12三、精密和超精密涂覆磨具3.1 精密和超精密磨削概述l 涂覆磨具及分類l 涂覆磨料及粒度涂覆磨料及粒度l 粘接劑粘接劑l 涂覆方法棕剛玉、白剛玉、鉻剛玉、鋯剛玉黑色碳化硅、綠色碳化

9、硅、氧化鐵、人造金剛石等。涂覆磨料的粒度無(wú)論磨粒還是微粉，都用P字粒度號(hào)表示。又稱膠，作用是將砂粒牢固地粘接在基底上?？煞譃椋赫辰Y(jié)膜、底膠、覆膠動(dòng)物膠：皮膠、明膠、骨膠等。用于輕切削的干磨和油磨。樹(shù)脂：醇酸樹(shù)脂、胺基樹(shù)脂、尿醛樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂等。用于難磨材料或復(fù)雜形面的磨削或拋光。高分子化合物：聚醋酸乙稀酯。用于精密磨削。重力落砂法重力落砂法涂覆法涂覆法靜電植砂法靜電植砂法13三、精密和超精密涂覆磨具3.1 精密和超精密磨削概述l 涂覆磨具及分類l 涂覆磨料及粒度l 粘接劑l 涂覆方法涂覆方法3.2 精密磨削l 微刃的微切削作用l 微刃的等高切削作用 l 微刃的滑擠、摩擦、拋光作用14精磨磨削：

10、加工精度為10.1m、表面粗糙度達(dá)到Ra0.20.025m的磨削方法，又稱為小粗糙度磨削。多用于機(jī)床主軸、軸承、滾動(dòng)導(dǎo)軌、量規(guī)等精密加工。一、精密磨削機(jī)理靠砂輪的精密修整，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，殘留高度小，加上無(wú)火花磨削階段的作用，獲得高精度和小表面粗糙度表面。二、精密磨削砂輪選擇 精密磨削使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)，采用剛玉磨料較好；其中單晶剛玉最好，白剛玉、鉻剛玉應(yīng)用最普遍。 砂輪的粒度可選擇粗粒度和細(xì)粒度兩類。 結(jié)合劑選擇樹(shù)脂較好，加入石墨填料加強(qiáng)摩擦拋光作用。 砂輪選擇見(jiàn)附表3-5所示。153

11、.2 精密磨削三、精密磨削時(shí)砂輪的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）為1015mm/min，修整深度為2.5m/單行程，精修次數(shù)23次，光修次數(shù)1次單行程。163.2 精密磨削砂輪修整是精密磨削的關(guān)鍵之一，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。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，主軸軸承一般采用動(dòng)壓和動(dòng)靜壓組合軸承?？刂疲褐鬏S的徑向跳動(dòng)1m，軸向圓跳動(dòng)2-3m。 2、低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

12、的穩(wěn)定性：要求無(wú)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。 3、減少振動(dòng)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：安裝后采用便攜式動(dòng)平衡儀表。 3）精密磨床最好安裝在防振地基上或加上防振墊。173.2 精密磨削一般為50100mm/min或0.060.5mm/r。過(guò)高會(huì)使表面粗糙度增大，產(chǎn)生燒傷、螺旋形等缺陷，反而不好。五、精密磨削用量l 砂輪速度砂輪速度一般在1530m/s。過(guò)高，則切削作用增強(qiáng)拋光作用減弱，對(duì)表面粗糙度不利，磨削熱增加，機(jī)床容易振動(dòng)，反而不好。一般在612m/min。過(guò)高則

13、振動(dòng)，過(guò)低則燒傷和螺旋形，都不好。l 工件速度工件速度l 工件縱向進(jìn)給量工件縱向進(jìn)給量l 橫向進(jìn)給量（吃刀量）橫向進(jìn)給量（吃刀量）一般取0.62.5m/單行程（不超微刃高度）l 橫向進(jìn)給次數(shù)橫向進(jìn)給次數(shù)一般約23次（單行程）（磨削余量2-5m）l 光磨（無(wú)火花磨削）光磨（無(wú)火花磨削）光磨次數(shù)的確定主要是讓磨床有關(guān)部件的彈性變形得以充分恢復(fù)，磨粒的微刃性的微切削、摩擦、拋光等作用得以充分發(fā)揮。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。3.2 精密磨削金剛石砂輪、CBN砂輪193.3 超硬磨料砂輪磨削一、超硬磨料砂輪磨削特點(diǎn) 1）可用來(lái)加工各種高硬度、

