現(xiàn)代加工技術(shù)-磨粒加工技術(shù)

現(xiàn)代加工技術(shù)-磨粒加工技術(shù)第一頁(yè)，共243頁(yè)。第二頁(yè)，共243頁(yè)。3.1磨粒加工原理3.2高速磨削加工技術(shù)3.3緩進(jìn)給磨削技術(shù)3.4精密和超精密磨削加工技術(shù)3.5研磨加工技術(shù)3.6拋光加工技術(shù)3.7其他磨削加工技術(shù)第三頁(yè)，共243頁(yè)。磨削加工是機(jī)械加工中常用的一種加工方法，主要用于精加工，有十分重要的地位。磨削加工可以使工件達(dá)到IT5～I(xiàn)T7級(jí)精度和Ra1.25～0.08m的表面粗糙度，高精度磨削可以獲得Ra<0.01m的表面粗糙度。本章在講述磨粒加工機(jī)理的基礎(chǔ)上，對(duì)先進(jìn)的高速磨削、緩進(jìn)給深切磨削、精密與超精密磨削、研磨、拋光等加工的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行介紹；同時(shí)，還比較系統(tǒng)地介紹幾種較有特色的磨削加工技術(shù)——珩磨、砂帶磨削和超聲波磨削加工。第四頁(yè)，共243頁(yè)。床身橫向進(jìn)給手柄腳踏操作板尾座橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)砂輪架內(nèi)圓磨具工作臺(tái)頭架萬(wàn)能外圓磨床外觀圖第五頁(yè)，共243頁(yè)。3.1.1磨削加工特點(diǎn)及其分類一、磨削加工的特點(diǎn)磨粒加工（AbrasiveMachining），是指采用固結(jié)的硬質(zhì)磨粒工具或游離的硬質(zhì)磨粒對(duì)工件進(jìn)行切除的加工方法。磨削加工是指用固結(jié)磨具進(jìn)行加工的過(guò)程，常用的固結(jié)磨具有：砂輪、油石、砂布和砂帶等，其中砂輪應(yīng)用最廣，狹義上的磨削加工專指砂輪磨削。第六頁(yè)，共243頁(yè)。具有如下特點(diǎn)：

（1）砂輪表面磨粒的分布及其刃口形狀均處于隨機(jī)狀態(tài)。（2）磨削速度很高，一般在30～50m/s，是車、銑速度的10～20倍。（3）磨粒的切削刃和前（后）刀面的形狀極不規(guī)則，會(huì)使工件表層材料經(jīng)受強(qiáng)烈擠壓變形。

rn圖3.1.1單顆磨粒的切削第七頁(yè)，共243頁(yè)。（4）普通磨粒在磨削力作用下，會(huì)產(chǎn)生開裂和脫落，會(huì)形成新的銳利刃，這稱為磨粒的自礪作用，對(duì)磨削加工是有利的。（5）磨削時(shí)單個(gè)磨粒的切削厚度可小到幾微米，故易于獲得較高加工精度和較小表面粗糙度值。（6）由于多數(shù)磨粒切削刃具有極大的負(fù)前角和較大的刃口半徑，使徑向磨削力Fy遠(yuǎn)大于切向磨削力Fz，加劇工藝系統(tǒng)變形，造成實(shí)際磨削深度常小于名義磨削深度。第八頁(yè)，共243頁(yè)。外圓磨削內(nèi)圓磨削

工件回轉(zhuǎn)表面的磨削

工件平型表面的磨削

成形面磨削

用砂輪周邊磨削平面的方法，簡(jiǎn)稱周邊平磨

用砂輪端面磨削平面的方法，簡(jiǎn)稱端面平磨

按仿形法磨削成形表面

按切入法磨削成形表面

按展成法磨削成形表面

磨削加工

工件有支承的外圓磨削：分別有縱向進(jìn)給的和切入進(jìn)給的兩種工件無(wú)支承的外圓磨削：分別有縱向進(jìn)給的和切入進(jìn)給的兩種

工件有支承的外圓磨削：分別有縱向進(jìn)給的和切入進(jìn)給的兩種

工件無(wú)支承的內(nèi)圓磨削：分別有縱向進(jìn)給的和切入進(jìn)給的兩種

圖3.1.2磨削加工的分類第九頁(yè)，共243頁(yè)。圖3.1.3各式砂輪第十頁(yè)，共243頁(yè)。凡是用以進(jìn)行磨削、研磨和拋光的工具統(tǒng)稱為磨具，大部分磨具均由磨料和結(jié)合劑制成；也有用天然礦石直接加工制成的。人造磨具是指用磨料為主要原料以人工方法制得的磨具，按其形狀和特征又可以分為固結(jié)磨具、涂附磨具和研磨劑三類。

圖3.1.4砂輪的結(jié)構(gòu)1－磨粒；2－結(jié)合劑；3－氣孔第十一頁(yè)，共243頁(yè)。一、磨料二、粒度三、結(jié)合劑四、硬度五、組織六、砂輪磨損和修整第十二頁(yè)，共243頁(yè)。磨料直接擔(dān)負(fù)著切削工作，應(yīng)具有很高的硬度、耐熱性和一定的韌性，破碎時(shí)應(yīng)能形成尖銳的棱角。目前生產(chǎn)中常用的磨料有氧化物系、碳化物系和高硬磨料系三類。第十三頁(yè)，共243頁(yè)。磨料氧化物碳化物超硬磨料棕剛玉白剛玉絡(luò)剛玉黑色碳化硅綠色碳化硅碳化硼人造金剛石立方氮化硼磨削碳鋼、合金鋼、通用高速鋼磨削硬鑄鐵、硬質(zhì)合金、非鐵金屬磨削硬脆材料、硬質(zhì)合金、寶石、高溫合金圖3.1.5磨料分類第十四頁(yè)，共243頁(yè)。普通磨料根據(jù)使用要求，通常采用篩分法和水洗法制成各種粒度規(guī)格的磨粒和微粉。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2481.1~2481.2-1998規(guī)定，磨料粒度按顆粒尺寸大小分為37個(gè)粒度號(hào)。粒度號(hào)F4～F220稱為粗磨粒，粒度號(hào)F230~F1200稱為微粉。同一粒度號(hào)的粒徑不會(huì)顆顆一致。各粒度號(hào)磨料顆粒被分成五個(gè)粒度群：最粗粒、粗粒、基本粒、混合粒和細(xì)粒。磨料粒度組成的檢查方法，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2481.1~2481.2-1998和GB/T9258.2~9258.3-2000執(zhí)行。

第十五頁(yè)，共243頁(yè)。結(jié)合劑的作用在于將磨料粘結(jié)起來(lái)，使砂輪具有一定的形狀和強(qiáng)度。砂輪常用結(jié)合劑有：陶瓷結(jié)合劑、樹脂結(jié)合劑、橡膠結(jié)合劑和金屬結(jié)合劑。

第十六頁(yè)，共243頁(yè)。砂輪硬度是指砂輪上的磨粒受力后自砂輪表面脫落的難易程度，也反映磨料與結(jié)合劑的粘結(jié)強(qiáng)度。砂輪硬度高，則表示磨粒難于脫落；砂輪軟，則反之。砂輪硬度與磨料硬度是兩個(gè)不同的概念，切不可混淆。

第十七頁(yè)，共243頁(yè)。砂輪的組織表示砂輪中磨料、結(jié)合劑、氣孔三者間的比例關(guān)系。根據(jù)磨料在砂輪總體積中所占比例，將砂輪組織劃分為緊密、中等、疏松三級(jí)：圖3.1.6砂輪的組織

(a)緊密(b)中等(c)疏松第十八頁(yè)，共243頁(yè)。1、砂輪磨損（1）磨粒損耗1）磨粒的鈍化2）磨粒的破碎3）磨粒的脫落（2）砂輪失效1）砂輪工作表面變鈍2）砂輪工作表面堵塞3）砂輪輪廓畸變

第十九頁(yè)，共243頁(yè)。2、砂輪耐用度及磨削比砂輪耐用度T是砂輪相鄰兩次修整間的磨削時(shí)間，也可以是磨削的工件個(gè)數(shù)。可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立T和各因素間的經(jīng)驗(yàn)公式。

式中Gr為磨削比，Qw為工件去除率，Qs為砂輪磨損率。第二十頁(yè)，共243頁(yè)。3、砂輪修整技術(shù)當(dāng)砂輪出現(xiàn)耗損時(shí)，要求重新修整砂輪，修整是整形和修銳的總稱。整形是使砂輪具有一定精度要求的幾何形狀；修銳是去除磨粒間的結(jié)合劑，使磨粒突出結(jié)合劑一定高度（一般磨粒尺寸的1/3左右），形成良好的切削刃和足夠的容屑空間。砂輪修整從本質(zhì)上講是對(duì)砂輪的加工，因此有很多方法都可以用于砂輪修整，如車削、磨削及電解等。

第二十一頁(yè)，共243頁(yè)。一、磨削運(yùn)動(dòng)磨削加工類型不同，運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)數(shù)目也就不同。外圓與平面磨削時(shí)，磨削運(yùn)動(dòng)包括主運(yùn)動(dòng)、徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和工件旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動(dòng)四種形式。(a)外圓磨削

(b)平面磨削

圖3.1.7磨削時(shí)的運(yùn)動(dòng)第二十二頁(yè)，共243頁(yè)。1、主運(yùn)動(dòng)砂輪回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)稱為主運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)速度（即砂輪外圓的線速度），稱磨削速度，用vs表示：式中，ds為砂輪直徑mm；ns為砂輪轉(zhuǎn)速r/min。2、徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)砂輪切入工件的運(yùn)動(dòng)稱為徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

第二十三頁(yè)，共243頁(yè)。3、軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)工件相對(duì)于砂輪沿軸向的運(yùn)動(dòng)稱軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

4、工件圓周（或直線）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)外圓磨削時(shí)：平面磨削時(shí)：

式中，nw為工件轉(zhuǎn)速r/min；nt為工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率s-1；L為工作臺(tái)行程mm。第二十四頁(yè)，共243頁(yè)。圖3.1.8磨削主運(yùn)動(dòng)第二十五頁(yè)，共243頁(yè)。VWm

/

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或m/min圖3.1.9磨削切向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)第二十六頁(yè)，共243頁(yè)。famm/

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或mm/str圖3.1.10磨削軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)第二十七頁(yè)，共243頁(yè)。圖3.1.11磨削徑向進(jìn)給量frmm第二十八頁(yè)，共243頁(yè)。砂輪表面上磨?？山频乜醋魇且话寻盐⑿〉你姷洱X，其幾何形狀和角度有很大差異。致使切削情況相差較大。因此必須研究單個(gè)磨粒的磨削過(guò)程。1、單個(gè)磨粒磨削過(guò)程（1）磨粒形狀(a)磨粒外形(b)典型磨粒斷面βrn圖3.1.12磨粒的形狀

