第三章特种加工磨料加工

2019/12/191第三章精密与超精密磨料加工2019/12/192普通陶瓷砂轮照片2019/12/193日本丰田工机公司的外圆磨床2019/12/194CBN砂轮磨削凸轮轴固结磨料加工2019/12/197砂轮磨削实例2019/12/1911超硬磨具--结构磨料层、过渡层、基体2019/12/1912涂覆磨具（砂带）制造过程砂带磨床研磨加工（游离磨加工）2019/12/1915普通机械抛光第一节、精密磨削一、精密磨削的机理（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2019/12/1917--普通磨料砂轮修整后的特点磨粒具有：微刃性和等高性普通磨削精密磨削二、磨削用量砂轮磨粒材料粒度号结合剂组织硬度被加工材料白刚玉(WA)淬火钢铸铁铬刚玉(PA)粽刚玉(A)工具钢绿碳化硅(GC)粗60#--80#细240#--W7树脂陶瓷橡胶密分布均匀气孔率小中软软有色金属三、精密磨削砂轮1、砂轮磨料保持微刃及等高性原则(刚玉---韧性好,保持微刃\等高性好,用于磨削黑色金属;碳化硅---韧性差,易裂纹,用于磨削有色金属2、砂轮粒度3、砂轮结合剂(有树脂类、金属类和陶瓷类等，以树脂类应用广)2019/12/1921四、精密磨削中砂轮的修整有单颗粒金刚石修整、金刚石粉末烧结型修整器修整和金刚石超声波修整修整导程10—15mm,深度0.05mm2019/12/1922砂轮的修整方法五、超精密磨削定义:加工精度达到或高于0.1um,表面粗糙度低于Ra0.025的砂轮磨削方法。适合于加工：钢、铁、陶瓷、玻璃等镜面磨削：表面粗糙度低于Ra0.02-0.01um、表面光泽如镜的磨削方法影响因素：超精密磨削机理、加工材料、砂轮及其修整、超精密磨床、工件的定位夹紧、检测、误差补偿、环境、操作水平1）磨粒可以看作一弹性体2）磨粒切削刃的切削深度0—增加---减小3）接触过程为：弹性区-塑性区-切削区-塑性区--弹性区4）微切削作用、塑性流动、弹性破坏、滑擦作用依切削条件变化而顺序出现。1、超精密磨削机理2、超精密磨削工艺砂轮线速度：1860m/min,工件速度：4-10m/min,工作台纵向进给速度：50-100mm/min,磨削深度：0.5-1um磨削进给次数：2-4次；无火花磨削次数3-5次磨削余量2-5um机床、被加工材料、砂轮、平衡、修整等六、超硬磨料砂轮磨削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、半导体材料等特点：1）磨削能力强、耐磨性好、易于控制加工尺寸实现加工自动化。2）磨削力小、温度低，加工表面质量好3）效率高。4）加工成本低。使用寿命长1、超硬磨料砂轮磨削工艺(1)磨削用量砂轮速度：12-30m/s,磨削深度0.002-0.02mm工件速度：10-20m/min,纵向进给速度：0.45-1.5m/min,（2）磨削液乳化液、无机盐水溶液2019/12/19282、超硬磨料砂轮的修整--车削法--磨削法--滚压挤轧法--喷射法：分为气压喷射法、液压喷射法两种。◆主要用于修锐，效果较好。--电加工法--超声波振动2019/12/1929超硬磨料砂轮的修整◆电解修锐法通过电化学腐蚀，去除金属结合剂，可用于在线修锐，不能整形。--电加工法：仅适用于金属结合剂的超硬砂轮。2019/12/1930超硬磨料砂轮的修整--超声波振动法：主要用于修锐，效果较好。2019/12/1931第二节、精密研磨与抛光--精密研磨属于游离磨料切削加工,是在刚性研具上注入磨料,在一定压力下,研具与工件相对运动,借助磨料的微切削运动,除去微量的工件材料磨料为粒径1μm左右的刚玉或碳化硅微粉，不允许存在大颗粒。--研磨过程中微粉具有自身转动；与研磨盘之间的支承、滑动；与工件之间的支承、滑动、切削研磨盘多为铸铁材料。一、研磨加工机理2019/12/19321、硬脆材料：由于受到磨料微粉的挤压作用，工件接触区存在着较大压应力。当微粉改变其位置，原压应力区内的应力释放，并新产生一个拉应力区。由于硬脆材料的抗拉强度远小于抗压强度，在拉应力的作用下，材料发生局部微观破裂，形成微观裂纹和碎屑。2、塑性材料：金属材料具有良好的塑性，研磨过程中，磨料微粉对工件施加微量、不连续的切削，工件表面不产生微观裂纹。2019/12/1935二、抛光加工机理抛光的特点--游离磨料加工。--磨料为粒径1μm以细的刚玉或碳化硅微粉，不允许存在大颗粒。--抛光器由软质材料制成（沥青、石蜡、树脂、人造革等）--抛光过程中微粉受到抛光器的夹持，没有自身转动；抛光器施加的作用力极小。--不产生微裂纹。抛光加工三、精密研磨、抛光的主要工艺因素研磨运动轨迹要求：1）工件相对研磨盘作平面平行运动，使各点具有相同、相近研磨行程。2）任一点不出现运动轨迹周期性重复3）避免曲率过大的转角4）保证工件走遍整个研磨盘表面5）及时变换工件运动方向2019/12/1939研磨机及其行星运动研具图2.34轴承孔研磨0.004图2.5轴承套的技术要求图2.6轴承套检测方法研磨实例：IntroductionFigure1showstheschematicofaworkpiecetobemachined.Twoworkpiecesshapedringareusedtoregulatetheclearanceandrigidityofapairofangle-contactbearingsinprecisespindlesystem.Thereisdifferenceinaxisdirectiondimensionbetweeninnerandouterrings.Becausethedifferenceismuchlessthatitisverydifficultlytocontrolandmachineit.Theseringsaremuchpreciseinsize,shapeandrelativelocationaccuracy,andlowinroughness,soitisverydifficulttocontrolandensuretheiraccuracyatlastproducer.Twomethodsareoftenadaptedtomachinethefaces:Oneistogrindthefacesbygrindingmachine,whichishighinefficiencybutlowinaccuracyfortheweakerrigidityofworkpiece.AnothermethodthatiswidelyadaptedbyfactoriesistoL0.0020.0020.003AAFig.1TheworkpieceTheDevelopmentofDouble-SideLappingMachineToolHouzhijianSchoolofMechanicalEngineering,JinanUniversity,ShandongJinan250022CylinderToplappingplateSupporterplateBottomlappingplateFig.3ThelappingmachineCylinderPlatespringTopspindleShaftFig.4TheschematicoftoplappingplateBottomlappingplateSupporterBottomspindleCentershaftFig.5Theschematicofbottomlappingplate四、研磨盘与抛光盘1、研磨盘较高的几何精度要求组织均匀致密、无杂质材料：铸铁、黄铜、玻璃表面开槽固着磨料研磨盘2、抛光盘特种玻璃或平面金属盘上涂上一层弹性材料或软金属材料2019/12/1947单晶硅研磨设备六、非接触抛光1、弹性发射加工工件与抛光盘互不接触，依靠抛光剂冲击表面，去除量几到几十个原子级2、浮动抛光3、动压浮离抛光4、非接触化学抛光2019/12/19525、切断、开槽及端面抛光