精整加工——超精密加工

CompanyLogoAddYourCompanySloganPowerPoint精整加工CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering精整加工概述第十章精整加工1超精加工2珩磨加工3310.1精整加工概述10.1.1精整加工的范畴及特点1.精整加工的定义精整加工是指精加工后从工件上切除极薄的材料层，以提高工件加工精度和降低表面粗糙度的加工方法。如超精加工、珩磨加工等。光整加工CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering2.精整加工的特点切削速度远低于磨削速度。（100m/min）精整加工具有特殊运动形式。精整加工所使用的磨具不需修整。使用高品质微粒磨料制成的固结磨具油石。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering10.1.2精整加工机理精整加工是一种选择压力作用点的加工方法当工具与工件在一定宽度面上接触，施加压力后，自动地选择局部突出的地方加工，故仅切除承受压力处的材料。这种加工方法使工具与工件分别随行对方引导而同时逐步提高精度，即使工具多少存在误差，由于加工过程中工具上的误差点也被切除，提高了工具精度，故与一般强制进给的切削方法不同，可获得较高的加工精度。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering10.2超精加工（UPM）超精加工的定义和机理1超精加工的工艺参数2超精加工的过程3超精加工的特点4外轮磨加工5CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering1、超精加工的定义超精加工是一种固结磨粒压力进给的精整加工方法。它将微细磨粒和低强度结合利制成的油石加压在待加工表面上，并作短行程往复振动，在油石与工件的接触表面上，加注大量适当粘度的油液，油石相对工件作低速圆周运动。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering超精加工的机理外圆超精加工：在充分的冷却润滑条件下，安装在振动头上的细粒度油石以力p（一般取0.05～0.3MPa）与工件接触，并作振幅为A（一般取1～6mm）、频率为f（一般取5～50Hz）的纵向振动;工件作转速为nw的旋转运动(圆周速度vw一般不超过700m/min，最高可达1000m/min)。因此，油石上的磨粒相对于工件表面的综合运动轨迹为一正弦曲线，这有利于磨粒保持锋利的切削刃和有效地消除工件表面的形状误差。如工件表面比油石长，则油石或工件还应有速度为vf的纵向进给运动CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering超精加工时工件旋转，超精加工头带着油石相对于工件表面作轴向低频振动。这种复合运动在工件表面上留下的磨痕为交叉网纹，磨粒在工件表面上的轨迹见下图。油石的往复振动由电动机带动的偏心机构驱动。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering油石振动的往复速度与工件的回转线速度合成的切削速度v为：22wavvv/1000cos/1000wvav22max()()/1000wwvDnAfCollegeOfMechanicalAndVehicleEngineeringcosarctanarctanamaxarctanwwAfDn式中vw——工件回转线速度（m/min）；va——油石往复运动速度（m/min）；vmax——最大切削速度（m/min）；φ——偏心销中心绕偏心盘回转中心的转角（º）；Dw——工件直径（mm）；nw——工件转速（r/min）；A——油石双振幅（mm）；f——油石振动频率（次/min）；θmax——最大切削角（º）。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering2、超精加工的工艺参数工艺参数1.最大切削角2.油石的振动频率及振幅3.工件的圆周线速度4.油石的压强5.纵向进给量6.切削液1.最大切削角（刀具和工件所形成的夹角）切削角θ与油石压力一起影响超精加工的状态。如图，在一定的压力下，θ小，油石处于堵塞状态，只能作镜面加工；θ大，油石磨粒处于脱落状态，能实现切削加工。油石的切削作用越强，生产率越高，但表面粗糙度越高。因此粗超精加工时θmax可选大一些，一般取30~45º；精超精加工时，一般取10~20ºCollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering2.油石的振动频率及振幅振动频率f越高，切削作用越强，因而加工效率越高。但f受到超精头和工艺系统刚度的限制，频率过高可能使工件表面出现振纹，使表面粗糙度升高。一般粗超精加工f取1500~2000次/min，精超精加工f取500~1500次/min。振幅A越大切削作用越强，但表面粗糙度值越高。粗超精加工选3~5mm；精超精加工选1~3mm。3.工件的圆周线速度工件的圆周线速度越高，最大切削角越小，磨粒的切削作用弱，加工效率低，表面粗糙度值低。但如果圆周线速度越高，则会引起工艺系统振动，使表面粗糙度升高。一般取6~30m/min。4.油石的压强油石的压强越强，切削作用越强，加工效率越高。但压强过大会划伤表面；压强过小油石的自励性减小，切削作用差，加工效率低，磨粒易钝化。一般取0.098~0.2MPa。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering5.纵向进给量纵向进给量越大加工效率越高，但表面粗糙度升高。6.切削液切削液的作用是冲洗切屑和脱落的磨粒，并在油石与工件之间形成油膜，以自动控制切削过程。要求润滑性好，无分解腐蚀作用。一般采用配比为80%煤油与20%锭子油的混合液。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering3、超精加工过程超精加工过程可分4个阶段(1)开始时油石磨掉粗糙凸峰的强烈切削阶段；(2)工件粗糙层被磨除后的正常切削阶段；(3)磨粒变钝,其作用是由切削过渡到摩擦抛光的微弱切削阶段；(4)油石和工件已很光滑，接触面积大大增加，因而压强下降，磨粒已不能穿破油膜与工件接触，于是进入停止切削阶段。