第二十九頁(yè)，共243頁(yè)。圖3.1.13磨削的磨粒第三十頁(yè)，共243頁(yè)。第三十一頁(yè)，共243頁(yè)。（2）磨屑形成過(guò)程單個(gè)磨粒的磨削過(guò)程大致分為滑擦、刻劃和切削三個(gè)階段：圖3.1.14磨粒的切削過(guò)程

第三十二頁(yè)，共243頁(yè)?；羺^(qū)耕犁區(qū)切削區(qū)第三十三頁(yè)，共243頁(yè)。2、單個(gè)磨粒切削厚度平面磨削單個(gè)磨粒最大切削厚度公式：

式中，acgmax為單個(gè)磨粒最大切削厚度mm；Ng為砂輪圓周上每毫米的磨粒數(shù)。acgmax對(duì)磨粒的工作負(fù)荷、磨削力、磨削溫度和加工質(zhì)量均有較大影響。當(dāng)acgmax增大時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除量將增多，即磨削效率提高，但將導(dǎo)致磨粒與砂輪過(guò)度磨損和加工表面質(zhì)量下降。

第三十四頁(yè)，共243頁(yè)。圖3.1.15磨削過(guò)程中的磨削力Fc：切向力；Fp：徑向力；Ff：軸向力3、磨削力第三十五頁(yè)，共243頁(yè)。磨削力和磨削功率的計(jì)算：磨削力Fp：磨削功率Pm：第三十六頁(yè)，共243頁(yè)。圖3.1.16磨削的三個(gè)階段t1：初磨階段；t2：穩(wěn)磨階段；t3：光磨階段4、磨削階段第三十七頁(yè)，共243頁(yè)。一、基本概念1、磨粒磨削點(diǎn)溫度磨粒磨削點(diǎn)溫度是磨粒切削刃與切屑接觸點(diǎn)的溫度，是磨削中溫度最高的部位，可達(dá)1000～1400℃，也是磨削熱的主要熱源。該溫度不但影響磨削表面質(zhì)量，且與磨粒的磨損和切屑熔化焊接現(xiàn)象有密切關(guān)系。2、砂輪磨削區(qū)溫度砂輪磨削區(qū)溫度是砂輪與工件接觸區(qū)的平均溫度。它影響工件表面的燒傷、裂紋和加工硬化。一般情況下，沒有特別注明時(shí)的“磨削溫度”，就是指砂輪磨削區(qū)溫度，可用人工熱電偶或半人工熱電偶法測(cè)定。第三十八頁(yè)，共243頁(yè)。3、工件平均溫升工件平均溫升是磨削熱傳入工件而引起的溫升。它和工件的體積有關(guān)，一般不會(huì)太高；但可能會(huì)對(duì)工件的形狀和尺寸精度等產(chǎn)生很大影響。第三十九頁(yè)，共243頁(yè)。ww磨削時(shí)由于切削深度較小，接觸弧長(zhǎng)也很小。所以可以將它視為帶狀熱源在半無(wú)限體表面上移動(dòng)來(lái)考慮。這就是J.C.Jaeger解法的前提。圖3.1.8所示為干磨削的例子。（a）磨削區(qū)面熱源

（b）運(yùn)動(dòng)的面熱源坐標(biāo)系統(tǒng)

圖3.1.17磨削區(qū)面熱源及坐標(biāo)系統(tǒng)

第四十頁(yè)，共243頁(yè)。磨削接觸弧區(qū)AABB為帶狀熱源，其發(fā)熱強(qiáng)度為qm；其寬度w與砂輪直徑和磨削深度有關(guān)。熱源AABB可視為無(wú)數(shù)線熱源dxi的綜合，取某一線熱源dxi進(jìn)行考察，其熱源強(qiáng)度為qmdxi，并沿X方向以速度vw移動(dòng)。運(yùn)動(dòng)線熱源在半無(wú)限大導(dǎo)熱體中的溫度場(chǎng)可用下式計(jì)算：

式中，dθm為由dxi寬線熱源引起的y=0平面內(nèi)任意點(diǎn)m(x，z)處的溫升；Xm為m點(diǎn)在X坐標(biāo)方向上離開線熱源的距離；Zm為m點(diǎn)在Z坐標(biāo)方向上離開線熱源的距離；Vw為線熱源運(yùn)動(dòng)速度；k為導(dǎo)熱系數(shù)；a為導(dǎo)溫系數(shù)；K0為零階第二類變形貝塞爾函數(shù)。第四十一頁(yè)，共243頁(yè)。若令Zm=0，即工件表面的溫度分布可通過(guò)對(duì)上式積分求出：經(jīng)過(guò)變換后，可以得出：式中：第四十二頁(yè)，共243頁(yè)。由磨削熱引起的、在加工表層瞬間發(fā)生的氧化變色現(xiàn)象，稱磨削表面燒傷。不同材料燒傷敏感程度不同。材料含碳或合金量越高、導(dǎo)熱系數(shù)越小，越易燒傷。磨削燒傷會(huì)破壞工件表層組織，甚至產(chǎn)生裂紋，使加工表面質(zhì)量惡化，尤其對(duì)零部件的疲勞性能產(chǎn)生影響，應(yīng)加以避免。目前研究控制磨削燒傷發(fā)生的最直接方法就是控制磨削溫度。

第四十三頁(yè)，共243頁(yè)。1、磨削燒傷磨削燒傷可根據(jù)外觀、表層顯微組織變化的性質(zhì)和深度進(jìn)行區(qū)分。根據(jù)燒傷外觀的不同區(qū)分有：1）全面燒傷（零件的整個(gè)表面被燒傷）2）斑狀燒傷（表面上出現(xiàn)分散的燒傷斑點(diǎn)）3）線條狀燒傷（整個(gè)零件表面有線條形燒傷）據(jù)表層顯微組織變化的性質(zhì)區(qū)分有：1）回火燒傷2）淬火燒傷3）退火燒傷

第四十四頁(yè)，共243頁(yè)。2、控制磨削燒傷的措施在磨削加工中，產(chǎn)生燒傷的主要原因是磨削區(qū)的溫度過(guò)高，為降低磨削區(qū)溫度可從減少磨削熱的產(chǎn)生和加速磨削熱的傳出這兩條途徑入手。（1）合理選取磨削用量1）當(dāng)磨削深度ap增大時(shí)，發(fā)熱量增大，會(huì)使工件表面溫度隨之升高，燒傷程度加大，故ap不能選得太大。2）當(dāng)橫向進(jìn)給量fa增大時(shí)，磨削區(qū)表面溫度反而降低，磨削燒傷減少。3）為了彌補(bǔ)因橫向進(jìn)給量增大而導(dǎo)致表面粗糙度的增大，可采用較寬的砂輪。4）選擇較大Vw可減輕磨削表面的燒傷，同時(shí)又能提高生產(chǎn)率。

第四十五頁(yè)，共243頁(yè)。（2）正確選擇砂輪1）金剛石磨粒砂輪在磨削硬質(zhì)合金時(shí)，由于其磨粒的硬度和強(qiáng)度大，刀尖鋒利，改善了磨削條件，從而使磨削力及摩擦區(qū)溫度下降。另外，金剛石與金屬在無(wú)潤(rùn)滑液情況下的摩擦系數(shù)極低，故不產(chǎn)生燒傷。2）CBN砂輪也應(yīng)用廣泛，其熱穩(wěn)定性好，磨削溫度低，且本身硬度、強(qiáng)度僅次于金剛石，磨削力小，能磨出較高的表面質(zhì)量。3）采用有一定彈性的結(jié)合劑，如橡膠、樹脂等，也能改善砂輪磨削條件。第四十六頁(yè)，共243頁(yè)。（3）合理采用冷卻方式在磨削加工中，由于高速旋轉(zhuǎn)的砂輪表面產(chǎn)生強(qiáng)大氣流層，以致冷卻液難于進(jìn)入磨削區(qū)，且大量?jī)A注在已經(jīng)離開磨削區(qū)的加工表面上，這時(shí)燒傷早已產(chǎn)生。故合理采用冷卻方法很有必要，低溫壓縮空氣冷卻法是一種行之有效的冷卻方法。在換熱器中用液氮（-192℃）將壓縮空氣冷卻至（-10℃），再由噴嘴噴到磨削區(qū)上進(jìn)行冷卻的。為防止溫度下降時(shí)，空氣中的水份在換熱器管道中結(jié)冰，必須使用空氣干燥器。這是一種取代傳統(tǒng)磨削液冷卻法的新技術(shù)。第四十七頁(yè)，共243頁(yè)。

主要內(nèi)容

1.高速磨削加工的定義2.高速磨削加工的磨削機(jī)理3.高速磨削加工的特點(diǎn)4.高速磨削加工的關(guān)鍵技術(shù)5.高速磨削加工的加工工藝6.高速磨削加工的應(yīng)用3.2高速磨削加工技術(shù)第四十八頁(yè)，共243頁(yè)。1.高速磨削加工的定義高速磨削是通過(guò)提高砂輪線速度來(lái)達(dá)到提高磨削效率和磨削質(zhì)量的工藝方法。