14、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、有色金屬及其合金、耐熱合金鋼等。立方氮化硼砂輪磨削時(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）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。 3）磨削力小，磨削溫度低，加工表面質(zhì)量好，無(wú)燒傷、裂紋和組織變化。如金剛石砂輪的磨削力只有綠色碳化硅砂輪的1/4-1/5。 4）磨削效率高。加工硬質(zhì)合金及非金屬硬脆材料時(shí)，金剛石砂輪效率較高；加工耐熱鋼、鈦合金等時(shí)，CBN砂輪效率更高。 5）加工成本低。磨具壽命長(zhǎng)、工時(shí)短、效率高。203.3 超硬磨料砂輪磨削整

15、形整形對(duì)砂輪進(jìn)行微量切削，使砂輪達(dá)到所要求的一定精度的幾何形狀，并使磨料尖端細(xì)微破碎，形成鋒利的磨削刃。要求高效率和高砂輪幾何形狀。修銳修銳去除磨粒間的結(jié)合劑，使磨粒間有一定的容屑空間，并使磨刃突出于結(jié)合劑之外，形成切削刃。要求好的磨削性能。二、超硬磨料砂輪修整 超硬磨料砂輪的修整是超硬磨料砂輪使用中的重要問(wèn)題和技術(shù)難題，直接影響被磨工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本。 修整通常包括整形整形和修銳修銳兩個(gè)過(guò)程。213.3 超硬磨料砂輪磨削l 車削法車削法用單粒天然金剛石筆、聚晶金剛石筆，修整片等車削金剛石砂輪達(dá)到修整目的。修整精度和效率較高，但修整后的砂輪表面平滑，切削能力低。22修整方法修整方法的

16、分類安裝在刀架上的金剛石刀具通常在垂直和水平兩個(gè)方向各傾斜約515；金剛石與砂輪的接觸點(diǎn)應(yīng)低于砂輪軸線0.52mm，修整時(shí)金剛石并作均勻的低速進(jìn)給移動(dòng)。要求磨削后的表面粗糙度越小，則進(jìn)給速度應(yīng)越低，如要達(dá)到Ra0.160.04m的表面粗糙度，修整進(jìn)給速度應(yīng)低于50mm/min。修整總量一般為單面0.1mm左右，往復(fù)修整多次。粗修的切深每次為0.010.03mm，精修則小于0.01mm。二、超硬磨料砂輪修整3.3 超硬磨料砂輪磨削l 磨削法磨削法l 軟鋼磨削整形法軟鋼磨削整形法l 金剛石滾輪修整法金剛石滾輪修整法l 滾壓擠軋法滾壓擠軋法l 噴射法噴射法l 電加工法電加工法l 超聲波振動(dòng)修整法超聲

17、波振動(dòng)修整法電解修銳法 電火花修整法氣壓噴砂法 液壓噴砂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(shù)脂、陶瓷、金屬結(jié)合劑，致使超硬磨粒就會(huì)脫落。該方法效率和質(zhì)量都較好，但普通砂輪、砂塊磨損迅速，是目前最為廣泛采用的修整法。l 磨削法磨削法23杯形砂輪修整器二、超硬磨料砂輪修整3.3 超硬磨料砂輪磨削l 軟鋼磨削整形法軟鋼磨削整形法單滾輪法雙滾輪法用超硬磨料砂輪磨削軟鋼，利用磨削時(shí)形成的長(zhǎng)切屑來(lái)刮除結(jié)合劑。該法效率低，質(zhì)量不穩(wěn)定。24二、超硬磨料砂輪修整3.3 超硬磨料砂輪磨削l 金剛石滾輪修整法金剛石滾輪修整法采用電鍍或粉末冶金等方法把大量金剛石

