精密磨削和超精密磨削(精密加工讲义ppt课件

1、3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 精细磨削精细磨削3.3 3.3 超硬磨料砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削3.4 3.4 超精细磨削超精细磨削3.5 3.5 精细和超精细砂带磨削精细和超精细砂带磨削第第3 3章章 精细磨削和超精细磨削精细磨削和超精细磨削第第1 1节节 概述概述金刚石刀具主要是对铝、铜及其合金等金刚石刀具主要是对铝、铜及其合金等资料进展超精细切削，而对于黑色金属、资料进展超精细切削，而对于黑色金属、硬脆资料的精细与超精细加工，那么主硬脆资料的精细与超精细加工，那么主要是运用精细和超精细磨料加工。要是运用精细和超精细磨料加工。所谓精细和超精细磨料加工，就是利用所谓精细和超精细磨料加

2、工，就是利用细粒度的磨粒和微粉对黑色金属、硬脆细粒度的磨粒和微粉对黑色金属、硬脆资料等进展加工，以得到高加工精度和资料等进展加工，以得到高加工精度和低外表粗糙度值。低外表粗糙度值。第第1 1节节 概述概述一、精细和超精细磨料加工方法分类一、精细和超精细磨料加工方法分类第第1 1节节 概述概述一、精细和超精细加工磨料分类一、精细和超精细加工磨料分类固结磨料加工固结磨料加工将磨料或微粉与结合剂粘合将磨料或微粉与结合剂粘合在一同，构成一定的外形并在一同，构成一定的外形并具有一定强度，再采用烧结、具有一定强度，再采用烧结、粘接、涂敷等方法构成粘接、涂敷等方法构成砂轮、砂条、油石、砂砂轮、砂条、油石、砂

3、带等磨具。带等磨具。精细和超精细砂轮磨削精细和超精细砂轮磨削精细砂轮磨削：砂轮的粒度精细砂轮磨削：砂轮的粒度60608080，加工精度加工精度1m1m，Ra0.025mRa0.025m；超精细砂轮磨削：砂轮的粒度超精细砂轮磨削：砂轮的粒度W40W40W50W50，得加工精度得加工精度0.1m0.1m， Ra0.025 Ra0.0250.008m0.008m。精细和超精细砂带磨削精细和超精细砂带磨削精细砂带磨削：砂带粒度精细砂带磨削：砂带粒度W63W63W28W28，加，加工精度工精度1m1m，Ra0.025;Ra0.025;超精细砂带磨削：砂带粒度超精细砂带磨削：砂带粒度W28W28W3W3，

4、加，加工精度工精度0.1m0.1m，Ra0.025Ra0.0250.008m0.008m。砂轮粒度砂轮粒度第第1 1节节 概述概述一、精细和超精细加工分类一、精细和超精细加工分类游离磨料加工游离磨料加工磨料或微粉不是固结在一同，磨料或微粉不是固结在一同，而是成游离形状。而是成游离形状。传统方法：研磨和抛光传统方法：研磨和抛光新方法：磁性研磨、弹性发射新方法：磁性研磨、弹性发射加工、液体动力抛光、液中研加工、液体动力抛光、液中研抛、磁流体抛光、挤压研抛、抛、磁流体抛光、挤压研抛、放射加工等。放射加工等。第第1 1节节 概述概述二、精细和超精细砂轮磨料磨具二、精细和超精细砂轮磨料磨具磨料及其选择磨

5、料及其选择第第1 1节节 概述概述二、精细和超精细砂轮磨料磨具二、精细和超精细砂轮磨料磨具磨料粒度及其选择磨料粒度及其选择多项选择用多项选择用180180240240普通普通磨料、磨料、170/200170/200325/400325/400超硬磨料的磨粒和各种超硬磨料的磨粒和各种粒度的微粉。粒度的微粉。结合剂及其选择结合剂及其选择将磨料粘合在一同，构成一定的外形，并将磨料粘合在一同，构成一定的外形，并有一定的强度。有一定的强度。树脂结合剂、陶瓷结合剂和金属结合剂树脂结合剂、陶瓷结合剂和金属结合剂组织和浓度及其选择组织和浓度及其选择普通磨具中磨料的含量用组织表示，超硬磨具中磨料的普通磨具中磨料