分類：普通磨削V＜45m/s

高速磨削45m/s＜V＜150m/s

超高速磨削V＞150m/s3.2高速磨削加工技術(shù)第四十九頁(yè)，共243頁(yè)。隨著砂輪速度的大幅度提高，每個(gè)磨粒承受的磨削力大大減小，總磨削力也大大降低；高速磨削時(shí)，每個(gè)磨屑形成時(shí)間極短，工件表面的彈性變形層變淺，工件表面層硬化及殘余應(yīng)力傾向減??；2.高速磨削加工的磨削機(jī)理3.2高速磨削加工技術(shù)第五十頁(yè)，共243頁(yè)。高速磨削時(shí)，磨粒在磨削區(qū)上的移動(dòng)速度和工件的進(jìn)給速度均大大加快，工件表面磨削溫度有所降低，因而能越過(guò)容易發(fā)生磨削燒傷的區(qū)域，極大的擴(kuò)展了磨削參數(shù)的應(yīng)用范圍。2.高速磨削加工的磨削機(jī)理3.2高速磨削加工技術(shù)第五十一頁(yè)，共243頁(yè)。2.高速磨削加工的磨削機(jī)理3.2高速磨削加工技術(shù)第五十二頁(yè)，共243頁(yè)。3.高速磨削加工的特點(diǎn)(1)生產(chǎn)效率高。由于單位時(shí)間內(nèi)作用的磨粒數(shù)增加，使材料磨除率成倍增加，比普通磨削可提高30%-100%；(2)砂輪使用壽命長(zhǎng)。由于每顆磨粒的負(fù)荷減小，磨粒磨削時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，提高了砂輪使用壽命。磨削力一定時(shí)，200m/s磨削砂輪的壽命是80m/s磨削的兩倍；磨削效率一定時(shí)，200m/s磨削砂輪的壽命則是80m/s磨削的7.8倍。這非常有利于實(shí)現(xiàn)磨削自動(dòng)化；(3)磨削表面粗糙度值低。超高速磨削單個(gè)磨粒的切削厚度變小，磨削劃痕淺，表面塑性隆起高度減小，表面粗糙度數(shù)值降低；同時(shí)由于超高速磨削材料的極高應(yīng)變率，磨屑在絕熱剪切狀態(tài)下形成，材料去除機(jī)制發(fā)生轉(zhuǎn)變，因此可實(shí)現(xiàn)對(duì)脆性和難加工材料的高性能加工；(4)磨削力和工件受力變形小，工件加工精度高。由于切削厚度小，法向磨削力Fn相應(yīng)減小，從而有利于剛度較差工件加工精度的提高。在切深相同時(shí)，磨削速度250m/s磨削時(shí)的磨削力比磨削速度180m/s時(shí)磨削力降低近一倍；3.2高速磨削加工技術(shù)第五十三頁(yè)，共243頁(yè)。(5)磨削溫度低。超高速磨削中磨削熱傳入工件的比率減小，使工件表面磨削溫度降低，能越過(guò)容易發(fā)生熱損傷的區(qū)域，受力受熱變質(zhì)層減薄，具有更好的表面完整性。使用CBN砂輪200m/s超高速磨削鋼件的表面殘余應(yīng)力層深度不足10微米。從而極大地?cái)U(kuò)展了磨削工藝參數(shù)地應(yīng)用范圍.(6)充分利用和發(fā)揮了超硬磨料的高硬度和高耐磨性的優(yōu)異性能。電鍍和釬焊單層超硬磨料砂輪是超高速磨削首選的磨具，特別是高溫釬焊金屬結(jié)合劑砂輪，磨削力及溫度更低，是目前超高速磨削新型砂輪.(7)具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，并具有廣闊的綠色特性。高速超高速磨削加工能有效地縮短加工時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少能源的消耗和噪聲的污染。因超高速磨削熱的70%被磨屑所帶走，所以加工表面的溫度相對(duì)低，所需磨削液的流量和壓力可相對(duì)減少，使冷卻液的需求量減少，能量需求減少，污染減少。3.高速磨削加工的特點(diǎn)第五十四頁(yè)，共243頁(yè)。4.高速磨削加工的關(guān)鍵技術(shù)

1.對(duì)砂輪的要求（1）機(jī)械強(qiáng)度必須能承受高速磨削時(shí)的切削力；（2）安全可靠性；（3）外觀鋒利；（4）結(jié)合劑必須具有較高的耐磨性。3.2高速磨削加工技術(shù)第五十五頁(yè)，共243頁(yè)。4.高速磨削加工的關(guān)鍵技術(shù)

2.對(duì)機(jī)床的要求（1）超高速主軸：足夠的剛度、回轉(zhuǎn)精度高、熱穩(wěn)定性好、可靠、功耗低、壽命長(zhǎng)；（2）進(jìn)給速度：需要很高的進(jìn)給速度和運(yùn)動(dòng)加速度；（3）磨削液及其注入系統(tǒng)。3.2高速磨削加工技術(shù)第五十六頁(yè)，共243頁(yè)。4.高速磨削加工的關(guān)鍵技術(shù)

3.對(duì)防護(hù)裝置的要求（1）增加防護(hù)罩周圍部件和側(cè)面的壁厚，防護(hù)罩開口設(shè)計(jì)要??；（2）罩殼內(nèi)加一層吸能調(diào)料，防止碎塊飛出傷人。3.2高速磨削加工技術(shù)第五十七頁(yè)，共243頁(yè)。5.高速磨削加工的加工工藝

（1）磨削用量選擇

綜合考慮砂輪速度、工件表面質(zhì)量、磨削效率、加工條件、工件材料、砂輪材料、冷卻方式等。（2）磨削液的選擇具有完成潤(rùn)滑、冷卻、清洗砂輪和傳送切屑的作用。（3）砂輪的修整3.2高速磨削加工技術(shù)第五十八頁(yè)，共243頁(yè)。6.高速磨削加工的應(yīng)用1.高速深切磨削（1）砂輪高速度(100～250m/s)、高進(jìn)給速度(0.5～10m/min)和大切深(0.1～30mm)；（2）一個(gè)磨削行程,可以完成過(guò)去由車、銑、磨等多個(gè)工序組成的粗精加工過(guò)程；（3）獲得遠(yuǎn)高于普通磨削加工的金屬磨除率,表面質(zhì)量也可達(dá)到普通磨削的水平。3.2高速磨削加工技術(shù)第五十九頁(yè)，共243頁(yè)。3.2高速磨削加工技術(shù)第六十頁(yè)，共243頁(yè)。6.高速磨削加工的應(yīng)用2.超高速精密磨削采用亞微米級(jí)以下的切深和潔凈的加工環(huán)境來(lái)獲得亞微米級(jí)以下的尺寸精度。用單晶金剛石砂輪加工D300硅片，硅片表面粗糙度達(dá)Ra<1nm、平面度<0.2μm/D300mm3.2高速磨削加工技術(shù)第六十一頁(yè)，共243頁(yè)。6.高速磨削加工的應(yīng)用3.難磨材料的超高速磨削

難磨材料導(dǎo)熱系數(shù)低，工件表面易燒傷高溫強(qiáng)度高、硬度高，工件易變形韌性大、切屑易粘附，砂輪易堵塞加工硬化趨勢(shì)強(qiáng)，工件表面產(chǎn)生冷硬現(xiàn)象

由金剛石或CBN磨料制作的高速磨具，并且它們?cè)诩庸げ牧线m應(yīng)方面的互補(bǔ)性，使由它們所構(gòu)成的磨具可加工范圍大為擴(kuò)展，覆蓋了包括各種高硬、高脆、高強(qiáng)韌等幾乎全部難磨材料。3.2高速磨削加工技術(shù)第六十二頁(yè)，共243頁(yè)。緩進(jìn)給磨削是繼高速磨削之后發(fā)展起來(lái)的一種高效加工方法，對(duì)成型表面的加工有顯著成效。高速磨削雖然提高磨削效率，但在高速旋轉(zhuǎn)的砂輪表面上所產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)氣流會(huì)阻止磨削液進(jìn)入磨削區(qū)，給磨削加工帶來(lái)很多困難。另外，對(duì)砂輪強(qiáng)度也提出了較高要求。為解決高速磨削的這些缺點(diǎn)，五十年代末國(guó)外便研究開發(fā)出緩進(jìn)給磨削這一種新的高效加工方法。3.3緩進(jìn)給磨削技術(shù)第六十三頁(yè)，共243頁(yè)。一、緩進(jìn)給磨削工藝的產(chǎn)生早在五十年代，國(guó)外就有人研究如何提高磨削效率。在平面磨削中提高砂輪線速度和工作臺(tái)往復(fù)速度。但由于提高砂輪線速度需要高強(qiáng)度的砂輪，因此增加了砂輪制造的困難。五十年代末，在平面磨削中，探索出了一條新的磨削途徑，使砂輪的線速度保持常規(guī)磨削時(shí)的情況不變，而加大磨深量，工作臺(tái)緩速運(yùn)動(dòng)，一次進(jìn)給，使砂輪象銑削那樣工作，而取得磨削的精度和光潔度，逐步形成了現(xiàn)在的大磨削深度、緩進(jìn)給速度的緩進(jìn)給磨削工藝。第六十四頁(yè)，共243頁(yè)。緩進(jìn)給磨削（CreepFeedGrinding）以往國(guó)內(nèi)有很多種叫法，譬如強(qiáng)力磨削、重負(fù)荷磨削、蠕動(dòng)磨削、銑磨等等，目前確切的名稱應(yīng)該是緩進(jìn)給深切磨削，通常簡(jiǎn)稱緩磨。該項(xiàng)工藝的顯著特點(diǎn)是進(jìn)給速度低，約是普通磨削的10-3～10-2倍，譬如在平面磨削時(shí)工件速度可以低到0.2mm/s，所以成為“緩”磨。但另一方面，其一次切深大，約是普通磨削的100～1000倍，譬如平磨時(shí)極限切深可以達(dá)到20～30mm。緩進(jìn)給磨削加工效率一般可比普通磨削高出3～5倍，表面粗糙度Ra≤0.2～0.4m，型面精度≤2～5m，所以它是一種高效精密的加工方法。第六十五頁(yè)，共243頁(yè)。圖3.3.1深切緩進(jìn)給磨削與普通磨削的比較第六十六頁(yè)，共243頁(yè)。圖3.3.2緩進(jìn)給砂輪第六十七頁(yè)，共243頁(yè)。緩進(jìn)給磨削砂輪與工件接觸弧較長(zhǎng)，速度比大，單顆磨粒承受的磨削力小，隨磨削時(shí)間的延長(zhǎng)，砂輪磨損不嚴(yán)重，砂輪地貌變化小，因而零件表面粗糙度變化緩慢，如下頁(yè)圖所示，其給出了緩進(jìn)給磨削表面粗糙度與速度比q的關(guān)系。初磨狀態(tài)取決于砂輪的修整狀況，速比增大，粗糙度下降。第六十八頁(yè)，共243頁(yè)。圖3.3.9緩進(jìn)給磨削表面粗糙度與速度比q的關(guān)系第六十九頁(yè)，共243頁(yè)。緩進(jìn)給磨削加工有如下特點(diǎn)：（1）磨削深度大，砂輪與工件接觸弧較長(zhǎng)，比一般往復(fù)磨削接觸弧長(zhǎng)10～20倍，材料去除率高；由于磨削深度大，工件往復(fù)行程次數(shù)少，節(jié)省了工作臺(tái)換向及空磨時(shí)間，可以充分發(fā)揮機(jī)床和砂輪的潛力，提高生產(chǎn)率。但由于磨削深度大，接觸弧長(zhǎng)，從而砂輪上同時(shí)參加磨削的磨粒就增多了，磨削力和磨削熱都比較大，磨屑也因接觸弧的增長(zhǎng)而由粒狀變成絲狀。第七十頁(yè)，共243頁(yè)。（2）緩進(jìn)給磨削是大切深、一次進(jìn)給，特別是進(jìn)給速度比較低，砂輪只是在低速情況下僅與工件接觸一次，因此砂輪邊角磨損比較小，型面不易損壞，砂輪型面保持性好。所以緩進(jìn)給磨削適用于難加工材料的型面加工和溝槽加工，這是往復(fù)磨削和其它切削加工都難以實(shí)現(xiàn)的。（3）由于緩進(jìn)給磨削切深大，砂輪與工件接觸弧長(zhǎng)，同時(shí)工作磨粒多，每一個(gè)磨粒又都是一個(gè)切削刃，磨削接觸弧長(zhǎng)，磨屑成絲狀，金屬在撕裂變形過(guò)程中產(chǎn)生很大的熱量，甚至可以將磨屑熔化形成焊珠并使零件表面燒傷。因此緩進(jìn)給磨削應(yīng)配強(qiáng)冷卻。第七十一頁(yè)，共243頁(yè)。（4）生產(chǎn)效率高，一般比普通磨削高3～5倍，粗、精磨可以在一道工序中完成。在機(jī)械制造工業(yè)中，一種普遍的傾向是采用精鑄和精鍛毛坯，以避免不必要的金屬切削操作程序，緩進(jìn)給磨削正好適應(yīng)了這種趨勢(shì)。（5）難加工的材料，如耐熱合金、不銹鋼、高速鋼等，不僅可以進(jìn)行平面磨削，還可以進(jìn)行成型磨削，從毛坯直接加工到成品尺寸，不需預(yù)加工，這是常規(guī)磨削做不到的。第七十二頁(yè)，共243頁(yè)。（6）磨削光潔度、精度高，表面質(zhì)量好。甚至于難加工的鑄造鎳基耐熱合金也可達(dá)到表面粗糙度Ra≤0.4μm，精度2～5μm。磨削后表面不易產(chǎn)生裂紋、振紋等缺陷，在加工多型面溝槽時(shí)，槽寬精度比較高是其獨(dú)特的優(yōu)越性。（7）由于接觸面積大，參加切削磨粒數(shù)多，總磨削力大，因此磨床需要的功率大。第七十三頁(yè)，共243頁(yè)。由于緩進(jìn)給磨削的基本特點(diǎn)是大磨削深度、緩進(jìn)給速度，因而使切屑形狀、力效應(yīng)及加工表面完整性等方面均與普通磨削不同，緩進(jìn)給磨削與普通往復(fù)式磨削的工藝參數(shù)比較如下頁(yè)圖示及表3.3.1所示。圖3.3.3緩進(jìn)給磨削的燒傷第七十四頁(yè)，共243頁(yè)。一次加工3件lblals一次加工12件lblals25材料：W6Mo5Cr4V2Al66~68HRC1.25圖3.3.4被磨削零件圖3.3.6普通往復(fù)式磨削圖3.3.5深切緩進(jìn)給磨削3.3.2緩進(jìn)給磨削的燒傷機(jī)理第七十五頁(yè)，共243頁(yè)。

