精密与超精密磨料加工.ppt

03GDD3 主编第三章　精密与超精密磨料加工第三章　精密与超精密磨料加工第一节　精 密 磨 削第二节　精密研磨与抛光第一节　精 密 磨 削一、精密磨削机理二、磨削用量三、精密磨削砂轮四、精密磨削中的砂轮修整五、超精密磨削六、超硬磨料砂轮磨削一、精密磨削机理(１)微刃的微切削作用　(２)微刃的等高切削作用　(３)微刃的滑挤、摩擦、抛光作用　(１)微刃的微切削作用　图３-２　磨粒具有微刃性和等高性(２)微刃的等高切削作用　由于微刃是在砂轮精细修整的基础上形成的，因此分布在砂轮表层的同一深度上的微刃数量多、等高性好，从而使加工表面的残留高度极小(３)微刃的滑挤、摩擦、抛光作用　修整得到的砂轮微刃比较锐利随着磨削时间的增加而逐渐钝化，但等高性逐渐得到改善，因而切削作用减弱，滑挤、摩擦、抛光作用加强同时磨削区的高温使金属软化，钝化微刃的滑擦和挤压将工件表面凸峰辗平，降低了表面粗糙度值二、磨削用量三、精密磨削砂轮三、精密磨削砂轮精密磨削时所用砂轮的磨料以易于产生和保持微刃及其等高性为原则如磨削钢件及铸铁件，以采用刚玉磨料为宜因为刚玉磨料韧性较高，能保持微刃性和等高性砂轮的粒度有粗粒度和细粒度之分。

粗粒度砂轮经过精细修整形成微刃，以微切削作用为主；细粒度砂轮经过精细修整形成半钝态微刃，与工件表面的摩擦抛光作用比较显著，可得到质量更高的加工表面和砂轮耐用度砂轮结合剂有树脂类、金属类、陶瓷类等，以树脂类应用为广对粗粒度砂轮，可用陶瓷结合剂金属类、陶瓷类结合剂是目前超精密加工领域中研究的重要方面四、精密磨削中的砂轮修整图３-３　精密磨削时的砂轮修整四、精密磨削中的砂轮修整图３-４　金刚石修整砂轮五、超精密磨削图３-５　超精密磨削的单颗磨粒切入模型１)磨粒可以看做一具有弹性支承的和大负前角切削刃的弹性体，弹性支承为结合剂，如图３-６所示２)磨粒切削刃的切入深度由零开始逐渐增加，到达最大值后又逐渐减小，直至为零３)整个磨粒与工件的接触过程依次为弹性区、塑性区、切削区、塑性区，最后为弹性区，与切屑形状的形成一致４)在超精密磨削中，微切削作用、塑性流动、弹性破坏作用和滑擦作用依切削条件的变化而顺序出现图３-７　平面磨削时的切屑形状六、超硬磨料砂轮磨削(１)磨削用量　磨削用量如表３-４所示２)磨削液　磨削液对超硬磨料砂轮的寿命和磨削表面加工质量影响很大，如树脂结合剂超硬磨料砂轮湿磨可比干磨提高砂轮寿命４０％左右，因此一般多采用湿磨。

(１)磨削用量　磨削用量如表３-４所示(２)磨削液　磨削液对超硬磨料砂轮的寿命和磨削表面加工质量影响很大，如树脂结合剂超硬磨料砂轮湿磨可比干磨提高砂轮寿命４０％左右，因此一般多采用湿磨由于超硬磨料砂轮组织紧密、气孔少、磨削过程中易被堵塞，故要求磨削液有良好的润滑性、冷却性、清洗性和渗透性 超硬磨料砂轮磨削主要是指用金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮加工硬质合金、陶瓷、玻璃、半导体材料及石材等高硬度、高脆性材料第二节　精密研磨与抛光一、研磨加工机理二、抛光加工机理三、精密研磨、抛光的主要工艺因素四、研磨盘与抛光盘五、研磨剂与抛光剂六、非接触抛光一、研磨加工机理图３-８　研磨加工模型金属材料的研磨在加工机理上和脆性材料的研磨有很大区别研磨时，磨粒的研磨作用相当于普通切削和磨削的切削深度极小时的状态，没有裂纹的产生二、抛光加工机理图３-９　抛光加工模型三、精密研磨、抛光的主要工艺因素表３-５　精密研磨抛光的主要工艺因素三、精密研磨、抛光的主要工艺因素１)工件相对研磨盘作平面平行运动，使工件上各点具有相同或相近的研磨行程２)工件上任一点不出现运动轨迹的周期性重复３)避免曲率过大的运动转角，保证研磨运动平稳。

４)保证工件走遍整个研磨盘表面，以使研磨盘磨损均匀，进而保证工件表面的平面度５)及时变换工件的运动方向，以减小表面粗糙度值并保证表面均匀一致四、研磨盘与抛光盘１)在槽内存储多余的磨粒，以防止磨料堆积而损伤工件表面２)加工过程中作为向工件供给磨粒的通道３)作为及时排屑的通道，以防止研磨表面被划伤抛光盘平面精度及其精度保持性是实现高精度平面抛光的关键因此，抛光小面积的高精度平面工件时要使用弹性变形小，并始终能保持平面度的抛光盘五、研磨剂与抛光剂磨料按硬度可分为硬磨料和软磨料两类对于研磨用磨粒有以下基本要求：①磨粒形状、尺寸均匀一致；②磨粒能适当地破碎，以使切削刃锋利；③磨粒熔点高于工件熔点；④磨粒在研磨液中容易分散对于抛光粉用磨粒，除上述要求外，还要考虑与工件材料作用的化学活性六、非接触抛光５.切断、开槽及端面抛光图３-１０　ＥＥＭ加工的磨粒运动图３-１１　ＥＥＭ数控装置示意图１—十字弹簧　２—数控主轴箱　３—载荷支承杆４—聚氨酯球　５—工件　６—橡胶垫　７—数控工作台　８—工作台　９—悬浮液１０—容器　１１—重心１２—无级变速电动机图３-１２　浮动抛光装置示意图１—抛光液　２—抛光液槽　３—工件　４—工件夹具　５—抛光盘６—金刚石刀具的切削面　７—沟槽　８—液膜图３-１３　动压浮力抛光１—抛光液容器　２—驱动齿轮　３—保持环４—工件夹具　５—工件　６—抛光盘７—载环盘５.切断、开槽及端面抛光图３-１５　沟槽侧面的非接触抛光１—空气主轴　２—工具　３—工作液　４—工件５—微粒子　６—抛光出的镜面。