6、的含量用组织表示，超硬磨具中磨料的含量用浓度表示。成形磨削、沟槽磨削、宽接触面平面含量用浓度表示。成形磨削、沟槽磨削、宽接触面平面磨削选用高质量浓度；半精磨、精磨选用细粒度、中质磨削选用高质量浓度；半精磨、精磨选用细粒度、中质量浓度；高精度、低外表粗糙度值的精细磨削和超精细量浓度；高精度、低外表粗糙度值的精细磨削和超精细磨削选用细粒度、低质量浓度。磨削选用细粒度、低质量浓度。第第1 1节节 概述概述二、精细和超精细砂轮磨料磨具二、精细和超精细砂轮磨料磨具硬度及其选择硬度及其选择普通磨具硬度低表示磨粒易零落。普通磨具硬度低表示磨粒易零落。超硬磨具无硬度项目的。超硬磨具无硬度项目的。磨具的强度磨具

7、的强度高速回转时，抵抗因离心力的作用而本高速回转时，抵抗因离心力的作用而本身破碎的才干。身破碎的才干。磨具的外形和尺寸及其基体资料磨具的外形和尺寸及其基体资料根据机床规格和加工情况选择磨具根据机床规格和加工情况选择磨具的外形和尺寸。的外形和尺寸。基体资料与结合剂有关，金属结合基体资料与结合剂有关，金属结合剂磨具多采用铁或铜合金；树脂结剂磨具多采用铁或铜合金；树脂结合剂磨具采用铝及合金或电木；陶合剂磨具采用铝及合金或电木；陶瓷结合剂磨具多采用陶瓷。瓷结合剂磨具多采用陶瓷。第第1 1节节 概述概述三、精细和超精细涂覆磨具三、精细和超精细涂覆磨具涂覆磨具分类涂覆磨具分类第第1 1节节 概述概述三、精

8、细和超精细涂覆磨具三、精细和超精细涂覆磨具第第1 1节节 概述概述三、精细和超精细涂覆磨具三、精细和超精细涂覆磨具涂覆磨料及粒度涂覆磨料及粒度棕刚玉、白刚玉、铬刚玉、锆棕刚玉、白刚玉、铬刚玉、锆刚玉、黑色碳化硅、绿色碳化硅、刚玉、黑色碳化硅、绿色碳化硅、氧化铁、人造金刚石等。氧化铁、人造金刚石等。涂覆磨料的粒度无论磨粒还是涂覆磨料的粒度无论磨粒还是微粉，都用微粉，都用P P字粒度号表示。字粒度号表示。粘接剂粘接剂又称胶，作用是将砂粒结实地粘接在基底上。又称胶，作用是将砂粒结实地粘接在基底上。动物胶：皮胶、明胶、骨胶等。用于轻切削的干磨动物胶：皮胶、明胶、骨胶等。用于轻切削的干磨和油磨。溶于水和

9、油磨。溶于水树脂：醇酸树脂、胺基树脂、尿醛树脂、酚醛树脂树脂：醇酸树脂、胺基树脂、尿醛树脂、酚醛树脂等。用于难磨资料或复杂形面的磨削或抛光。易等。用于难磨资料或复杂形面的磨削或抛光。易溶于有机溶剂溶于有机溶剂高分子化合物：聚醋酸乙稀酯。用于精细磨削。高分子化合物：聚醋酸乙稀酯。用于精细磨削。粘接性能好、耐湿、有弹性，本钱高粘接性能好、耐湿、有弹性，本钱高第第1 1节节 概述概述三、精细和超精细涂覆磨具三、精细和超精细涂覆磨具涂覆方法涂覆方法重力落砂法重力落砂法涂覆法涂覆法静电植砂法静电植砂法普通砂纸、纱普通砂纸、纱布均用此法布均用此法普通塑料膜资料的基底普通塑料膜资料的基底砂带都用此法。精细和

10、砂带都用此法。精细和超精细加工中所用的涂超精细加工中所用的涂覆磨具多用涂覆法制造。覆磨具多用涂覆法制造。沙粒尖端朝上，砂带切沙粒尖端朝上，砂带切削性强，等高性好，加削性强，等高性好，加工质量好。工质量好。第第2 2节节 精细磨削精细磨削一、精细磨削机理一、精细磨削机理精细磨削主要靠砂轮的精细修整，使磨粒具有微刃性和等高性，磨削后，精细磨削主要靠砂轮的精细修整，使磨粒具有微刃性和等高性，磨削后，被加工外表留下大量极微细的磨削痕迹，残留高度极小，加上无火花磨被加工外表留下大量极微细的磨削痕迹，残留高度极小，加上无火花磨削阶段的作用，获得高精度和小外表粗糙度外表。磨削机理归纳为如下几点：削阶段的作用