磨削方式深切緩進(jìn)給磨削普通往復(fù)式磨削如上頁(yè)圖3.3.4

如上頁(yè)圖3.3.5

如上頁(yè)圖3.3.6縱向進(jìn)給速度vf/(mmmin-1)

粗磨:300

精磨:120015000切削距離ls/mm125575切入與超出距離(ls+lb)/mm60330工作臺(tái)移動(dòng)距離L(=ls+ls+lb)/mm185905徑向進(jìn)給量fr/mm

粗磨:3.4

精磨:0.6

粗磨:0.03

精磨:0.015每走刀一次切削時(shí)間/s

粗磨:37

精磨:103.6走刀次數(shù)

粗磨1

精磨1

粗磨120

精磨26每件切削時(shí)間/s1645砂輪修整總量/mm0.320.64表3.3.1連續(xù)修整緩進(jìn)給磨削與其它磨削比較

3.3.2緩進(jìn)給磨削的燒傷機(jī)理第七十六頁(yè)，共243頁(yè)。圖3.3.7平面磨削單顆粒接觸工件時(shí)間與ap關(guān)系3.3.2緩進(jìn)給磨削的燒傷機(jī)理第七十七頁(yè)，共243頁(yè)。緩進(jìn)給磨削在應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)工件似乎很容易發(fā)生燒傷，而且緩進(jìn)給磨削燒傷還有它不同于普通磨削燒傷的特點(diǎn)，一是燒傷程度往往比較嚴(yán)重，有時(shí)甚至?xí)岩粋€(gè)零件里外都燒透，燒得面目皆非；再就是緩進(jìn)給磨削燒傷似乎很難控制，存在某種程度的突然性。正常緩進(jìn)給磨削時(shí)溫度很低，但卻又容易發(fā)生燒傷，正是這種從表面看似乎很難給出合理解釋的矛盾現(xiàn)象，使得緩進(jìn)給磨削工藝在它被推出以后的長(zhǎng)達(dá)十多年的時(shí)間里無(wú)法在生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用。緩進(jìn)給磨削工藝沒有中途夭折應(yīng)該歸功于英國(guó)布列斯托（Bristol）大學(xué)的一項(xiàng)杰出的研究。

3.3.2緩進(jìn)給磨削的燒傷機(jī)理第七十八頁(yè)，共243頁(yè)。大約在1973年前后，英國(guó)Bristol大學(xué)由C.Andrew教授領(lǐng)導(dǎo)的工藝實(shí)驗(yàn)室接受羅爾斯?羅伊斯公司的委托承擔(dān)了一項(xiàng)需要對(duì)緩進(jìn)給磨削工藝究竟能否在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用作出確切估計(jì)的研究任務(wù)。接受任務(wù)以后他們做了以下四項(xiàng)工作：1）通過(guò)嚴(yán)格的科學(xué)測(cè)定實(shí)驗(yàn)確證了正常緩進(jìn)給磨削時(shí)弧區(qū)工件表面的峰值溫度均未超過(guò)120℃；2）按照弧區(qū)有磨削液參與換熱的模型用有限元方法分析了正常緩進(jìn)給磨削時(shí)工件表層溫度場(chǎng)，分析結(jié)果與實(shí)測(cè)溫度數(shù)據(jù)吻合良好；3）引進(jìn)熱工領(lǐng)域有關(guān)沸騰換熱的理論，提出了緩進(jìn)給磨削時(shí)弧區(qū)磨削液因發(fā)生成膜沸騰而導(dǎo)致工件突發(fā)燒傷的著名論斷；4）提出了一項(xiàng)緩進(jìn)給磨削時(shí)砂輪的連續(xù)修整方案，通過(guò)控制磨削熱流密度進(jìn)而控制緩磨燒傷。

3.3.2緩進(jìn)給磨削的燒傷機(jī)理第七十九頁(yè)，共243頁(yè)。右圖3.3.8為浸沒于池內(nèi)的被加熱鎳絲表面在常壓下的沸騰換熱曲線，縱坐標(biāo)是鎳絲表面的熱流密度，橫坐標(biāo)是鎳絲表面溫度，曲線斜率表示換熱系數(shù)。圖中與曲線峰點(diǎn)b對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值具有特殊的含義，被分別稱為臨界熱流密度qlim和臨界溫度lim。

0θlimqlimdcaθ/(℃)熱流密度

q/(Wmm-2)成膜溫度qabqc圖3.3.8沸騰換熱曲線3.3.2緩進(jìn)給磨削的燒傷機(jī)理第八十頁(yè)，共243頁(yè)。按照沸騰換熱理論，隨熱流密度的增加鎳絲表面可以依次出現(xiàn)三種不同的換熱狀態(tài)：（1）0<q≤qa，對(duì)流換熱階段，相當(dāng)于曲線0a段。（2）qa<q<qlim，泡核沸騰階段，相當(dāng)于曲線ab段。（3）q≥qlim，成膜沸騰階段，相當(dāng)于圖上曲線的bcd段。3.3.2緩進(jìn)給磨削的燒傷機(jī)理第八十一頁(yè)，共243頁(yè)。因此，只要能使砂輪在緩進(jìn)給磨削過(guò)程中始終保持相同的鋒利狀態(tài)，磨削熱流密度就可以維持不變，正常緩進(jìn)給磨削條件就不會(huì)被破壞，緩進(jìn)給磨削燒傷也就不會(huì)發(fā)生。而要使砂輪始終保持鋒利，對(duì)當(dāng)時(shí)使用的普通磨料砂輪而言，在緩進(jìn)給磨削過(guò)程中實(shí)施不間斷的連續(xù)修整方案自然應(yīng)該是一種最簡(jiǎn)單也是最直接的選擇。3.3.2緩進(jìn)給磨削的燒傷機(jī)理第八十二頁(yè)，共243頁(yè)。一、緩進(jìn)給磨削工藝由緩進(jìn)給磨削機(jī)理可知，緩進(jìn)給磨削時(shí)，雖然磨削溫度并不高，但磨削用量過(guò)大、磨削液澆注壓力及流量不足、沖洗壓力太低、砂輪選擇不當(dāng)時(shí)，也會(huì)在接觸區(qū)發(fā)生不同程度的燒傷。因此，在進(jìn)行緩進(jìn)給磨削時(shí)，必須采取特殊的工藝方式，如連續(xù)修整、強(qiáng)化換熱、大氣孔砂輪等。第八十三頁(yè)，共243頁(yè)。1、連續(xù)修整所謂連續(xù)修整系指邊磨削邊將砂輪再成形和修銳的方法。采用連續(xù)修整方法時(shí)，金剛石修整滾輪始終與砂輪接觸。連續(xù)修整的優(yōu)點(diǎn)很多，例如：1）減去了剛好等于修整時(shí)間的磨削時(shí)間，提高了磨削效率；2）最長(zhǎng)磨削長(zhǎng)度不再取決于砂輪的磨損，而取決于磨床可利用的磨削長(zhǎng)度；3）比磨削能降低，磨削力及磨削熱均降低，而且在磨削過(guò)程是穩(wěn)定的。

