精密加工_第二講__精密超精密加工

1、精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 超精密加工是指被加工零件的尺寸精度為0.001m，加工表面粗糙度達(dá)Ra0.030.0051m數(shù)量級(jí)的加工技術(shù)。隨著加工技術(shù)的發(fā)展，超精密加工的技術(shù)指標(biāo)也在不斷變化。 一般加工：精度1m左右，Ra0.20.8m； 精密加工：精度0.10.01m左右，Ra0.1m； 超精密加工：精度0.001m左右，Ra0.01m； 納米加工：精度高于0.001m，Ra小于0.005m。超精密加工的主要方法有： 1）精密切削(金剛石刀具)； 2）精密磨削； 3）納米級(jí)加工； 超精密加工技術(shù)超精密加工技術(shù)精密與特種加工精密與特種加工HIGH ED

2、UCATION PRESS1.1.金剛石刀具超精密切削金剛石刀具超精密切削 金剛石刀具擁有很高的高溫強(qiáng)度和硬度，而且材質(zhì)細(xì)密，經(jīng)過精細(xì)研磨，切削刃可磨得極為鋒利，表面粗糙度值很小，因此可進(jìn)行鏡面切削。 金剛石刀具超精密切削主要用于加工銅、鋁等有色金屬，如高密度硬磁盤的鋁合金基片、激光器的反射鏡、復(fù)印機(jī)的硒鼓、光學(xué)平面鏡，凹凸鏡、拋物面鏡等。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 2. 2.精密和鏡面磨削精密和鏡面磨削 磨削時(shí)尺寸精度和幾何精度主要靠精密磨床保證，可達(dá)亞微米級(jí)精度（指精度為110-2m）。在某些超精密磨床上可磨出十納米精度的工件。在精密磨床上使用細(xì)粒

3、度磨粒砂輪可磨削出Ra=0.10.05m的表面。使用金屬結(jié)合劑砂輪的在線電解修整砂輪的鏡面磨削技術(shù)可得到 Ra0.010.002m的鏡面。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS3. 3.精密研磨和拋光精密研磨和拋光 精密研磨和拋光技術(shù)意指：使用超細(xì)粒度的自由磨料，在研具的作用和帶動(dòng)下加工表面，產(chǎn)生壓痕和微裂紋，依次去除表面的微細(xì)突出處，加工出Ra0.010.02m的鏡面。 超精密加工是以精密元件為加工對(duì)象。超精密加工必須具有穩(wěn)定的加工環(huán)境，即必須在恒溫、超凈、防振等條件下進(jìn)行。另外，精密測(cè)量是超精密加工的必要手段，否則無法判斷加工精度。精密與特種加工精密與特種加工

4、HIGH EDUCATION PRESS 納米（Nanometer）,是一個(gè)長(zhǎng)度單位，簡(jiǎn)寫為nm。1nm=10-3m=10-9m。納米技術(shù)是20世紀(jì)80年代末期誕生并在蓬勃發(fā)展的一種高新科學(xué)技術(shù)。納米不僅是一個(gè)空間尺度上的概念，而且是一種新的思維方式，即生產(chǎn)過程越來越細(xì)，以至于在納米尺度上直接由原子、分子的排布制造的具有特定功能的產(chǎn)品。1.納米技術(shù)的含義 納米技術(shù)是指納米級(jí)（0.1100nm）的材料、設(shè)計(jì)、制造、測(cè)量、控制和產(chǎn)品的技術(shù)。它將加工和測(cè)量精度從微米級(jí)提高到納米級(jí)。2.納米技術(shù)的主要內(nèi)容 納米技術(shù)是一門多學(xué)科交叉的高新技術(shù)，從基礎(chǔ)研究角度來看，納米技術(shù)包括：納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納

5、米化學(xué)、納米材料和納米機(jī)械學(xué)等新學(xué)科。4 4、納米加工技術(shù)、納米加工技術(shù)精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS納米級(jí)加工是指：加工精度高于10-3m，表面粗糙度 Ra小于0.005m，達(dá)到納米級(jí)精度。包括納米級(jí) 尺寸精度、納米級(jí)幾何形狀精度和納米級(jí)表面質(zhì)量。納米級(jí)加工方法包括：機(jī)械加工、化學(xué)腐蝕、能量束加 工、復(fù)合加工、掃描隧道顯微加工等。納米級(jí)機(jī)械加工方法包括：?jiǎn)尉Ы饎偸毒叩某苣?削；金剛石砂輪和立方氮化硼砂輪的超精密磨削及 鏡面磨削；衍磨和砂帶拋光等固定磨料工具的加工；衍磨、拋光等自由磨料的加工等。 在達(dá)到納米層次后，決非幾何上的在達(dá)到納米層次后，決非幾