18、顆粒鑲嵌在鋼質(zhì)滾輪表面制成的金剛石滾輪，以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)(藉以降低滾輪與砂輪的相對(duì)速度)，對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的砂輪表面產(chǎn)生磨削和輾壓作用，使砂輪獲得與滾輪型面吻合的鋒利工作表面。金剛石滾輪制造復(fù)雜、造價(jià)高，但經(jīng)久耐用、修整效率高，適于在大批量生產(chǎn)中修整磨削特殊成形表面(如螺紋、齒輪和渦輪葉片榫齒等)的砂輪。25二、超硬磨料砂輪修整3.3 超硬磨料砂輪磨削l 滾壓擠軋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。26二、超硬磨料砂輪修整

19、3.3 超硬磨料砂輪磨削l 噴射法噴射法氣壓噴砂法氣壓噴砂法：將碳化硅、剛玉磨料從高速噴嘴噴射到轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪表面，從而去除部分結(jié)合劑，使超硬磨料突出。=515，t=30s。修銳效果較好。液 壓 噴 砂 法液 壓 噴 砂 法 ： 用 高 壓 泵 打 出 流 量 為20L/min、壓力150Pa的冷卻液，利用低壓吸入碳化硅或剛玉等磨料形成混合液高速噴射帶轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪上。10，h盡量小些。修銳時(shí)間短，砂輪精度高、鋒利。27二、超硬磨料砂輪修整3.3 超硬磨料砂輪磨削l 電加工法電加工法電解修銳法電解修銳法：利用電化學(xué)腐蝕作用蝕除金屬結(jié)合劑，多用于金屬結(jié)合劑砂輪的修銳，非金屬結(jié)合劑砂輪無(wú)效。不用于整形。2

20、8二、超硬磨料砂輪修整3.3 超硬磨料砂輪磨削電火花修整法：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(shù)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。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：既可整形，又可修銳，效率較高，質(zhì)量可與磨削法相當(dāng)。l 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。特點(diǎn)特點(diǎn)：修銳效果較好，用于整形較少。29二、超硬磨料砂輪修整3.3 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：1）要求磨床的精度較高精度較高，砂輪

21、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。主軸多采用動(dòng)壓軸承或動(dòng)靜壓軸承。 2）剛度剛度比普通磨床提高高50左右。3）進(jìn)給系統(tǒng)精度高、進(jìn)給速度均勻準(zhǔn)確進(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（磨削深度）最小可達(dá)0.0010.002mm/單行程。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可靠的密封。5）有比較完善的磨削液處理系統(tǒng)完善的磨削液處理系統(tǒng)。6）采取相應(yīng)的防振、隔振措施防振、隔振措施。30 機(jī)械零件和構(gòu)件抵抗變形的能力。在彈性范圍內(nèi)，剛度是零件載荷與位移成正比的比例系數(shù)，即引起單位位移所需的力。它的倒數(shù)稱為柔度，

22、即單位力引起的位移。k=P/ （牛頓/米）3.3 超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪磨削工藝l 磨削用量選擇磨削用量選擇磨削速度磨削速度磨削深度磨削深度工件速度工件速度縱向進(jìn)給速度縱向進(jìn)給速度313.3 超硬磨料砂輪磨削人造金剛石砂輪的磨削速度不宜過(guò)大，一般為1230m/s；立方氮化硼砂輪的磨削速度為4560m/s。磨削深度一般為0.0020.01mm。一般為1020m/min。過(guò)大會(huì)增加磨損和振動(dòng)噪音一般在0.451.5m/min。取值影響表面粗糙度（正比關(guān)系）l 磨削液選擇磨削液選擇l 磨削液選擇磨削液選擇磨削液的作用磨削液的作用磨削液的種類和組成磨削液的種類和組成323.3 超硬磨料砂輪磨