11、，获得高精度和小外表粗糙度外表。磨削机理归纳为如下几点：1. 微刃的微切削作用微刃的微切削作用用较小的修整速度和修整深度精细修整砂轮，使磨粒微细破碎而产生微刃用较小的修整速度和修整深度精细修整砂轮，使磨粒微细破碎而产生微刃2. 微刃的等高切削作用微刃的等高切削作用分布在砂轮表层的同一深度上的微刃数量多、等高性好，使加工外表的残分布在砂轮表层的同一深度上的微刃数量多、等高性好，使加工外表的残留高度极小。留高度极小。3. 微刃的滑挤、摩擦、抛光作用微刃的滑挤、摩擦、抛光作用锋利的微刃随时间钝化，等高性得到改善。磨削区的高温使金属软化，锋利的微刃随时间钝化，等高性得到改善。磨削区的高温使金属软化，钝

12、化微刃的滑擦和挤压将工件外表凸峰辗平，外表粗糙度数值减小。钝化微刃的滑擦和挤压将工件外表凸峰辗平，外表粗糙度数值减小。第第2 2节节 精细磨削精细磨削二、精细磨削砂轮选择二、精细磨削砂轮选择 精细磨削时所用砂轮的选择以易产生和坚持微刃及精细磨削时所用砂轮的选择以易产生和坚持微刃及其等高性为原那么。其等高性为原那么。 磨削钢件及铸铁件时，采用刚玉磨料韧性较高、能磨削钢件及铸铁件时，采用刚玉磨料韧性较高、能坚持微刃性和等高性较好，单晶刚玉最好，白刚玉、坚持微刃性和等高性较好，单晶刚玉最好，白刚玉、铬刚玉运用最普遍。碳化硅磨料韧性差，颗粒呈针片状，铬刚玉运用最普遍。碳化硅磨料韧性差，颗粒呈针片状，修

13、整时难以构成等高性好的微刃，磨削时，微刃易产生修整时难以构成等高性好的微刃，磨削时，微刃易产生微细破裂，不易坚持微刃性和等高性。微细破裂，不易坚持微刃性和等高性。第第2 2节节 精细磨削精细磨削二、精细磨削砂轮选择二、精细磨削砂轮选择 砂轮的粒度可选择粗粒度和细粒度两类。粗粒度经过精细修砂轮的粒度可选择粗粒度和细粒度两类。粗粒度经过精细修整，微刃切削作用是主要的；细粒度经过精细修整，半钝态微刃整，微刃切削作用是主要的；细粒度经过精细修整，半钝态微刃在适当压力下与工件外表的摩擦抛光作用比较显著，可以得到质在适当压力下与工件外表的摩擦抛光作用比较显著，可以得到质量更高的加工外表和砂轮运用寿命。量更

14、高的加工外表和砂轮运用寿命。 结合剂选择树脂类较好，参与石墨填料可加强摩擦抛光作用。结合剂选择树脂类较好，参与石墨填料可加强摩擦抛光作用。对粗粒度砂轮也可用陶瓷结合剂，加工效果也不错。对粗粒度砂轮也可用陶瓷结合剂，加工效果也不错。第第2 2节节 精细磨削精细磨削三、精细磨削时的砂轮修整三、精细磨削时的砂轮修整砂轮修整是精细磨削的关键，有单粒金刚石修整、砂轮修整是精细磨削的关键，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金刚石粉末烧结型修整器修整和金刚石超声波修整等。整等。砂轮的修整用量有修整速度、修整深度、修整次砂轮的修整用量有修整速度、修整深度、修整次数和光修次数。修整速度

15、越小工件外表粗糙度数和光修次数。修整速度越小工件外表粗糙度值越小，但太小工件易烧伤，普通为值越小，但太小工件易烧伤，普通为1015mm/min，修整深度为，修整深度为2.5m/单行程，精修次单行程，精修次数数23次，光修次数次，光修次数1次单行程光修是无修整次单行程光修是无修整深度修整，是为了去除砂轮外表个别突出微刃。深度修整，是为了去除砂轮外表个别突出微刃。修整器低于砂轮中心修整器低于砂轮中心0.5-1.5mm0.5-1.5mm，向上倾，向上倾斜斜1010-15-15此时此时金刚石受力小，运用金刚石受力小，运用寿命长寿命长第第2 2节节 精细磨削精细磨削四、精细磨床四、精细磨床 精细磨削要在