6、何上的“相似縮小相似縮小”，而出現(xiàn)一系列新現(xiàn)象和規(guī)律。量子效應(yīng)、波動(dòng)特性、微而出現(xiàn)一系列新現(xiàn)象和規(guī)律。量子效應(yīng)、波動(dòng)特性、微觀漲落等不可忽略，甚至成為主導(dǎo)因素。觀漲落等不可忽略，甚至成為主導(dǎo)因素。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS波及工件內(nèi)層，可獲得高精度和好表面質(zhì)量。機(jī)理、特點(diǎn)精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS照像機(jī)塑料鏡片、樹脂隱形眼鏡鏡片等。鏡片及光學(xué)元器件為主。鏡片及光學(xué)元器件為主。應(yīng)用精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS應(yīng)用實(shí)例棱鏡加工棱鏡加工光學(xué)玻璃加工光學(xué)玻璃加工攝像頭：要求下表面

7、能夠很好的反光成像攝像頭：要求下表面能夠很好的反光成像精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS應(yīng)用實(shí)例后視鏡后視鏡室外廣角鏡室外廣角鏡精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS金剛石刀具精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS金剛石刀具磨損的常見形式為機(jī)械磨損和破損。機(jī)械磨損機(jī)械摩擦、非常微?。黄茡p本身裂紋、沖擊和振動(dòng)。刀具磨損直接影響到加工質(zhì)量。（具體視加工材料而定）金剛石刀具只能安裝在機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)非常平穩(wěn)的高精度機(jī)床上使用。（不能有振動(dòng)）。精

8、密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS金剛石車床加工4.5mm陶瓷球圖圖 金剛石車床及其加工照片金剛石車床及其加工照片精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS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(zhǎng)度 /mm最高轉(zhuǎn)速 r/min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

9、（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(duì)主軸的垂直度 / m精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS精密切削加工精密切削加工 精密加工：加工精度為0.11um，表面粗糙度為0.020.1um。3、增強(qiáng)互換性、促進(jìn)自動(dòng)化裝配應(yīng)用。提高加工精度的好處：1、提高產(chǎn)品的性能與質(zhì)量、穩(wěn)定性和可靠性；2、促進(jìn)產(chǎn)品的小型化；（集成線路、磁盤容量）精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 精密加工技術(shù)涉及內(nèi)容廣泛的綜合性技術(shù)：精密機(jī)床設(shè)備和工具、穩(wěn)定的加工環(huán)境、運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)和反饋補(bǔ)償?shù)?/p>

10、。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS精密加工的關(guān)鍵技術(shù)：1、精密加工機(jī)床2、金剛石刀具3、精密切削機(jī)理5、誤差補(bǔ)償4、穩(wěn)定的加工環(huán)境6、精密測(cè)量技術(shù)精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS精密加工機(jī)床精密加工機(jī)床 研究方向：提高機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度、工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)精度以及刀具的微量進(jìn)給精度。（主軸軸承和導(dǎo)軌） 超精密級(jí)滾動(dòng)軸承液體靜壓或空氣靜壓軸承。金剛石刀具金剛石刀具 金剛石晶面選擇、金剛石刀具刃口的圓弧半徑。 先進(jìn)國(guó)家達(dá)到納米級(jí)，我國(guó)0.10.3um。精密切削機(jī)理精密切削機(jī)理 積屑瘤的形成、毛刺的產(chǎn)生、切削參數(shù)及加工條件等。需深

11、入研究以掌握其變化規(guī)律。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS穩(wěn)定的加工環(huán)境穩(wěn)定的加工環(huán)境 恒溫（加工空間和機(jī)床本身）、防振、凈化（高效過濾器）。誤差補(bǔ)償誤差補(bǔ)償 消除或抵消誤差本身的影響。同時(shí)防止誤差累計(jì)。（一直靠提高機(jī)床制造精度來提高工件精度會(huì)使成本大大增加）精密測(cè)量技術(shù)精密測(cè)量技術(shù) 高一個(gè)數(shù)量級(jí)、顯微鏡和激光干涉儀等。隧道顯微鏡分辨率達(dá)到0.1nm。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 精密切削研究最早從金剛石車削開始金剛石銑削金剛石鏜削，來加工型面和內(nèi)孔。刀具材料從金剛石刀具材料立方氮化硼、復(fù)合陶瓷等。精密與特種加工精密與特