第八十四頁(yè)，共243頁(yè)。圖3.3.10砂輪連續(xù)修整原理第八十五頁(yè)，共243頁(yè)。drnrv1(t)=2vfrd+vfrv2(t)=vfrd+vfrys1yr1nwdw1ds1vfrns1fr圖3.3.11緩進(jìn)給磨削砂輪連續(xù)修整的動(dòng)態(tài)過(guò)程第八十六頁(yè)，共243頁(yè)。圖3.3.12連續(xù)修整砂輪的實(shí)驗(yàn)效果磨削比能

u/(Jmm-3)30020010050100150400am=0.071μm/r常規(guī)緩磨am=0.14μm/ram

=0.29μm/r02000500比金屬切除量Z/(mm3mm-1)第八十七頁(yè)，共243頁(yè)。上頁(yè)圖3.3.12是關(guān)于連續(xù)修整效果的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由圖可見，不加連續(xù)修整時(shí)與磨削熱流密度相對(duì)應(yīng)的磨削比能隨磨削時(shí)間呈明顯增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，施加連續(xù)修整但修整用量am較小時(shí)，增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)趨緩，情況有所改善，當(dāng)選擇修整用量恰當(dāng)時(shí)，參見圖中曲線，不僅磨削比能整體水平明顯下降，并且已不再隨磨削時(shí)間增長(zhǎng)，表明緩進(jìn)給磨削時(shí)的熱流密度已經(jīng)得到有效控制。能夠有效控制熱流密度的增長(zhǎng)也就意味著能夠有效控制緩進(jìn)給磨削燒傷的發(fā)生。第八十八頁(yè)，共243頁(yè)。2、強(qiáng)化換熱為減少表面燒傷，在進(jìn)行緩進(jìn)給磨削時(shí)應(yīng)采用強(qiáng)化換熱，這包括兩方面的內(nèi)容：（1）冷卻液應(yīng)以一定壓力和流量送入磨削區(qū)而起到強(qiáng)冷卻作用，將砂輪磨削長(zhǎng)度上所產(chǎn)生的熱能迅速帶走而不傳入工件，同時(shí)沖掉附著在砂輪表面上的一部分絲狀磨屑。一般冷卻壓力為3個(gè)大氣壓。第八十九頁(yè)，共243頁(yè)。（2）冷卻液還用來(lái)沖洗砂輪表面，磨削后的砂輪表面上附著的切屑在磨削區(qū)被冷卻液帶走一部分，但是卷曲在磨?？障吨械那行疾灰讕ё撸?dāng)這些磨粒再參加磨削時(shí)，新的磨屑就容納不下了，切屑之間的擠壓變形也會(huì)產(chǎn)生更多的熱量使切屑熔成焊珠，同時(shí)燒傷工件表面。因此，在砂輪重復(fù)參加工作之前要用高壓冷卻液，通過(guò)一個(gè)縫隙噴嘴以較高的速度沖洗砂輪表面，再次強(qiáng)有力的清洗砂輪表面的切屑。一般沖洗壓力為8個(gè)大氣壓。第九十頁(yè)，共243頁(yè)。3、大氣孔砂輪在緩進(jìn)給磨削中常采用大氣孔砂輪，由于砂輪中有許多大氣孔的存在，大氣孔周邊有效磨刃容屑槽的擴(kuò)大，致使它的有效磨刃比普通砂輪的有效磨刃更為鋒銳，在磨削工件時(shí)，能切下較厚的磨屑。在同等試驗(yàn)條件下，大氣孔砂輪磨削和普通砂輪在磨削區(qū)接觸弧長(zhǎng)相等，在橫向斷續(xù)進(jìn)給相同情況下，大氣孔砂輪與工件的接觸面積比普通砂輪小，導(dǎo)致砂輪與工件總摩擦力較小，由于上述兩個(gè)原因，大氣孔砂輪磨削比普通砂輪磨削力小，消耗功率也小，磨削效率較高。第九十一頁(yè)，共243頁(yè)。緩進(jìn)給磨削適用于加工各種型面和溝槽，特別是能有效地磨削難切削材料的各種型面，其主要的應(yīng)用場(chǎng)合如下：（1）緩進(jìn)給磨削的加工效率和銑、拉、刨、車等常規(guī)加工方式一樣，但公差范圍更小，幾乎不出現(xiàn)毛刺，可取代上述加工方式。（2）可用于陶瓷、金屬陶瓷復(fù)合材料、晶須加強(qiáng)材料以及高溫超級(jí)合金之類的新一代材料的磨削加工（3）可直接加工淬硬后的材料，并將常規(guī)的粗加工與精磨合成一次加工，能有效地避免熱變形造成的麻煩。

第九十二頁(yè)，共243頁(yè)。（4）用于加工纖維增強(qiáng)型復(fù)合材料或纖維增強(qiáng)型金屬材料，可避免銑削、拉削或車削加工容易造成的纖維撕裂，并由此造成表面光潔度降低等不良后果。（5）加工鈦、鎂類活性合金材料。緩進(jìn)給磨削產(chǎn)生的熱量是從工件向磨屑中散發(fā)，在加工熱敏性或活性材料時(shí)不會(huì)出現(xiàn)循環(huán)磨削或銑削時(shí)易導(dǎo)致的表面熱磨損現(xiàn)象。（6）超硬、脆硬材料的加工。脆硬材料在航天、航空、光學(xué)、電子等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。

第九十三頁(yè)，共243頁(yè)。（7）高硬度的鑄鐵、淬硬鋼以及鐵基、鎳基、鈷基高溫合金材料和其它難加工材料的加工。（8）精細(xì)部件的加工。緩進(jìn)給磨削不會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)的齒狀或道狀磨痕，可避免常規(guī)加工方法經(jīng)常出現(xiàn)的變形。（9）高精度空間曲面和窄深槽的加工。

第九十四頁(yè)，共243頁(yè)。圖3.4.1精密加工與超精密加工的發(fā)展（Taniguchi，1983）3.4精密和超精密磨削加工技術(shù)第九十五頁(yè)，共243頁(yè)。表3.4.1精密與超精密加工分類3.4精密和超精密磨削加工技術(shù)第九十六頁(yè)，共243頁(yè)。圖3.4.2精密和超精密磨削鏡面磨削形成的零散刻痕3.4精密和超精密磨削加工技術(shù)第九十七頁(yè)，共243頁(yè)。精密磨削是指在精密磨床上，選擇細(xì)粒度砂輪，并通過(guò)對(duì)砂輪的精細(xì)修整，使磨粒具有微刃性和等高性，磨削后，使被磨削表面所留下的磨削痕跡極其微細(xì)、殘留高度極小，再加上無(wú)火花磨削階段的作用，獲得加工精度為1～0.1m和表面粗糙度Ra為0.2～0.025m的表面磨削方法。第九十八頁(yè)，共243頁(yè)。精密磨削加工是目前對(duì)鋼鐵等黑色金屬和半導(dǎo)體等脆硬材料進(jìn)行精密加工的主要方法之一，精密磨削又分為普通磨料砂輪和超硬磨料砂輪精密磨削兩大類，前者通常是指用普通磨料砂輪在普通工作環(huán)境下進(jìn)行的精密磨削，一般用于機(jī)床主軸、軸承、液壓滑閥、滾動(dòng)導(dǎo)軌、量規(guī)等精密元件的加工，為論述方便，簡(jiǎn)稱精密磨削。第九十九頁(yè)，共243頁(yè)。圖3.4.3精密磨削加工及其成品零件第一百頁(yè)，共243頁(yè)。1、精密磨削機(jī)理精密磨削主要是靠砂輪具有的微刃性和等高性磨粒來(lái)實(shí)現(xiàn)的。精密磨削機(jī)理如下：（1）微刃的微切削作用（2）微刃的等高切削作用（3）微刃的滑擦、擠壓、拋光作用（4）彈性變形的作用第一百零一頁(yè)，共243頁(yè)。(a)砂輪(b)磨粒

(c)微刃(銳利、半鈍化、鈍化)圖3.4.4磨粒具有微刃性和等高性

第一百零二頁(yè)，共243頁(yè)。2、精密磨削砂輪及砂輪的修整砂輪的修整方法是影響精密磨削的主要因素之一。（1）精密磨削砂輪1）砂輪磨料2）砂輪粒度3）砂輪結(jié)合劑第一百零三頁(yè)，共243頁(yè)。（2）精密磨削中的砂輪修整砂輪經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的磨削后會(huì)產(chǎn)生磨損，砂輪表面會(huì)有部分磨粒突出表面，如繼續(xù)使用就會(huì)在工件表面形成劃痕，嚴(yán)重影響工件的表面質(zhì)量，所以需要對(duì)砂輪進(jìn)行修整；另外，磨削過(guò)程中產(chǎn)生的磨屑會(huì)堵塞砂輪，使微刃失去切削作用，這時(shí)也需要對(duì)砂輪進(jìn)行修整。金剛石筆修整技術(shù)金剛石滾輪修整技術(shù)第一百零四頁(yè)，共243頁(yè)。70~80°(a)金剛石筆修整器(b)修整器與砂輪的相對(duì)位置圖3.4.5金剛石筆修整砂輪第一百零五頁(yè)，共243頁(yè)。3、磨削用量（1）砂輪速度

砂輪速度一般在15～30m/s之間。當(dāng)砂輪速度進(jìn)一步提高時(shí)，其切削作用增強(qiáng)，摩擦拋光作用減弱，對(duì)表面粗糙度不利。同時(shí)，砂輪速度高時(shí)磨削熱會(huì)增加，機(jī)床易產(chǎn)生振動(dòng)，可能使被加工表面產(chǎn)生燒傷、波紋、螺旋形等缺陷，因此砂輪速度較低一些好。第一百零六頁(yè)，共243頁(yè)。（2）工件速度

工件速度一般為6～12m/min。當(dāng)工件速度較高時(shí)，易產(chǎn)生振動(dòng)，工件表面可能有波紋，工件速度較低時(shí)，工件表面易產(chǎn)生燒傷和螺旋形磨痕等缺陷。砂輪速度與工件速度的比值與被加工材料有關(guān)，在120～150之間選取。第一百零七頁(yè)，共243頁(yè)。（3）工件縱向進(jìn)給量

工件縱向進(jìn)給量一般取0.06～0.5mm/r。由于砂輪經(jīng)過(guò)精細(xì)修整，其切削能力有所減弱。因此，工件縱向進(jìn)給量不宜過(guò)大，否則會(huì)使工件表面粗糙度值增大，產(chǎn)生燒傷、螺旋形以及多角形磨痕等缺陷。第一百零八頁(yè)，共243頁(yè)。（4）磨削深度

由于砂輪經(jīng)過(guò)精細(xì)修整有微刃性，因此磨削深度不能超過(guò)微刃高度，一般取0.6～2.5μm/str。（5）走刀次數(shù)

由于磨削余量一般為2～5μm，故走刀次數(shù)一般為2～3個(gè)單行程。第一百零九頁(yè)，共243頁(yè)。超硬磨料砂輪指金剛石砂輪和立方氮化硼砂輪，它主要應(yīng)用于加工硬質(zhì)合金、高硬度合金鋼、陶瓷、玻璃、半導(dǎo)體材料及石材等高硬度、高脆性材料。第一百一十頁(yè)，共243頁(yè)。1、超硬磨料砂輪磨削的主要特點(diǎn)為：（1）可用來(lái)加工各種高硬度、高脆性金屬和非金屬材料。（2）磨削能力強(qiáng)，耐磨性好，耐用度高。（3）磨削力小，磨削溫度低，加工表面質(zhì)量好。（4）磨削效率高。（5）加工成本低。第一百一十一頁(yè)，共243頁(yè)。2、超硬磨料砂輪磨削工藝（1）磨削用量的選擇1）磨削速度2）磨削深度3）工件速度4）縱向進(jìn)給速度第一百一十二頁(yè)，共243頁(yè)。（2）磨削液