23、削四、超硬磨料砂輪磨削工藝降低磨削溫度，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。要求具有潤(rùn)滑、冷卻、清洗性能，以及滲透性、防銹性、防腐性、防火性、切削性和極壓性極壓性等。1、油性液：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。潤(rùn)滑性能好。2、水溶性液：成分是水，如乳化液、無(wú)機(jī)鹽水溶液和化學(xué)合成液等。冷卻性能好。 金剛石砂輪磨削時(shí)常用油性液和水溶性液，立方氮化硼砂輪磨削時(shí)用油性液。五、超硬磨料砂輪的平衡l 靜平衡靜平衡l 動(dòng)平衡動(dòng)平衡 力矩平衡，用于窄砂輪的平衡，是在一個(gè)平面上的平衡。（1）機(jī)外靜平衡架上平衡（2）機(jī)上動(dòng)態(tài)平衡（3）機(jī)外動(dòng)態(tài)平衡力偶平衡，用于寬砂輪和多

24、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。一般在動(dòng)平衡機(jī)上進(jìn)行。333.3 超硬磨料砂輪磨削一、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；2）超精密磨削是一種超微量去除加工；3）超精密磨削是一個(gè)高精度、高穩(wěn)定 性的系統(tǒng)工程。343.4 超精密磨削超精密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。鏡面磨削鏡面磨削加工表面粗糙度達(dá)到0.020.01m，屬于精密和超精密磨削范疇。二、超精密磨削機(jī)理l 超微量切除超微量切除一種極薄切削，磨削深度可能小

25、于晶粒的大小。因此磨削力一定要超過(guò)晶體內(nèi)的原子、分子結(jié)合力。磨粒切應(yīng)力變得非常大，接近被磨削材料的剪切強(qiáng)度極限。磨粒切削刃處受到高溫高壓作用，要求磨粒材料有很高的高溫強(qiáng)度和高溫硬度。一般采用人造金剛石、CBN等超硬磨料砂輪。353.4 超精密磨削l 磨削加工過(guò)程磨削加工過(guò)程單顆粒磨削單顆粒磨削:1）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。2）磨粒切削刃的切入深度是從零開(kāi)始逐漸增加，到達(dá)最大值再逐漸減少，最后到零。3）磨粒磨削時(shí)在工件的接觸過(guò)程中，開(kāi)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)。4）超精密磨削時(shí)有微切削作用、塑性流動(dòng)和彈性破壞作用，同時(shí)還有滑擦作用。3

26、63.4 超精密磨削二、超精密磨削機(jī)理連續(xù)磨削：連續(xù)磨削： 磨削加工是無(wú)數(shù)磨粒的連續(xù)磨削。加工的實(shí)質(zhì)是工件被磨削的表層，在無(wú)數(shù)磨粒瞬間的擠壓、摩擦作用下產(chǎn)生變形，而后轉(zhuǎn)為磨屑，并形成光潔表面的過(guò)程。開(kāi)始時(shí)，砂輪表面的磨粒與工件材料接觸，發(fā)生彈性變形，產(chǎn)生彈性讓刀量彈性讓刀量；磨粒繼續(xù)切入工件（切削深度增加），磨削切入量與實(shí)際被加工量逐漸相等，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，但磨削系統(tǒng)彈性變形逐漸恢復(fù)，呈無(wú)切深磨削狀態(tài)，亦無(wú)火花磨削狀態(tài)。 37彈性讓刀量：磨削切入量（亦即磨削深度）和實(shí)際工件尺寸的減少量的差值。應(yīng)盡量減少?gòu)椥宰尩读?。l 磨削加工過(guò)程磨削加工過(guò)程3.4 超精密磨削

27、二、超精密磨削機(jī)理三、超精密磨床l 超精密磨床的特點(diǎn)超精密磨床的特點(diǎn)1.高精度 尺寸精度：0.250.5 圓度：0.250.1m 圓柱度：25000：0.255000：1m 表面粗糙度：0.0060.01m2.高剛度 剛度值一般應(yīng)在200N/m以上。3.高穩(wěn)定性4.微進(jìn)給裝置 使砂輪獲得行程為250m，位移精度為0.020.2m，分辨率達(dá) 0.010.1m。5.計(jì)算機(jī)數(shù)控383.4 超精密磨削l 超精密磨床的結(jié)構(gòu)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）主軸軸承主軸軸承由動(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。（2）多采用空氣靜壓導(dǎo)軌導(dǎo)軌，也有采用精密研磨配制的鑲鋼滑動(dòng)導(dǎo)