12、種加工HIGH EDUCATION PRESS精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS精密加工的經(jīng)濟(jì)性： 過去尤其其昂貴的價(jià)格、高要求的加工環(huán)境在一定程度上限制精密加工的應(yīng)用范圍。 現(xiàn)在由于科學(xué)技術(shù)發(fā)展和生活水平的提高，精密加工深入到各個(gè)領(lǐng)域。機(jī)械制造業(yè)：加工工具、卡具、量具，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開始零件的精密加工。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 精密機(jī)床是進(jìn)行精密加工的首要條件。二戰(zhàn)后美國(guó)首先發(fā)展了金剛石刀具精密切削技術(shù)。我國(guó)起步比較晚，20世紀(jì)60年代才開始發(fā)展精密機(jī)床。上海機(jī)床廠、武漢和重慶機(jī)床廠、北京機(jī)床研究所、航空精密機(jī)械研究

13、所為我國(guó)精密機(jī)床發(fā)展做出了相當(dāng)?shù)呢暙I(xiàn)。 我國(guó)由于起步晚、且從國(guó)外購(gòu)進(jìn)的精密機(jī)床受到保密技術(shù)的制約，與外國(guó)的差距較大。精密機(jī)床精密機(jī)床精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 普通機(jī)床主軸徑向跳動(dòng)通常為0.01mm，導(dǎo)軌平直度為0.02mm/1000mm； 精密機(jī)床主軸徑向跳動(dòng)通常為0.0030.005mm，導(dǎo)軌平直度為0.01mm/1000mm；精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 通常，加工設(shè)備的精度必須高于零件精度，通常高一個(gè)數(shù)量級(jí)。所以高精度工件的精度保證，取決于加工機(jī)床的精度。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCAT

14、ION PRESS 精密主軸部件是精密和超精密機(jī)床的關(guān)鍵部件之一，它的性能直接影響精密和超精密加工質(zhì)量。 對(duì)主軸的要求：回轉(zhuǎn)精度、轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、無振動(dòng)，其關(guān)鍵在于使用精密軸承。 液體靜壓軸承和空氣靜壓軸承。液體靜壓軸承回轉(zhuǎn)精度可達(dá)0.1m，且轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，無振動(dòng)。 主軸驅(qū)動(dòng)方式直接影響精密和超精密機(jī)床的主軸回轉(zhuǎn)精度。電動(dòng)機(jī)通過帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)通過柔性聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)機(jī)床主軸等。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 床身和導(dǎo)軌：具有尺寸穩(wěn)定性好、熱膨脹系數(shù)小、振動(dòng)衰減能力強(qiáng)、耐磨性和加工工藝性好等。通常用優(yōu)質(zhì)耐磨鑄鐵（抗腐蝕能力不強(qiáng)，易生銹）、花崗巖（吸濕性、加工性不好）、人

15、造花崗巖等。 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：精密機(jī)床必須具有精密的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)精度。 精密和超精密加工的精度由檢測(cè)精度來保證的，為了消除誤差，必須使用誤差補(bǔ)償技術(shù)。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS “蛻化”原則或“母性”原則：機(jī)床精度高于工件精度。（普通加工） “進(jìn)化”原則或“創(chuàng)造性”原則：利用誤差補(bǔ)償技術(shù)（精密加工）。 現(xiàn)在國(guó)外生產(chǎn)的超精密機(jī)床，都裝有雙頻激光隨機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件兩個(gè)坐標(biāo)方向的位移位置，和精密數(shù)控系統(tǒng)組成反饋控制系統(tǒng)，以保證加工的尺寸精度。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 刀架在橫滑板5上，主軸箱在縱滑板6上。激光