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering4、超精加工的特点及应用超精加工的特点(1)工件使用寿命提高5倍左右。(2)装配后可减小运转噪声8—10dB，运转平稳。(3)超精加工的余量比磨削余量减小一个数量级，实际上只有几个微米。(4)超精加工表面为交叉网纹，容易存油，磨削时不易出现磨损、发热和烧研现象。(5)超精加工具有较复杂的轨迹，而且能由切削作用过渡到研磨，可较快地降低表面粗糙度。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering超精加工的应用(1)汽车和内燃机零件、轴承、精密量具等小粗糙度表面；(2)适于加工曲轴﹑轧辊﹑轴承环和各种精密零件的外圆﹑内圆﹑平面﹑沟道表面和球面等。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering5、轮式超精磨轮式超精磨是用细粒度的固结磨粒在浮动状态下进行低速磨削的精整加工方法。主要用于精整加工尺寸较大的精密零件的内外圆表面。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering轮式超精磨原理和磨削运动工件在顶尖间以转速nw旋转，两磨轮在工件两侧弹簧力作用下压向工件，磨轮轴线与工件轴线夹角a。当工件转动时，由摩擦力带动磨轮以转速n0旋转，同时磨轮还沿工件轴向以速度vf做进给运动，由此组成磨削运动。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering轮式超精磨与超精加工相同点：两者均用细粒度磨具在浮动状态下进行低速的固结磨粒压力进给加工，能提高工件的表面质量，获得有利贮存润滑油的交叉网纹轨迹，改善工件表面的物理力学性能。不同点：前者在工件旋转时，磨具做全程单向进给运动，后者磨具作往复运动；前者对工件前工序要求不高，能修整工件的锥度，后者却对工件前工序有一定要求，能修整工件的波纹度。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering10.3珩磨加工（honing）珩磨工艺特征1珩磨设备简介2珩磨头的构造3珩磨油石4珩磨常见问题及解决办法5CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering一.珩磨工艺特征珩磨加工是利用可缩涨的磨头，使珩磨条压向工作表面，以产生一定的接触面积和相应的压力，在适当的珩磨液作用下，珩磨条对被加工表面做旋转和往复进给的相对综合运动，从而达到改善表面质量、改善表面应力状态和提高被加工零件精度的目的，是一种多刃切削的精加工方法。珩磨一般指的是珩磨内圆柱表面。1、珩磨定义CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering2、珩磨加工原理珩磨是利用带有磨条（油石）的珩磨头对孔进行精整、光整加工的方法。珩磨时，工件固定不动，珩磨头由机床主轴带动旋转并作往复直线运动。在相对运动过程中，磨条以一定压力作用于工件表面，对孔进行低速磨削和摩擦抛光。其切削轨迹是螺旋形交叉的网纹。一.珩磨工艺特征CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering（1）脱落切削阶段（2）破碎切削阶段（3）堵塞切削阶段（1）脱落切削阶段（2）破碎切削阶段（1）定压进给珩磨（2）定量进给珩磨（3）不进给珩磨定压进给珩磨定量进给珩磨定压—定量进给珩磨3、珩磨切削过程的分类一.珩磨工艺特征CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering珩磨用量这些珩磨用量，对珩磨生产率和表面光洁度有较大影响的因素切削速度网文交叉角油石工作压力扩张进给速度加工余量越程量4、珩磨用量一.珩磨工艺特征CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering5、珩磨加工的特点一.珩磨工艺特征表面质量好与一般切削加工相比加工精度高珩磨加工优点加工范围广CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering生产率高对机床精度要求低切削余量少图1立式珩磨机床二.珩磨设备简介CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering图2卧式珩磨机床二.珩磨设备简介CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering二.珩磨设备简介珩磨机床立式珩磨机床卧式珩磨机床特点——珩磨头自由悬挂在机床主轴上；珩磨头对机床主轴各方面压力均匀。适用范围——气缸孔、套孔、液压缸孔和其它精密通孔和不通孔特点——在珩磨过程中，珩磨头容易紧压下侧，使珩磨出来的零件孔一边超差。适用范围——珩磨长孔，如等径管子、炮膛等。1、珩磨机床CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering珩磨机床的特征：(1)机床主轴的旋转运动由电动机通过变速箱来带动；(2)主轴的往复运动由液压控制；(3)珩磨头与主轴的联结，多采用球头铰接；(4)珩磨油石的缩涨也为液压控制；所以珩磨机工作时均匀而平稳，没有震动，生产率高，珩磨出来的零件质量好而稳定。二.珩磨设备简介CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering表1几种珩磨机的主要工艺性能二.珩磨设备简介CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering三.珩磨头的构造1.珩磨头必须具备的基本条件：（1）油石能在径向均匀地涨缩，对加工表面的压力能调整并保持在一定的调节范围；（2）油石座具有一定的刚度，当被加工孔的形状使油石的压力增加时，油石在半径方向不致发生位移和歪斜；（3）珩磨到最后尺寸时，油石能迅速缩回，以便珩磨头从孔内退出。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering2.珩磨头的结构形