磨削液對(duì)超硬磨料砂輪的壽命和磨削表面加工質(zhì)量影響很大，如樹脂結(jié)合劑超硬磨料砂輪濕磨可比干磨提高砂輪壽命40%左右，因此一般多采用濕磨。由于超硬磨料組織緊密、氣孔少、磨削過(guò)程中易被堵塞，故要求磨削液有良好的潤(rùn)滑性、冷卻性、清洗性和滲透性。金剛石砂輪磨削時(shí)常用以輕質(zhì)礦物油為主體的油性液和水溶性液（乳化液、無(wú)機(jī)鹽水溶液）為磨削液。樹脂結(jié)合劑砂輪不宜使用蘇打水。立方氮化硼砂輪磨削時(shí)一般采用油性液為磨削液，而不用水溶性液。

第一百一十三頁(yè)，共243頁(yè)。3、超硬磨料砂輪修整修整是超硬磨料砂輪在應(yīng)用中的一個(gè)非常重要的技術(shù)難題，修整質(zhì)量對(duì)被加工工件的質(zhì)量、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本有著決定性的影響。超硬磨料砂輪修整一般將整形和修銳分開，整形方法主要有車削法和磨削法；修銳方法主要有滾壓擠軋法、噴射法、電加工法及超聲波振動(dòng)修整法等。第一百一十四頁(yè)，共243頁(yè)。砂帶磨削是一種新的高效磨削方法，能得到高的加工精度和表面質(zhì)量，具有廣泛的應(yīng)用前景和應(yīng)用范圍，可以補(bǔ)充或部分代替砂輪磨削。精密砂帶磨削加工時(shí)多采用細(xì)粒度微粉，基底材料為厚度0.06～0.12mm的聚酯膜或復(fù)合材料膜，在加工機(jī)理上與普通砂帶磨削沒有什么不同，只是各個(gè)作用的比例可能有所變化，與接觸輪的外緣狀態(tài)關(guān)系密切。第一百一十五頁(yè)，共243頁(yè)。圖3.4.6砂帶磨削示意圖接觸輪硬磁盤——裝在主軸真空吸盤上V砂帶砂帶輪卷帶輪F-徑向進(jìn)給f-徑向振動(dòng)第一百一十六頁(yè)，共243頁(yè)。1、砂帶磨削方式砂帶磨削從總體上可以分為：閉式砂帶磨削：可用于粗磨、半精磨和精磨開式砂帶磨削：多用于精密和超精密磨削中第一百一十七頁(yè)，共243頁(yè)。圖3.4.7幾種砂帶磨削形式第一百一十八頁(yè)，共243頁(yè)。2、精密砂帶磨削工藝根據(jù)被加工材料精度和表面粗糙度的要求來(lái)選擇砂帶。因?yàn)樯皫且淮涡允褂茫陨皫ハ饕话銇?lái)說(shuō)沒有修整問題，在精密砂帶磨削時(shí)，為了保證加工質(zhì)量，新砂帶使用前，可進(jìn)行預(yù)處理，其目的是改善磨粒的等高性，避免凸出的磨粒劃傷工件表面，使砂帶一開始就進(jìn)入正常磨損的最佳階段，這對(duì)提高加工表面質(zhì)量十分有效。第一百一十九頁(yè)，共243頁(yè)。磨削參數(shù)閉式磨削開式磨削粗磨精磨砂帶速度/(ms-1)12～3025～30速度很低工件速度/(mmin-1)20～3020以下10～12縱向進(jìn)給量/(mmr-1)0.17～3.000.40～2.00——磨削深度(mm)0.05～0.0100.01～0.05——接觸壓力(N)接觸壓力直接影響磨削效率和砂帶壽命，可根據(jù)工件材料、砂帶、磨削余量和表面粗糙度的要求來(lái)選擇，有時(shí)很難控制，一般選取50～300N。表3.4.2砂帶磨削用量第一百二十頁(yè)，共243頁(yè)。圖3.4.8用于磨削管件的砂帶磨床（帶有行星系統(tǒng)）第一百二十一頁(yè)，共243頁(yè)。超精密磨削是指加工精度達(dá)到0.1m以下、表面粗糙度低于Ra0.025m的砂輪磨削方法，是一種亞微米級(jí)的加工方法，并正向納米級(jí)發(fā)展，適宜于對(duì)鋼、鐵材料及陶瓷、玻璃等硬脆材料的加工。近年來(lái)，超精密磨削的發(fā)展很快，出現(xiàn)了一些與超精密磨削有關(guān)的磨削加工，如鏡面磨削、微細(xì)磨削、高速磨削等。鏡面磨削是指加工精度達(dá)到Ra0.02～0.01μm、表面光澤如鏡的磨削方法，其屬于超精密磨削范疇。第一百二十二頁(yè)，共243頁(yè)。超精密磨削機(jī)理可用單顆粒磨削加工予以說(shuō)明。單顆粒磨削的切入模型如下頁(yè)圖3.2.4所示，設(shè)磨粒以速度v、切入角α切入平面狀工件。理想磨削軌跡從接觸始點(diǎn)至接觸終點(diǎn)，以兩個(gè)接觸點(diǎn)為邊界。由于磨削系統(tǒng)所具有的彈性，實(shí)際磨削軌跡與理想軌跡產(chǎn)生偏離，磨削軌跡變短，磨削深度減小。

第一百二十三頁(yè)，共243頁(yè)。v=27m/s6420-2-4-604681012彈性區(qū)塑性區(qū)切削區(qū)工件切入角α實(shí)際磨削軌跡理想磨削軌跡彈性區(qū)塑性區(qū)切削區(qū)塑性區(qū)彈性區(qū)接觸終點(diǎn)2α=6.8°切入角/（）接觸長(zhǎng)度/mm圖3.4.9超精密磨削的單顆磨粒切入模型第一百二十四頁(yè)，共243頁(yè)。上述模型說(shuō)明：（1）磨?？梢钥醋骶哂袕椥灾С械暮痛筘?fù)前角切削刃的彈性體，彈性支承為結(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由零開始逐漸增加，到達(dá)最大值后又逐漸減小到零。（3）整個(gè)磨粒與工件的接觸過(guò)程依次為彈性區(qū)、塑性區(qū)、切削區(qū)、塑性區(qū)和彈性區(qū)。（4）超精密磨削中，微切削作用、塑性流動(dòng)、彈性破壞作用和滑擦作用依切削條件的變化而順序出現(xiàn)。第一百二十五頁(yè)，共243頁(yè)。磨削狀態(tài)與磨削系統(tǒng)剛度密切相關(guān)：首先是磨削系統(tǒng)整個(gè)部分都產(chǎn)生彈性變形，出現(xiàn)所謂“讓刀”現(xiàn)象；磨削切入量（磨削深度）與理論磨削量相等，磨削系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)；最后磨削系統(tǒng)彈性變形逐漸恢復(fù)，處于無(wú)切深磨削狀態(tài)（無(wú)火花磨削狀態(tài)）。超精密磨削中應(yīng)極力控制彈性讓刀量，即要求磨削系統(tǒng)剛度高，砂輪保持高鋒利度等。第一百二十六頁(yè)，共243頁(yè)。1、超精密磨削的特點(diǎn)（1）超精密磨削是一個(gè)系統(tǒng)工程（2）超硬磨料砂輪是超精密磨削的主要工具（3）超精密磨削是一種超微量切除加工

第一百二十七頁(yè)，共243頁(yè)。2、超精密磨削的應(yīng)用（1）磨削鋼鐵及其合金等金屬材料特別是經(jīng)過(guò)淬火等處理的淬硬鋼。（2）可用于磨削非金屬的硬脆材料例如陶瓷、玻璃、石英、半導(dǎo)體材料、石材等。（3）目前主要有外圓磨床、平面磨床、內(nèi)圓磨床、坐標(biāo)磨床等超精密磨床，用于超精磨削外圓、平面、孔和孔系。（4）超精密磨削和超精密游離磨料加工是相輔相成的。第一百二十八頁(yè)，共243頁(yè)。（1）高精度

（2）高剛度

（3）穩(wěn)定性

（4）微量進(jìn)給裝置

（5）計(jì)算機(jī)數(shù)控

（6）有良好過(guò)濾的磨削液（7）超穩(wěn)定加工環(huán)境條件和超凈化空間

（8）防振系統(tǒng)第一百二十九頁(yè)，共243頁(yè)。超精密磨削的砂輪選擇、砂輪修整、砂輪的動(dòng)平衡、磨削液等問題與精密磨削和超硬磨料砂輪磨削有關(guān)問題類同。超精密磨削的磨削用量如下：砂輪線速度：1860m/min；工件線速度：4～10m/min；工作臺(tái)進(jìn)給速度：50～100mm/min；磨削深度：0.5～1μm；磨削橫向進(jìn)給次數(shù)：2～4次；無(wú)火花磨削次數(shù)：3～5次；磨削余量：2～5μm

第一百三十頁(yè)，共243頁(yè)。

為防止工件的溫升，應(yīng)采取下列措施：1）大量使用冷卻能力強(qiáng)的冷卻液；2）盡量使用大粒度砂輪；3）降低砂輪速度；4）減小磨削深度；5）增大進(jìn)給量；6）及時(shí)修整表面變鈍、氣孔被堵塞的砂輪。以上條件的選擇與精度的提高會(huì)產(chǎn)生矛盾，在磨削加工時(shí)必須謹(jǐn)慎。第一百三十一頁(yè)，共243頁(yè)。研磨：將研磨工具（研具）表面嵌入磨料或涂敷磨料并添加潤(rùn)滑劑，在一定的壓力作用下，使工件和研具接觸并做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)磨料作用，從工件表面切去一層極薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、準(zhǔn)確的幾何形狀和很高的表面粗糙度的精密加工方法。研磨的實(shí)質(zhì)：用游離的磨粒通過(guò)研具對(duì)工件表面包括物理和化學(xué)綜合作用的微量切除，其速度很低，壓力很小。3.5研磨加工技術(shù)第一百三十二頁(yè)，共243頁(yè)。第一百三十三頁(yè)，共243頁(yè)。第一百三十四頁(yè)，共243頁(yè)。第一百三十五頁(yè)，共243頁(yè)。1、純切削說(shuō)

該觀點(diǎn)解釋不了用軟磨料加工硬材料。2、塑性變形說(shuō)