16、精细磨床上进展。精细磨床应满足精细磨削要在精细磨床上进展。精细磨床应满足的要求：的要求： 1、高几何精度：主要有砂轮主轴回转精度和导轨、高几何精度：主要有砂轮主轴回转精度和导轨平直度，以保证工件的几何外形精度要求，主轴轴平直度，以保证工件的几何外形精度要求，主轴轴承普通采用动压和动静压组合轴承。承普通采用动压和动静压组合轴承。 2、低速进给运动的稳定性：要求无爬行和冲击景、低速进给运动的稳定性：要求无爬行和冲击景象，能平稳任务。特殊设计液压系统，采取排除空象，能平稳任务。特殊设计液压系统，采取排除空气、低流量节流阀、任务台导轨压力光滑。气、低流量节流阀、任务台导轨压力光滑。第第2 2节节 精细

17、磨削精细磨削四、精细磨床四、精细磨床 精细磨削要在精细磨床上进展。精细磨床应满足精细磨削要在精细磨床上进展。精细磨床应满足的要求：的要求： 3、减少振动、减少振动 1电动机的转子应进展动平衡，电动机与砂轮架电动机的转子应进展动平衡，电动机与砂轮架之间进展隔振；之间进展隔振； 2砂轮要进展动平衡；砂轮要进展动平衡； 3精细磨床最好安装在防振地基上。精细磨床最好安装在防振地基上。第第2 2节节 精细磨削精细磨削五、精细磨削用量五、精细磨削用量砂轮速度砂轮速度普通在普通在151530m/s30m/s，速度提高，速度提高，切削作用加强，对粗糙度不利。切削作用加强，对粗糙度不利。普通在普通在6 612m

18、/min12m/min。速度较高，易产生振动；。速度较高，易产生振动；较低易产生烧伤和螺旋形等缺陷。较低易产生烧伤和螺旋形等缺陷。任务速度任务速度工件纵向进给量工件纵向进给量普通为普通为5050100mm/min100mm/min或或0.06-0.5mm/r0.06-0.5mm/r。不易过大，。不易过大，过大会产生烧伤、螺旋形、多角形等缺陷。过大会产生烧伤、螺旋形、多角形等缺陷。第第2 2节节 精细磨削精细磨削五、精细磨削用量五、精细磨削用量横向进给量吃刀量横向进给量吃刀量普通取普通取0.60.62.5m/2.5m/单行程，不能超越微刃高单行程，不能超越微刃高度。度。横向进给次数横向进给次数由

19、于磨削余量为由于磨削余量为2-5m2-5m，单行程次数普通约单行程次数普通约2 23 3次次光磨无火花磨削光磨无火花磨削粗粒度砂轮精细修整后，光磨次数采用粗粒度砂轮精细修整后，光磨次数采用5 58 8次；细粒次；细粒度砂轮精细修整后，光磨次数采用度砂轮精细修整后，光磨次数采用10102525次。次。第第3 3节节 超硬磨料砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削一、超硬磨料砂轮磨削特点一、超硬磨料砂轮磨削特点可用来加工各种高硬度、高脆性金属资料和非金属资料。可用来加工各种高硬度、高脆性金属资料和非金属资料。如硬质合金、陶瓷、玻璃、半导体、石材等。立方氮化硼如硬质合金、陶瓷、玻璃、半导体、石材等。立方氮化硼砂轮

20、磨削时，热稳定性好，化学惰性强，不易与铁素元素产砂轮磨削时，热稳定性好，化学惰性强，不易与铁素元素产生亲和作用和化学反响，加工黑色金属时，有较高的耐磨性。生亲和作用和化学反响，加工黑色金属时，有较高的耐磨性。磨削才干强，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工尺寸及磨削才干强，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工尺寸及实现加工自动化。实现加工自动化。磨削力小，磨削温度低，加工外表质量好，无烧伤、裂纹磨削力小，磨削温度低，加工外表质量好，无烧伤、裂纹和组织变化。和组织变化。磨削效率高。磨削效率高。综合本钱低。综合本钱低。整形整形对砂轮进展微量切削，使砂对砂轮进展微量切削，使砂轮到达所要求的几何外形精轮到达所