28、軌。（3）床身、工作臺(tái)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）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)定性熱穩(wěn)定性措施。393.4 超精密磨削三、超精密磨床四、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(wú)火花磨削次數(shù)：35次 磨削用量：25m403.4 超精密磨削五、超硬微粉砂輪超精密磨削41l 磨削機(jī)理、特點(diǎn)及應(yīng)用磨削機(jī)理、特點(diǎn)及應(yīng)用超硬微粉砂輪超精密磨削機(jī)理與超精密磨削機(jī)理基本相同。特點(diǎn)：（1）粒度很細(xì)，可同時(shí)獲得極小的表面粗糙度和很高的幾何尺

29、寸和形狀精度。（2）是一種固結(jié)磨粒的微量去除加工方法，加工效率高。（3）容屑空間很小，磨削容易堵塞，需要進(jìn)行在線修整。（4）磨削機(jī)床應(yīng)有微進(jìn)給裝置，設(shè)備價(jià)格高。應(yīng)用：加工各種非金屬材料和有色金屬及其合金材料零件的各種表面加工。3.4 超精密磨削l 金剛石微粉砂輪金剛石微粉砂輪 粒度：W40-W5 采用樹(shù)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、氣相沉積法制作。l 超硬微粉砂輪超精密磨削工藝超硬微粉砂輪超精密磨削工藝l 復(fù)合結(jié)合劑金剛石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樹(shù)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(shù)脂-金屬?gòu)?fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪制作原理

30、樹(shù)脂-金屬?gòu)?fù)合結(jié)合劑金剛石微粉砂輪磨削42五、超硬微粉砂輪超精密磨削3.4 超精密磨削參考超硬磨料精密磨削l 砂帶磨削方式砂帶磨削方式 閉式砂帶磨削閉式砂帶磨削 開(kāi)式砂帶磨削開(kāi)式砂帶磨削采用無(wú)接頭或有接頭的環(huán)形砂帶環(huán)形砂帶，通過(guò)張緊輪撐緊，由電動(dòng)機(jī)通過(guò)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。特點(diǎn)特點(diǎn)：效率高、噪聲大、易發(fā)熱，用于粗、半精和精加工。采用成卷砂帶成卷砂帶，由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速機(jī)構(gòu)通過(guò)卷帶輪帶動(dòng)砂帶作極緩慢的移動(dòng)，砂帶繞過(guò)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。特點(diǎn)特點(diǎn)：砂

31、帶在磨削過(guò)程中的連續(xù)緩慢移動(dòng)，切削區(qū)不斷出切削區(qū)不斷出現(xiàn)新砂?，F(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，多用于精密和超精密磨削。一、砂帶磨削方式、特點(diǎn)和應(yīng)用補(bǔ)充或部分代替砂輪磨削433.5 精密和超精密砂帶磨削按砂帶與工件接觸形式： 接觸輪式 支承板（輪）式 自由浮動(dòng)接觸式 自由接觸式按加工表面類型： 外圓（定心磨削、無(wú)心磨削） 內(nèi)圓 平面 成形表面l 砂帶磨削其它分類方式砂帶磨削其它分類方式44一、砂帶磨削方式、特點(diǎn)和應(yīng)用3.5 精密和超精密砂帶磨削l 砂帶磨削特點(diǎn)及應(yīng)用范圍砂帶磨削特點(diǎn)及應(yīng)用范圍1）砂帶與工件是柔性接觸，磨粒載荷小而均勻，具有較好的拋光作用，同時(shí)又能減振。砂帶磨