16、測(cè)量系統(tǒng)的分辨率為0.01um，絕對(duì)測(cè)量精度小于0.1um。 精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 切削加工本質(zhì)：切削加工本質(zhì)：材料在刀具作用下產(chǎn)生剪切斷裂、摩擦擠壓和滑移變形等過程。 精密切削機(jī)理：精密切削機(jī)理：采用微量切削方法，對(duì)普通切削影響不顯著的因素將成為影響精密切削的主要因素。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 超精密切削加工發(fā)展：20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的新技術(shù)，在國(guó)防和尖端技術(shù)領(lǐng)域具有重要地位。 服從金屬切削的普遍規(guī)律，但由于切削層極薄，所以又具有一定的特殊性。 （1）切削用的金剛石刀具的刀刃極為鋒利，切削溫度低，

17、切削速度對(duì)金剛石刀具的磨損影響甚微。 （2）積屑瘤方面，在普通切削時(shí)使刀具實(shí)際切削前角增大，切削力下降。超精密切削中積屑瘤使金剛石刀具的刃口半徑顯著增加，實(shí)際切削厚度增大，工件、切屑、刀具間的摩擦加劇，從而切削力明顯增大，加工表面質(zhì)量嚴(yán)重惡化。超精密切削超精密切削精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS（3）切削力方面，在普通切削時(shí)主切削力大于徑向切削力；而超精密切削則相反。（4）工件材料對(duì)超精密切削有重要影響。如：工件表面的不純物（形成空穴和劃傷）、結(jié)晶的晶界出現(xiàn)階梯、工件有殘留變形和殘留應(yīng)力、對(duì)金剛石刀具的親和性，產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象等。精密與特種加工精密與特種加工HI

18、GH EDUCATION PRESS美國(guó)：加工材料從銅鋁擴(kuò)展到難切削材料和非金屬硬脆材料的研究、加工方式從切削擴(kuò)展到開發(fā)帶有檢測(cè)反饋的超精密技術(shù)及最終表面涂層處理技術(shù)的綜合研究。日本：高密度高能量的粒子束加工的研究和開發(fā)、以三維曲面加工為主的高性能超精密加工技術(shù)及三維超精密檢測(cè)技術(shù)和加工環(huán)境的控制技術(shù)。發(fā)展方向：1、基本理論和工藝；2、設(shè)備的精度、動(dòng)態(tài)性及熱穩(wěn)定性；3、精度檢測(cè)和誤差補(bǔ)償；4、環(huán)境控制技術(shù)；5、加工材料。發(fā)展展望發(fā)展展望精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS要求：1 0.01 實(shí)現(xiàn)方法：大、小恒溫間+局部恒溫（恒溫罩，恒溫油噴淋）要求：相對(duì)濕度35

19、%45%，波動(dòng)10% 1% 實(shí)現(xiàn)方法：采用空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng) 要求：10000100級(jí)（100級(jí)系指每立方英尺空氣中所含大于0.5m塵埃個(gè)數(shù)不超過100） 實(shí)現(xiàn)方法：采用空氣過濾器，送入潔凈空氣要求：消除內(nèi)部、隔絕外部振動(dòng)干擾 實(shí)現(xiàn)方法：隔振地基，隔振墊層，空氣彈簧隔振器 q 精密與超精密加工環(huán)境精密與超精密加工環(huán)境精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS精密磨削加工 磨削是一種常用的半精加工和精加工方法，砂輪是磨削的主要工具。特點(diǎn)：1、可加工一般結(jié)構(gòu)材料：鑄鐵、碳鋼、合金鋼；難以切削高硬度材料：淬火鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、玻璃等。2、精度高、表面粗糙度?。篒T5及以上，Ra

20、為1.250.01um精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS3、徑向作用力大且作用在工藝系統(tǒng)剛性？較差的方向上。（細(xì)長(zhǎng)軸）（細(xì)長(zhǎng)軸）4、磨削的溫度高，磨削產(chǎn)生的切削熱多：80%90%傳入工件（10%15%傳入砂輪，1%10%由磨屑帶走）。在磨削區(qū)形成瞬時(shí)高溫，易造成工件表面燒傷和微裂紋。故應(yīng)大量采用切削液來降低磨削溫度。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS6、磨削加工的工藝范圍廣：外圓面、內(nèi)圓面、平面等。各種刀具的刃磨。7、磨削在切削加工中的應(yīng)用比例增大：發(fā)達(dá)國(guó)家占到30%40%。5、砂輪有自銳作用：磨粒破碎，形成新的菱角；磨粒脫落