用軟基體拋光硬材料，很難解釋為塑性變形。研磨前后有質(zhì)量變化，說(shuō)明不是簡(jiǎn)單的壓平過(guò)程。3、化學(xué)作用說(shuō)

顯微分析表明，經(jīng)研磨的表層有微米程度的破壞層，說(shuō)明研磨過(guò)程對(duì)表面層有切削作用。第一百三十六頁(yè)，共243頁(yè)。事實(shí)上，研磨是磨粒對(duì)工件表面的切削、活性物質(zhì)的化學(xué)作用及工件表面擠壓變形等綜合作用的結(jié)果。第一百三十七頁(yè)，共243頁(yè)。1.按操作方法不同：手工研磨、半機(jī)械研磨、機(jī)械研磨2.按研磨劑使用的條件：濕研、干研、半干研3、按加工表面的形狀特點(diǎn)：平面、外圓、內(nèi)孔、球面、螺紋、成形表面和嚙合表面輪廓研磨

第一百三十八頁(yè)，共243頁(yè)。1）手工研磨主要靠操作者采用輔助工具進(jìn)行研磨拋光。加工質(zhì)量主要依賴操作者的技藝水平，勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，效率比較低。如模具成形零件上的局部窄縫、狹槽、深孔、盲孔和死角等部位，仍然以手工研磨為主。

2）半機(jī)械研磨工件和研具之一采用簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，另一件采用手工操作。加工質(zhì)量與操作者技能有關(guān)。主要用于工件內(nèi)、外圓柱面，平面及圓錐面的研磨。3）機(jī)械研磨工件、研具的運(yùn)動(dòng)均采用機(jī)械運(yùn)動(dòng)。主要依靠機(jī)械進(jìn)行研磨拋光，如擠壓研磨拋光、電化學(xué)研磨拋光等等。機(jī)械研磨拋光質(zhì)量不依賴操作者的個(gè)人技藝，工作效率比較高。但只能適用于表面形狀不太復(fù)雜的零件研磨。手工研磨、半機(jī)械研磨和機(jī)械研磨第一百三十九頁(yè)，共243頁(yè)。

1）濕研磨研磨過(guò)程中將研磨劑涂抹于研具表面，磨料在研具和工件間隨即地滾動(dòng)或滑動(dòng)，形成對(duì)工件表面的切削作用。加工效率較高，但加工表面的幾何形狀和尺寸精度及光澤度不如干研磨，多用于粗研和半精研平面與內(nèi)外圓柱面。2）半干研磨采用糊狀研磨膏，類似濕研磨。研磨時(shí)，根據(jù)工件加工精度和表面粗糙度的要求，適時(shí)地涂敷研磨膏。各類工件的粗、精研磨均適用

第一百四十頁(yè)，共243頁(yè)。3）干研磨在研磨之前，先將磨粒均勻地壓嵌入研具工作表面一定深度，稱為嵌砂。研磨過(guò)程中，磨粒在研磨過(guò)程中基本固定在研具上，研具與工件保持一定的壓力，并按一定的軌跡做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)微切削作用，從而獲得很高的尺寸精度和低的表面粗糙度。一般用于精研平面，生產(chǎn)效率不高。第一百四十一頁(yè)，共243頁(yè)。1)減少表面粗糙度

一般情況，經(jīng)過(guò)研磨加工后的表面粗糙度為Ra0.8～0.05μm，最小可達(dá)到Ra0.006μm。2)能達(dá)到精確的尺寸通過(guò)研磨后的工件，尺寸精度可以達(dá)到0.001mm～0.005mm。3)提高零件幾何形狀的準(zhǔn)確性工件在一般機(jī)械加工方法中產(chǎn)生的形狀誤差，可以通過(guò)研磨的方法來(lái)校正。4)延長(zhǎng)工件使用壽命

由于經(jīng)過(guò)研磨后的工件，表面粗糙度值很小，形狀準(zhǔn)確，所以工件的耐蝕性、抗腐蝕能力和抗疲勞強(qiáng)度也相應(yīng)得到提高，從而延長(zhǎng)了零件的使用壽命。

第一百四十二頁(yè)，共243頁(yè)。1．研磨質(zhì)量的影響因素（1）研具

研具是研磨加工中保證被研零件幾何精度的重要因素，因此對(duì)研具的材料、精度和粗糙度都有較高的要求。1）研具材料研具的組織結(jié)構(gòu)應(yīng)細(xì)密均勻，要有很高的穩(wěn)定性和耐磨性，具有較好的嵌存磨料的性能，工作面的硬度應(yīng)比工件表面硬度稍軟。常用的研具材料有灰鑄鐵、球墨鑄鐵、軟鋼、銅。第一百四十三頁(yè)，共243頁(yè)。2）研具的類型生產(chǎn)中需要研磨的工件是多種多樣的，不同形狀的工件應(yīng)用不同類型的研具。常用的研具有以下幾種：

A、研磨平板如圖所示。

B、研磨環(huán)如圖所示。C、研磨棒如圖所示。（2）研磨劑研磨劑是由磨料和研磨液調(diào)和而成的混合劑。1）磨料

磨料在研磨中起切削作用，研磨工作的效率、精度、表面粗糙度及研磨成本，都與磨料有密切的關(guān)系。常用的磨料有氧化物磨料、碳化物磨料、金剛石磨料。第一百四十四頁(yè)，共243頁(yè)。2）研磨液研磨液在研磨中起調(diào)和磨料、冷卻和潤(rùn)滑的作用。常用的研磨液有煤油、汽油、10號(hào)和20號(hào)機(jī)油、工業(yè)用甘油、透平油及熟豬油等。第一百四十五頁(yè)，共243頁(yè)。(a)光滑平板(b)有槽子板研磨平板第一百四十六頁(yè)，共243頁(yè)。1-開口調(diào)節(jié)圈；2一外圈；3一調(diào)節(jié)螺釘?shù)谝话偎氖唔?yè)，共243頁(yè)。(a)光滑研磨棒(b)帶槽研磨棒(c)可調(diào)式研磨棒第一百四十八頁(yè)，共243頁(yè)。2．研磨工藝參數(shù)（1）研磨壓力不能太大也不能太小，必須在合理的數(shù)值范圍內(nèi)。表3.5（2）研磨速度一般在10-15m/min之間，不能超過(guò)30m/min（3）研磨時(shí)間1-3min（4）研磨運(yùn)動(dòng)軌跡：直線、正弦曲線等

第一百四十九頁(yè)，共243頁(yè)。研磨分手工研磨和半機(jī)械研磨、機(jī)械研磨兩種。手工研磨時(shí)，要使工件表面各處都受到均勻的切削，應(yīng)合理選擇運(yùn)動(dòng)軌跡，這對(duì)提高研磨效率、工件表面質(zhì)量和研具的耐用度都有直接的影響。1)手工研磨運(yùn)動(dòng)軌跡的形式手工研磨的運(yùn)動(dòng)軌跡，一般采用直線、擺線、螺旋線和8字形或仿8字形等幾種（如圖）。第一百五十頁(yè)，共243頁(yè)。(a)直線(b)直線擺動(dòng)(c)螺旋形(d)8字形第一百五十一頁(yè)，共243頁(yè)。手工研磨運(yùn)動(dòng)軌跡的形式

1、直線研磨運(yùn)動(dòng)軌跡2、擺動(dòng)式直線研磨運(yùn)動(dòng)軌跡

第一百五十二頁(yè)，共243頁(yè)。4、8字形或仿8字形研磨運(yùn)動(dòng)軌跡第一百五十三頁(yè)，共243頁(yè)。2)研磨的應(yīng)用(1)一般平面的研磨平面的研磨一般是在平面非常平整的平板上進(jìn)行的，平板分有槽的和光滑的兩種。粗研時(shí)可在有槽的平板上進(jìn)行，有槽平板能保證工件在研磨時(shí)整個(gè)平面內(nèi)有足夠研磨劑。這樣，粗研時(shí)就不會(huì)使表面磨成凸弧面。精研時(shí)，則應(yīng)在光滑的平板上進(jìn)行，工件在研磨平板上作8字形運(yùn)動(dòng)，研磨出平面。第一百五十四頁(yè)，共243頁(yè)。第一百五十五頁(yè)，共243頁(yè)。C形夾研磨。金屬塊作導(dǎo)靠第一百五十六頁(yè)，共243頁(yè)。（2）狹窄平面的研磨

在研磨狹窄平面時(shí)，應(yīng)采用直線研磨的運(yùn)動(dòng)軌跡，保證工件的垂直度，可用金屬塊作導(dǎo)靠，金屬塊的工作面與側(cè)面應(yīng)具有良好的垂直度，使金屬塊和工件緊緊地靠在一起，并跟工件一起研磨。多個(gè)工件課可用C形夾。

（3）圓柱面的研磨圓柱面的研磨一般都采用手工與機(jī)床互相配合的方式進(jìn)行研磨。①研磨外圓柱面研磨外圓柱面一般是在車床或鉆床上用研磨環(huán)對(duì)工件進(jìn)行研磨。研磨環(huán)的內(nèi)徑應(yīng)比工件的外徑略大0.025mm～0.05mm，研磨環(huán)的長(zhǎng)度一般為其孔徑的l～2倍。第一百五十七頁(yè)，共243頁(yè)。第一百五十八頁(yè)，共243頁(yè)。②內(nèi)圓柱面的研磨內(nèi)圓柱面與外圓柱面的研磨恰恰相反，是將工件套在研磨棒上進(jìn)行。研磨棒的外徑應(yīng)比工件內(nèi)徑小0.Olmm～0.025mm，研磨棒工作部分的長(zhǎng)度應(yīng)大于工件長(zhǎng)度，但不宜太長(zhǎng)，否則會(huì)影響工件的研磨精度。一般情況下，是工件長(zhǎng)度的1.5～2倍。

（4)圓錐面的研磨圓錐表面的研磨，包括孔和外圓錐面的研磨。研磨時(shí)必須要用與工件錐度相同的研磨棒或研磨環(huán)。研磨時(shí)，一般在車床或鉆床上進(jìn)行。第一百五十九頁(yè)，共243頁(yè)。第一百六十頁(yè)，共243頁(yè)。第一百六十一頁(yè)，共243頁(yè)。第一百六十二頁(yè)，共243頁(yè)?？梢杂脝蚊嫜心?，也可以用雙面研磨。進(jìn)行高質(zhì)量平行平面研磨時(shí)，需使用雙面研磨。第一百六十三頁(yè)，共243頁(yè)。第一百六十四頁(yè)，共243頁(yè)。第一百六十五頁(yè)，共243頁(yè)。研磨平板研磨碗第一百六十六頁(yè)，共243頁(yè)。研磨膏第一百六十七頁(yè)，共243頁(yè)。研磨石第一百六十八頁(yè)，共243頁(yè)。氧化鋁研磨球第一百六十九頁(yè)，共243頁(yè)。(5)陶瓷球的研磨自旋回旋角控制研磨法、錐形研磨法、四軸球體研磨法磁懸?。ù帕黧w）研磨法、非磁性流體研磨法、雙轉(zhuǎn)盤偏心V形槽研磨法