32、削工件表面質(zhì)量高，表面粗糙度可達(dá)0.050.01m，又稱“彈性”磨削。2）靜電植砂法使磨粒具有方向性，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。對(duì)于開(kāi)式磨削，工件的尺寸精度可達(dá)50.5m，平面度可達(dá)1m。又有“冷態(tài)”磨削之稱。3）砂帶磨削效率高，無(wú)需修整，磨削比高達(dá)300:1甚至400:1，有“高效”磨削之稱。4）砂帶制作簡(jiǎn)單方便，無(wú)燒結(jié)、動(dòng)平衡等問(wèn)題，價(jià)格也便宜，砂帶磨削設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低廉，又有“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，又有“萬(wàn)能”磨削之稱。45磨削比：切除工件重量與磨料磨損重量之比。一、砂帶磨削方式、特點(diǎn)和應(yīng)用3.5

33、精密和超精密砂帶磨削砂帶研拋加工砂帶研拋加工： 開(kāi)式砂帶磨削方式，用細(xì)粒度砂粒聚酯薄膜基底砂帶。1）接觸輪外緣材料為橡膠、塑料時(shí)，加工時(shí)的拋光作用強(qiáng)；2）接觸輪外緣材料為鋼鐵、銅、膠木時(shí)，加工時(shí)的研磨作用強(qiáng)；3）接觸輪外緣材料為半軟半硬時(shí)，加工時(shí)研磨、拋光兼有；4）砂粒與粘接劑非常薄，形如薄膜，又稱為“研磨膜”或“拋光膜”，常用來(lái)加工精密磁頭、高密度硬磁盤(pán)涂層表面等精密元件。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 砂帶磨削不能加工窄退刀槽的階梯軸、階梯孔、盲孔、小孔、齒輪等，對(duì)形狀和位置精度要求高的也不如精密砂輪磨削。46一、砂帶磨削方式、特點(diǎn)和應(yīng)用3.5 精密和超精密砂帶磨削二、砂帶磨削機(jī)理 砂帶磨削時(shí)，彈性變形區(qū)的

34、面積較大，使磨粒承受的載荷大大減小，載荷值也較均勻，且有減振作用。 砂帶磨削時(shí)材料的塑性變形和摩擦力均較砂輪磨削時(shí)減小，力和熱的作用降低，工件溫度降低。 砂帶粒度均勻、等高性好，磨粒尖刃向上，有方向性，且切削刃間隔長(zhǎng)，切屑不易堵塞，有較好的切削性。 砂帶磨削兼有磨削、研磨和拋光的綜合作用，是一種復(fù)合加工。砂輪磨削和砂帶磨削過(guò)程473.5 精密和超精密砂帶磨削三、精密砂帶磨床和砂帶頭架l 砂帶磨削頭架砂帶磨削頭架 閉式磨削頭架閉式磨削頭架組成：接觸輪（或支撐板）、主動(dòng)輪、張緊輪、張緊機(jī)構(gòu)、調(diào)偏機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)、基座等。483.5 精密和超精密砂帶磨削 開(kāi)式磨削頭架開(kāi)式磨削頭架組成：卷帶輪、接觸輪、砂帶輪、電動(dòng)機(jī)、基座等。493.5 精密和超精密砂帶磨削三、精密砂帶磨床和砂帶頭架l 砂帶磨削頭架砂帶磨削頭架 砂帶振動(dòng)磨削砂帶振動(dòng)磨削 開(kāi)式砂帶磨削和振動(dòng)疊加的復(fù)合加工。1)在開(kāi)式砂帶磨削時(shí)，振動(dòng)可彌補(bǔ)工件不能高速運(yùn)動(dòng)時(shí)效率下降，使加工效率大大提高。2）振動(dòng)的疊加可以形成復(fù)雜而又不重復(fù)的磨削軌跡，形成網(wǎng)狀紋，有利于降低表面粗糙度，得到很低的粗糙度值加工表面。3）由于振動(dòng)的疊加，可采用干式磨削，加工表面不易出現(xiàn)劃痕。4）對(duì)寬砂帶，沿接觸輪軸向振動(dòng)可使砂帶不跑偏和磨損均