21、露出新的磨粒。區(qū)別于其它切削刀具。砂輪磨削一段時(shí)間后需修整（磨粒脫落的不均勻性、磨屑和破磨粒脫落的不均勻性、磨屑和破碎的磨粒造成堵塞碎的磨粒造成堵塞）。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 精密磨削加工：細(xì)粒度的磨?；蛭⒎?、高精度小表面粗糙度值。是利用微小的多刃刀具去除細(xì)微切屑的一種加工方法。一般指砂輪磨削和砂帶磨削。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS分類：研磨、超精加工、珩磨、拋光等等。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 精密砂輪磨削是利用精細(xì)修整粒度為60# 80#的砂輪進(jìn)行磨削，其加工精度

22、可達(dá)0.11 m、表面粗糙度值Ra可達(dá)0.20.025 m。超精密砂輪磨削是利用經(jīng)過精細(xì)修整的粒度為W40W50 的砂輪進(jìn)行磨削，可以獲得加工精度為0.1 m ，表面粗糙度Ra為0.0250.008 m的加工表面。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS1、磨粒是不規(guī)則的菱形，在砂輪表面隨機(jī)分布。一般只有10%的磨粒參與切屑。磨粒的微刃性和等高性好，獲得的表面粗糙度值小。磨削加工機(jī)理磨削加工機(jī)理磨粒承受壓力不同呈現(xiàn)四種切削形態(tài)磨粒承受壓力不同呈現(xiàn)四種切削形態(tài)精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 2、磨粒具有較好的微刃性微刃性(即磨粒產(chǎn)

23、生微細(xì)的破碎，而且形成細(xì)而多的切削刃)。這種砂輪磨削時(shí)，同時(shí)參加切削的刃口增多，深度減小，微刃的微切削作用形成了小粗糙度值的表面。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 微刃是由砂輪的精細(xì)修整形成的，分布在砂輪表層的同一深度上的微刃數(shù)量多，等高性好等高性好(即細(xì)而多的切削刃具有平坦的表面)，如圖3.6 所示。由于加工表面的殘留高度極小，因而形成了小的表面粗糙度值。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS3、磨削力 單個(gè)磨粒切除的材料雖然很少，但一個(gè)砂輪表面層有大量磨粒同時(shí)工作，而且磨粒的工作角度很不合理，絕大多數(shù)為負(fù)前角切削，因此總的磨

24、削磨削力相當(dāng)大力相當(dāng)大。總磨削力可分解為三個(gè)分力： F Z 主磨削力(切向磨削力)， FY 切深力(徑向磨削力)； F X 進(jìn)給力(軸向磨削力)。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS影響因素影響因素：砂輪速度 （與工件擠壓、摩擦作用加?。┕ぜ俣龋海ㄇ邢髁吭龃螅瑫r(shí)熱源移動(dòng)速度快，工件表面溫度變化不明顯。）徑向進(jìn)給量 （磨削變形和摩擦力增大）工件材料：導(dǎo)熱性差， （碳、鉻、鎳、鋁、硅加入導(dǎo)熱性變差）砂輪的粒度與硬度：硬度高，精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS5、磨削液的作用： 可降低磨削溫度并減少磨削力減少磨削力，減少工件的熱

25、變形熱變形，減小減小已加工表面的粗糙度值粗糙度值，改善磨削表面質(zhì)量，提高磨削效率和砂輪壽命。冷卻作用：磨削液的冷卻作用主要靠熱傳導(dǎo)帶走大量的切削熱。潤(rùn)滑作用：邊界潤(rùn)滑時(shí)的摩擦因數(shù)大于流體潤(rùn)滑，但小于干磨削。金屬切削中的潤(rùn)滑大部屬于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 清洗作用：沖刷磨粉等。對(duì)于深孔加工（高壓高壓磨削液磨削液）尤為重要。 防銹防腐蝕作用。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS非水溶性非水溶性磨削液：磨削油水溶性水溶性磨削液：水溶液和乳化液。離子型磨削液離子型磨削液是水溶性磨削液中的一種新型磨削液，其母液是