第一百七十頁(yè)，共243頁(yè)。第一百七十一頁(yè)，共243頁(yè)。拋光：用高速旋轉(zhuǎn)的低彈性材料（棉布、毛氈、人造革等）拋光盤，或用低速旋轉(zhuǎn)的軟質(zhì)彈性或黏彈性材料（塑料、瀝青、石蠟等）拋光盤，加拋光劑，具有一定研磨性質(zhì)的獲得光滑加工表面的加工方法。拋光使用1μm以下的微細(xì)磨粒；機(jī)械作用、化學(xué)作用3.6拋光加工技術(shù)第一百七十二頁(yè)，共243頁(yè)。拋光屬于用微細(xì)磨粒進(jìn)行的切削加工生成細(xì)微的切屑磨粒與拋光盤對(duì)工件有摩擦作用，工件表面產(chǎn)生塑性流動(dòng)，形成凹凸不平的光滑表面拋光劑中的脂肪酸高溫下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從工件金屬表面溶析出的金屬皂是一種易于切除的化合物，起著化學(xué)洗滌作用加工環(huán)境中灰塵、異物混入，也產(chǎn)生機(jī)械作用3.6拋光加工技術(shù)第一百七十三頁(yè)，共243頁(yè)。第一百七十四頁(yè)，共243頁(yè)。機(jī)械拋光化學(xué)拋光化學(xué)機(jī)械拋光液體射流拋光電解拋光磁流變拋光近代發(fā)展的：浮動(dòng)拋光、水合拋光、磁流體拋光、磁懸浮拋光3.6拋光加工技術(shù)第一百七十五頁(yè)，共243頁(yè)。1.輔助研磨拋光工具1）手持電動(dòng)直桿旋轉(zhuǎn)式研磨拋光工具如圖所示,安裝研磨拋光工具的夾頭高速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)研磨拋光。夾頭上可以配置φ2～φ12的特形金剛石砂輪,研磨拋光不同曲率的凹弧面。還可配置R4～Rl2的塑膠研磨拋光套或毛氈拋光輪,可以研磨拋光復(fù)雜形狀的型腔或型孔。一、機(jī)械拋光第一百七十六頁(yè)，共243頁(yè)。2)電動(dòng)彎頭旋轉(zhuǎn)式手持電動(dòng)彎頭旋轉(zhuǎn)式研磨拋光工具如圖所示,它可以伸入型腔,對(duì)有角度的拐槽、彎角部位進(jìn)行研磨拋光加工。第一百七十七頁(yè)，共243頁(yè)。2.油石用磨料和結(jié)合劑等壓制燒結(jié)而成的條狀固結(jié)磨具。油石在使用時(shí)通常要加油潤(rùn)滑，因而得名。油石一般用于手工修磨零件，也可裝夾在機(jī)床上進(jìn)行珩磨和超精加工。油石有人造的和天然的兩類，人造油石由于所用磨料不同有兩種結(jié)構(gòu)類型。a)無(wú)基油石b)有基油石油石的分類第一百七十八頁(yè)，共243頁(yè)。第一百七十九頁(yè)，共243頁(yè)。二、化學(xué)機(jī)械拋光化學(xué)作用和機(jī)械作用綜合作用。首先工件表面材料與拋光液的氧化劑和催化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成容易去除的軟質(zhì)層，然后在拋光液中的磨料和拋光劑的機(jī)械作用去除軟質(zhì)層，工件表面重新裸露，再發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)作用和機(jī)械作用過(guò)程交替進(jìn)行完成拋光。如P126圖3.33第一百八十頁(yè)，共243頁(yè)。第一百八十一頁(yè)，共243頁(yè)。三、液體拋光（液體噴砂）將含有磨料的磨削液，經(jīng)噴嘴用6~8kPa壓力高速噴向加工表面，磨料顆粒將已加工過(guò)工件表面上的凸峰擊平，得到極其光滑的表面。如P127圖3.35第一百八十二頁(yè)，共243頁(yè)。四、磁流變拋光磁流變拋光技術(shù)是利用磁流變拋光液在磁場(chǎng)中的流變性進(jìn)行拋光的一種精密加工方法。流變性：無(wú)外加磁場(chǎng)，磁性顆粒無(wú)規(guī)則分布。磁流變液為可流動(dòng)液體狀態(tài)；在外加磁場(chǎng)作用下，磁性微粒呈鏈狀分布，其流變特性急劇轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)為類似固體的性質(zhì)；撤除磁場(chǎng)后，又會(huì)立刻恢復(fù)原液體性質(zhì)。如P127圖3.37第一百八十三頁(yè)，共243頁(yè)。第一百八十四頁(yè)，共243頁(yè)。第一百八十五頁(yè)，共243頁(yè)。作為最終光飾加工，工件可獲得光亮光滑的表面，增加美觀。去除前道工序的加工痕跡，改善表面質(zhì)量。提高工件抗疲勞和抗腐蝕性能。應(yīng)用范圍廣。不能提高尺寸和形狀精度。3.6拋光加工技術(shù)第一百八十六頁(yè)，共243頁(yè)。拋光盤：固體磨料拋光盤、黏附磨粒拋光盤、液中拋光盤拋光劑：固體拋光劑（熔融氧化鋁）和拋光液（氧化鋁和乳化液混合液體）拋光工藝參數(shù)：拋光盤速度、拋光壓力3.6拋光加工技術(shù)第一百八十七頁(yè)，共243頁(yè)。平面拋光：硅片拋光、LBO晶體固結(jié)磨料拋光、鍺片拋光曲面拋光：曲面氣囊拋光、曲面磁流變拋光3.6拋光加工技術(shù)第一百八十八頁(yè)，共243頁(yè)。3.7其他磨削加工技術(shù)3.7.2砂帶磨削技術(shù)3.7.3超聲波磨削加工技術(shù)第一百八十九頁(yè)，共243頁(yè)。珩磨工藝特征1珩磨設(shè)備簡(jiǎn)介2珩磨頭的構(gòu)造3

珩磨油石4

珩磨常見問題及解決辦法5第一百九十頁(yè)，共243頁(yè)。珩磨加工是利用可縮漲的磨頭，使珩磨條壓向工作表面，以產(chǎn)生一定的接觸面積和相應(yīng)的壓力，在適當(dāng)?shù)溺衲ヒ鹤饔孟拢衲l對(duì)被加工表面做旋轉(zhuǎn)和往復(fù)進(jìn)給的相對(duì)綜合運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到改善表面質(zhì)量、改善表面應(yīng)力狀態(tài)和提高被加工零件精度的目的，是一種多刃切削的精加工方法。珩磨一般指的是珩磨內(nèi)圓柱表面。1、珩磨定義第一百九十一頁(yè)，共243頁(yè)。2、珩磨加工原理珩磨是利用帶有磨條（油石）的珩磨頭對(duì)孔進(jìn)行精整、光整加工的方法。

珩磨時(shí)，工件固定不動(dòng)，珩磨頭由機(jī)床主軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)并作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。在相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，磨條以一定壓力作用于工件表面，對(duì)孔進(jìn)行低速磨削和摩擦拋光。

其切削軌跡是螺旋形交叉的網(wǎng)紋。一.珩磨工藝特征第一百九十二頁(yè)，共243頁(yè)。（1）脫落切削階段（2）破碎切削階段（3）堵塞切削階段（1）脫落切削階段（2）破碎切削階段（1）定壓進(jìn)給珩磨（2）定量進(jìn)給珩磨（3）不進(jìn)給珩磨定壓進(jìn)給珩磨定量進(jìn)給珩磨定壓—定量進(jìn)給珩磨3、珩磨切削過(guò)程的分類第一百九十三頁(yè)，共243頁(yè)。珩磨用量

這些珩磨用量，對(duì)珩磨生產(chǎn)率和表面光潔度有較大影響的因素切削速度網(wǎng)文交叉角

油石工作壓力擴(kuò)張進(jìn)給速度加工余量越程量4、珩磨用量第一百九十四頁(yè)，共243頁(yè)。5、

珩磨加工的特點(diǎn)

表面質(zhì)量好與一般切削加工相比

加工精度高珩磨加工優(yōu)點(diǎn)

加工范圍廣生產(chǎn)率高對(duì)機(jī)床精度

要求低

切削余量少第一百九十五頁(yè)，共243頁(yè)。圖1立式珩磨機(jī)床第一百九十六頁(yè)，共243頁(yè)。圖2臥式珩磨機(jī)床第一百九十七頁(yè)，共243頁(yè)。珩磨機(jī)床立式珩磨機(jī)床臥式珩磨機(jī)床特點(diǎn)——珩磨頭自由懸掛在機(jī)床主

軸上；珩磨頭對(duì)機(jī)床主軸

各方面壓力均勻。適用范圍——?dú)飧卓?、套孔、液?/p>

缸孔和其它精密通孔

和不通孔特點(diǎn)——在珩磨過(guò)程中，珩磨頭容

易緊壓下側(cè)，使珩磨出來(lái)

的零件孔一邊超差。適用范圍——珩磨長(zhǎng)孔，如等徑管

子、炮膛等。1、珩磨機(jī)床第一百九十八頁(yè)，共243頁(yè)。珩磨機(jī)床的特征：(1)機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)通過(guò)變速箱來(lái)帶動(dòng)；(2)主軸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)由液壓控制；(3)珩磨頭與主軸的聯(lián)結(jié)，多采用球頭鉸接；(4)珩磨油石的縮漲也為液壓控制；

所以珩磨機(jī)工作時(shí)均勻而平穩(wěn)，沒有震動(dòng)，生產(chǎn)率高，珩磨出來(lái)的零件質(zhì)量好而穩(wěn)定。第一百九十九頁(yè)，共243頁(yè)。表1幾種珩磨機(jī)的主要工藝性能第二百頁(yè)，共243頁(yè)。珩磨頭必須具備的基本條件：

（1）油石能在徑向均勻地漲縮，對(duì)加工表面的壓力能調(diào)整并保

持在一定的調(diào)節(jié)范圍；

（2）油石座具有一定的剛度，當(dāng)被加工孔的形狀使油石的壓力

增加時(shí)，油石在半徑方向不致發(fā)生位移和歪斜；

（3）珩磨到最后尺寸時(shí)，油石能迅速縮回，以便珩磨頭從孔內(nèi)

退出。第二百零一頁(yè)，