第3章精密与超精密磨料加工(教授专用)

昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20精密与超精密磨料加工主讲:王国军昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20用砂轮等磨具对黑色金属、硬脆材料进行磨削加工、研磨加工、抛光加工。软质铜、铝等有色金属一般用金刚石刀具进行超精密切削。精密和超精密磨削昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20精密和超精密磨料加工固结磨料加工固结磨具砂轮磨削油石研磨精密珩磨涂覆磨具砂带磨削砂带研抛游离磨料加工精密研磨精密抛光精密和超精密磨料加工方法分类昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20固结磨料加工：将磨料与结合剂粘结在一起，形成一定的形状和强度，再采用烧结、涂敷等方法制成砂轮、砂带等磨具。用烧结方法制成的砂轮、砂条、油石等称为固结磨具用涂覆方法制成的砂带等称为涂覆磨具主要包括：砂轮磨削、砂带磨削等昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20游离磨料加工：磨料不固定在一起，成游离状态。传统方法主要包括：研磨、抛光新方法有：磁性研磨、弹性发射加工、磨料喷射加工、磁流体抛光、液中研磨等昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20磨削加工昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20磨削加工昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20磨削加工昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20磨削机床昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20磨削机床昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20砂轮昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20内圆磨砂轮昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20砂轮磨头昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20超硬磨料砂轮平形金刚石砂轮昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20超硬磨料砂轮碗形金刚石砂轮碟形金刚石砂轮昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20涂附磨具涂覆磨具是将磨料用粘接剂均匀地涂敷在纸、布、化纤或其他复合材料等基底上的磨具。昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20磨削特点砂轮是由磨料和结合剂结合而成的特殊多刃具，砂轮表面每平方厘米上约有60～1400颗磨料，每颗磨粒相当于一个刀齿。不但可磨削铜等软材料，还可加工淬火钢、硬质合金等硬材料以及超硬材料。砂轮线速一般35m/s左右，磨削时除了对工件表面有切削作用外，还有强烈的挤压和摩擦作用，在磨削区瞬时温度高达1000℃以上。昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20磨削特点砂轮经修正，可形成极细微的刃口以切除工件表面极薄的金属层。磨削加工能获得极高的加工精度和极细的表示粗糙度，磨削通常可达到Ra1.25～0.16µm，镜面磨削粗糙度Ra0.01µm光滑表面。砂轮在磨削时，部分磨钝的磨粒在一定条件下能自动脱落或崩碎，从而使砂轮保持良好的磨削性能。昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20第一节精密磨削精密磨削是指加工精度为1~0.1μm、表面粗糙度为Ra0.2~0.025μm的磨削方法。一、精密磨削机理靠砂轮的具有微刃性和等高性的磨粒实现的。⑴微刃的微切削作用昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20⑵微刃的等高切削作用⑶微刃的滑挤、摩擦、抛光作用二、磨削用量三、精密磨削砂轮1、砂轮磨料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。昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20磨料及其选择普通磨料碳化物系碳化硼碳化硅刚玉系超硬磨料金刚石天然人造立方氮化硼昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/202、砂轮粒度粗粒度的微切削作用；细粒度的摩擦抛光作用。3、砂轮结合剂超精密加工用金属类、陶瓷类结合剂四、精密磨削中的砂轮修整昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20砂轮堵塞1、砂轮磨损的原因昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20砂轮磨耗1、砂轮磨损的原因昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20砂轮脱落1、砂轮磨损的原因昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20外形损坏1、砂轮磨损的原因昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20有单粒金刚石修整、金刚石粉末烧结型修整器修整和金刚石超声波修整等。2、精密磨削中的砂轮修整方法昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20金刚石修整砂轮时的相对位置昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20五、超精密磨削超精密磨削是指加工精度达到或高于0.1μm、表面粗糙度低于Ra0.025μm的砂轮磨削方法，适宜于对钢、铁材料及陶瓷、玻璃等硬脆材料的加工。镜面磨削是属于精密磨削和超精密磨削范畴的加工，是指加工表面粗糙度达到Ra0.02~0.01μm、表面光泽如镜的磨削方法。昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20六、超硬磨料砂轮磨削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。超硬磨料砂轮磨削的特点（教材P43）1、超硬磨料砂轮磨削工艺（1）磨削用量（2）磨削液：要求磨削液有良好的润滑性、冷却性、清洗性和渗透性。昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/202、超硬磨料砂轮修整修整是整形和修锐的总称。整形是使砂轮具有—定精度要求的几何形状；修锐是去除磨粒间的结合剂，使磨粒突出结合剂一定高度，形成良好的切削刃和足够的容屑空间。超硬磨料砂轮修整的方法：①车削法；②磨削法；③滚压挤轧法；④喷射法；⑤电加工法；⑥超声波振动修整法。昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20车削法昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20磨削法昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20软钢磨削整形法单滚轮法双滚轮法昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20滚压挤轧法昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20喷射法昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20电解修整法昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20电火花修整法昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20超声波振动修整法昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20第二节精密研磨与抛光手工研磨昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20挤压研磨昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20一、超精密研磨加工机理研磨：工件、磨料(较粗)、研具(硬质)、相对运动磨料在工件和研具之间进行转动，磨料不是固定的。由研具面支撑磨料研磨加工。昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20超精密研磨加工机理和特点研具与工件间的相对运动方向经常改变。研具的形状要复印在工件上，研具形状应尽可能理想。研磨：是产生切屑、研具磨损、磨粒破碎等综合在一起的复杂情况下进行的昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20研磨模型昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20硬脆材料的超精密研磨硬脆材料研磨时，容易产生微裂纹。研磨过程：裂纹产生、裂纹扩展、微小破碎、脱落、产生磨屑。研磨时，如何控制裂纹大小是关键。昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20硬脆材料研磨模型昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20金属材料的超精密研磨金属材料研磨时，不产生裂纹。磨料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。由于磨料处于游离状态，难以形成连续切削。通过转动和加压，磨料与工件间存在断续研磨作用。昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20二、抛光加工机理抛光：工件、磨料(较细)、抛光器(软质)、相对运动。抛光模型昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20二、抛光加工的特点工作原理与研磨类似，加工表面质量更高。磨料更细。研具为软质材料。即使抛光脆性材料也不产生裂纹。昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20三、研磨盘与抛光盘1、研磨盘2、抛光盘昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/20四、非接触抛光工件小间隙加压抛光轮悬浮液微粉(磨粒)图弹性发射加工原理1、弹性发射抛光抛光轮与工件表面形成小间隙，中间置抛光液，靠抛光轮高速回转造成磨料的“弹性发射”进行加工。工作原理机理：微切削＋被加工材料的微塑性流动作用抛光轮：由聚氨基甲酸（乙）酯制成，磨料直径0.1～0.01μm昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/202、浮动抛光昆明理工大学城市学院精密与特种加工第三章精密与超精密磨料加工2020/3/203、动压浮离抛光