26、由陰離子型、非離子型表面活性劑和無機(jī)鹽配制而成的。它在水溶液中能離解成各種強(qiáng)度的離子離子。磨削時(shí)，由強(qiáng)烈摩擦所產(chǎn)生的靜電荷靜電荷可由這些離子反應(yīng)迅速消除，降低磨削溫度，提高加工精度，改善表面質(zhì)量。一般常用乳化液乳化液和離子型磨削液離子型磨削液。磨削液的分類及選用磨削液的分類及選用精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS澆注法澆注法：流速慢，壓力低，難于直接滲透入最高溫度區(qū)，影響磨削液效果。噴霧冷卻法噴霧冷卻法：以 0.30.6MPa 的壓縮空氣，通過噴霧裝置使磨削液霧化。從直徑1.53mm 的噴嘴高速噴射到磨削區(qū)。高速氣流帶著霧化成微小液滴的磨削液滲透到磨削區(qū)，在高

27、溫下迅速汽化吸收大量的熱，從而獲得良好的冷卻效果。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS6、磨削加工一般安排在最后的終加工階段。7、磨削質(zhì)量評(píng)價(jià)： 加工表面的幾何特征：表面粗糙度、加工表面缺陷 加工表面層材料的性能：塑性變形與加工硬化、殘余應(yīng)力與金相組織變化。砂輪速度 ；工件速度 ；砂輪縱向進(jìn)給 ；砂輪粒度號(hào)數(shù) ； Ra 。磨削質(zhì)量評(píng)價(jià)磨削質(zhì)量評(píng)價(jià)精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS表層金屬的塑性變形：砂輪速度 ；工件速度 砂輪的硬度：磨粒在磨削力的作用下從砂輪上脫

28、落的難易程度。 （磨削區(qū)溫度高，工件表面溫度可到900，塑性變形比一般切削過程大）。 砂輪材料、磨削液等等。冷作硬化：發(fā)生塑性變形，表面層金屬硬度增加；工件材料（塑性好硬化趨向大）、磨削深度 ，工件轉(zhuǎn) 速 ，硬化程度 。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS金相組織變化：磨削燒傷：表面層被氧化，硬度下降；（合適選擇砂輪、合理的模削用量、冷卻條件的改善）表層金屬的殘余應(yīng)力：精細(xì)磨削中塑性變形起主導(dǎo)作用，工件表面金屬產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。 （工件材料的強(qiáng)度越高，導(dǎo)熱性越差，塑性越低，在磨削時(shí)表面金屬產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力的傾向就越大。）精密與特種加工精密與特種加工HIGH ED

29、UCATION PRESS8、磨削機(jī)床要求：高幾何精度：砂輪主軸的回轉(zhuǎn)精度、導(dǎo)軌的直線度；低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性：無爬行和無沖擊；減少振動(dòng)：防振地基上；減少熱變形：熱變形引起的加工誤差會(huì)達(dá)到總誤差的 50%。機(jī)床開啟后34h趨向熱平衡，精密磨削需在熱變形穩(wěn)定后進(jìn)行。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 如磨削 100 的軸類零件，溫度升高10將產(chǎn)生11 m的誤差。減小機(jī)床熱變形的方法：減小機(jī)床熱變形的方法：盡量減少機(jī)床中的熱源。（發(fā)熱小的電機(jī)、發(fā)熱器件放在床身之外）(2) 采用熱膨脹系數(shù)小的材料制造機(jī)床部件。(3) 機(jī)床結(jié)構(gòu)合理化。(4) 使機(jī)床長(zhǎng)期處于熱平衡狀態(tài)

30、，使熱變形量成為恒定。(5) 使用大量恒溫液體噴淋，形成機(jī)床附近局部地區(qū)小環(huán)境的精密恒溫狀態(tài)。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 精整加工是生產(chǎn)中常用的精密加工，它是指在精加工之后從工件上去除很薄的材料層,以提高工件精度和減少表面粗糙度值為目的的加工方法,如研磨、珩磨等。 光整加工是指不去除或從工件上去除極薄材料層，以降低表面粗糙度為目的的加工方法，如超級(jí)光磨、拋光等。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 研磨是用研磨工具和研磨劑，從工件上研去一層極薄表面層的精加工方法。具體說：利用微小磨粒借助于研具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)作微小切削。

31、有磁性研磨、彈性發(fā)射加工、懸浮拋光等。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 研磨磨粒為1m的氧化鋁和炭化硅。擠壓滾扎破碎、磨屑精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 采用不同的研磨工具(如研磨心棒、研磨套、研磨平板等)可對(duì)內(nèi)圓、外圓和平面等進(jìn)行研磨。 精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 圖示為研磨外圓的工具。研磨套2由夾套1夾持，它的孔內(nèi)有螺旋槽可貯藏研磨劑。其上還有一條內(nèi)外相通的直槽，使其有一定脹縮性。 1-夾套；2-研磨套；3-調(diào)節(jié)螺釘；4-手柄。 精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUC

32、ATION PRESS 為了磨料能嵌入研磨套的內(nèi)表面，研磨套的材應(yīng)軟些，常用的是鑄鐵。 研磨時(shí)先在工具表面涂上一層均勻的研磨劑，將該工具套在工件上，并調(diào)節(jié)好配合的松緊程度，然后讓工件旋轉(zhuǎn)，手持研磨工具在軸向來回移動(dòng)，直至達(dá)到研磨的要求為止 。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 研磨劑是很細(xì)的磨料(粒度為W14W15)、研磨液和輔助材料的混合劑。 常用的有常用的有液態(tài)研磨劑、研磨膏和固體研磨劑（研液態(tài)研磨劑、研磨膏和固體研磨劑（研磨皂）磨皂）三種。三種。 主要起主要起研磨、吸附、冷卻和潤(rùn)滑研磨、吸附、冷卻和潤(rùn)滑等作用。等作用。 1)1)精度高質(zhì)量好精度高質(zhì)量好

33、經(jīng)研磨后的工件表面,尺寸精度可達(dá)IT4IT1級(jí)； 表面粗糙度值可減小到0.10.006m。形狀精度亦可相應(yīng)提高。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 2) 2) 生產(chǎn)效率低，加工余量小生產(chǎn)效率低，加工余量小 3) 3) 研磨劑易飛濺，污染環(huán)境研磨劑易飛濺，污染環(huán)境。 在現(xiàn)代制造業(yè)中研磨應(yīng)用很廣，許多在現(xiàn)代制造業(yè)中研磨應(yīng)用很廣，許多精密量精密量塊、量規(guī)、齒輪、鋼球、噴油嘴、石英晶體、塊、量規(guī)、齒輪、鋼球、噴油嘴、石英晶體、陶瓷元件、光學(xué)鏡頭及棱鏡陶瓷元件、光學(xué)鏡頭及棱鏡等零件均需研磨。等零件均需研磨。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRE

34、SS精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 利用珩磨工具對(duì)工件表面施加一定壓力，珩磨工具同時(shí)作往復(fù)振動(dòng)、相對(duì)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，切除工件上極小余量的工件精加工方法。 一般珩磨后可將工件的形狀和尺寸精度提高一級(jí)，表面粗糙度Ra值可達(dá)0.20.025m。珩磨加工的工件表面質(zhì)量特性好、加工精度和加工效率高，加工應(yīng)用范圍廣、經(jīng)濟(jì)性好。 二、珩磨（二、珩磨（honing）精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS砂輪材料：金剛石，立方氮化硼（CBN）特點(diǎn)：精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 分整形與修銳（去除結(jié)合劑

35、，露出磨粒）兩步進(jìn)行 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，并可在線修整砂輪修整：精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS進(jìn)給圖圖7 ELID磨削原理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）精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS接觸輪硬磁盤裝在主軸真空吸盤上圖圖8 砂帶磨削示意圖砂帶磨削示意圖V砂帶砂帶輪卷帶輪F-徑向進(jìn)給f-徑向振動(dòng)精密與超精密砂帶磨削精密與特種加工精密與特種加工HIG

36、H EDUCATION PRESS精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS（圖10）a）砂帶無心外圓磨削（導(dǎo)輪式） 工件導(dǎo)輪接觸輪 主動(dòng)輪砂帶工件 接觸輪主動(dòng)輪砂帶b）砂帶定心外圓磨削（接觸輪式）c）砂帶定心外圓磨削（接觸輪式）工件接觸輪主動(dòng)輪砂帶接觸輪砂帶工件d）砂帶內(nèi)圓磨削（回轉(zhuǎn)式）工件支承板主動(dòng)輪砂帶工作臺(tái)e）砂帶平面磨削（支承板式）f）砂帶平面磨削（支承輪式）支承輪工件砂帶接觸輪精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS砂帶磨削特點(diǎn)1）砂帶與工件柔性接觸，磨粒載荷小，且均勻，工件受力、熱作用小，加工質(zhì)量好（ Ra 值可達(dá) 0.02m

37、）。 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(jiǎn)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)格涂層粘接劑基帶圖圖11 靜電植砂砂帶結(jié)構(gòu)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（圖11），摩擦生熱小，磨屑不易堵塞砂輪，磨削性能好。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS精密砂帶磨削工藝：砂帶磨削用量選擇：砂帶速度：閉式粗磨1230m/s、精 磨2530m/s；工件速度：粗磨2030m/min、精 磨20m/min。砂帶選擇：根據(jù)精度和表面粗糙度要求選擇磨料種類、 粒度、基底材料等。砂帶

38、磨削的潤(rùn)濕與除塵：考慮砂帶粘結(jié)劑和基底材料的 種類。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS工件小間隙加壓拋光輪懸浮液微粉(磨粒)圖圖12 彈性發(fā)射加工原理彈性發(fā)射加工原理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。 Elastic Emission Machining，EEM游離磨料加工精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 用細(xì)粒度的磨具對(duì)工件施加一定壓力，并作往用細(xì)粒度的磨具對(duì)工件施加一定壓力，并作往復(fù)振動(dòng)和慢速縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)微量磨削的一復(fù)振動(dòng)和慢速縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)微量磨削的

39、一種光整加工方法。種光整加工方法。 磨具與工件之間的運(yùn)動(dòng)如下：磨具與工件之間的運(yùn)動(dòng)如下： 1)1)工件作低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)工件作低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),工工3 320m/min; 20m/min; 2)2)油石磨具作往復(fù)振動(dòng)油石磨具作往復(fù)振動(dòng), ,每分鐘振動(dòng)每分鐘振動(dòng)300 300 12001200次次, ,振幅為振幅為3 35mm5mm； （又名又名：超級(jí)光磨）：超級(jí)光磨）精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS3)3)磨具作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)磨具作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng), ,進(jìn)給量進(jìn)給量f f縱縱為為0.10.10.15 mm/r0.15 mm/r。 超精加工能加工鋼、鑄鐵、銅合金、鋁合金、陶

40、超精加工能加工鋼、鑄鐵、銅合金、鋁合金、陶瓷瓷 、玻璃、硅和鍺等各種金屬與非金屬、玻璃、硅和鍺等各種金屬與非金屬, ,可以加工外可以加工外圓、平面、內(nèi)孔和各種曲面。圓、平面、內(nèi)孔和各種曲面。 尤其適用加工內(nèi)燃機(jī)曲軸、凸輪軸、活塞、活塞尤其適用加工內(nèi)燃機(jī)曲軸、凸輪軸、活塞、活塞銷等的光整加工。銷等的光整加工。 精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 超精加工可在普通車床、外圓磨床上進(jìn)行，對(duì)于批量較大的生產(chǎn)則宜在專用機(jī)床上進(jìn)行。工作時(shí)應(yīng)充分地加潤(rùn)滑油，以便形成油膜和清洗極細(xì)地磨屑。 超精加工后地工件表面粗糙度Ra值約在0.10.006m之間。 精密與特種加工精密與特種

41、加工HIGH EDUCATION PRESS拋光是利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)地作用，使工件獲的光亮、平整表面的加工方法。拋光的主要工具用品有軟輪和磨膏等。 軟輪用皮革、毛氈、帆布等材料疊制而成，具有一定的彈性，以便拋光時(shí)能按工件形狀而變形，增加拋光面積或加工曲面。 磨膏由磨料和油脂(包括硬脂酸、煤油、石蠟等）配置而成。 拋光使用的磨粒是1 m 以下的微細(xì)磨粒。 精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 磨料的種類取決于工件材料，如：鋼制零件拋光可選用氧化鐵粉及剛玉；鑄鐵件拋光可選用氧化鐵粉及碳化硅粉；有色合金拋光宜選用氧化鉻及金剛砂。拋光是安排在工件精加工之后進(jìn)行，拋光之后的工件，粗糙度Ra值可達(dá)0.10.012m,并能明顯增加光亮度，但不能甚至不能保持原有的精度。 拋光可在拋光機(jī)或砂帶磨床上進(jìn)行。精密與特種加工精密與特種加工HIGH EDUCATION PRESS 微小的磨粒被拋光器彈性地夾持研磨工件，因而磨粒對(duì)工件的作用力很小，即使拋光脆性材料也不會(huì)發(fā)生裂紋。 拋光加工以磨粒的微小塑性切削生成切屑為主體，磨粒和拋光器與工