21、要求的几何外形精度，并使磨料尖端细微破碎，度，并使磨料尖端细微破碎，构成锋利的磨削刃。构成锋利的磨削刃。修锐修锐去除磨粒间的结合剂，使磨粒间去除磨粒间的结合剂，使磨粒间有一定的容屑空间，并使磨刃突有一定的容屑空间，并使磨刃突出于结合剂之外普通是磨粒尺出于结合剂之外普通是磨粒尺寸的寸的1/3左右，构成切削刃。左右，构成切削刃。第第3 3节节 超硬磨料砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削二、超硬磨料砂轮修整修整过程二、超硬磨料砂轮修整修整过程第第3 3节节 超硬磨料砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削二、超硬磨料砂轮修整修整方法二、超硬磨料砂轮修整修整方法车削法车削法用单点、聚晶金刚石笔，修整片等车削金刚石砂轮用单点、聚

22、晶金刚石笔，修整片等车削金刚石砂轮到达修整目的。修整精度和效率高，但切削才干差。到达修整目的。修整精度和效率高，但切削才干差。磨削法磨削法用普通磨料砂轮或砂块与超硬磨料砂轮对磨进展修整，用普通磨料砂轮或砂块与超硬磨料砂轮对磨进展修整，普通磨料磨粒被破碎，切削超硬磨料砂轮上的树脂、陶普通磨料磨粒被破碎，切削超硬磨料砂轮上的树脂、陶瓷、金属结合剂，致使超硬磨粒就会零落。目前最为广瓷、金属结合剂，致使超硬磨粒就会零落。目前最为广泛采用的修整法。泛采用的修整法。第第3 3节节 超硬磨料砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削二、超硬磨料砂轮修整修整方法二、超硬磨料砂轮修整修整方法软钢磨削整形法软钢磨削整形法单滚轮法单

23、滚轮法双滚轮法双滚轮法用长切屑刮出结合剂。用长切屑刮出结合剂。效率低，质量不稳。效率低，质量不稳。第第3 3节节 超硬磨料砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削二、超硬磨料砂轮修整修整方法二、超硬磨料砂轮修整修整方法滚压挤轧法滚压挤轧法用碳化硅、刚玉、硬质合金或钢铁等制成修整轮，用碳化硅、刚玉、硬质合金或钢铁等制成修整轮，与超硬磨料砂轮在一定压力下进展自在对滚，使与超硬磨料砂轮在一定压力下进展自在对滚，使结合剂破裂构成容屑空间，并使超硬磨粒外表崩结合剂破裂构成容屑空间，并使超硬磨粒外表崩碎构成微刃。参与碳化硅、刚玉等游离磨料，依碎构成微刃。参与碳化硅、刚玉等游离磨料，依托游离磨料挤轧作用进展修锐。托游离磨料

24、挤轧作用进展修锐。1 1振动机；振动机；2 2气气源；源；3 3紧缩空气；紧缩空气；4 4流量调整阀；流量调整阀；5 5磨料或玻璃球；磨料或玻璃球；6 6筛网；筛网；7 7电磁电磁阀；阀；8 8高压空气高压空气及磨料；及磨料；9 9喷嘴；喷嘴；1010磨料或玻璃磨料或玻璃球；球；1111修整轮；修整轮；1212超硬磨料砂超硬磨料砂轮轮第第3 3节节 超硬磨料砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削二、超硬磨料砂轮修整二、超硬磨料砂轮修整放射放射法法修锐效果好修锐效果好第第3 3节节 超硬磨料砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削二、超硬磨料砂轮修整二、超硬磨料砂轮修整电加工法电加工法电解修锐法电解修锐法利用电化学腐蚀作利用

25、电化学腐蚀作用蚀除金属结合剂，用蚀除金属结合剂，可方便实如今线修可方便实如今线修锐。锐。多用于金属结合剂多用于金属结合剂砂轮的修锐，非金砂轮的修锐，非金属结合剂砂轮无效。属结合剂砂轮无效。不能用于整形，不能用于整形，电刷易损电刷易损第第3 3节节 超硬磨料砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削二、超硬磨料砂轮修整二、超硬磨料砂轮修整电火花修整法电火花修整法电火花放电加工，电火花放电加工，适用于各种金属适用于各种金属结合剂砂轮。假结合剂砂轮。假设在结合剂中参设在结合剂中参与石墨粉，可用与石墨粉，可用于树脂、陶瓷结于树脂、陶瓷结合剂砂轮。既可合剂砂轮。既可整形，又可修锐。整形，又可修锐。第第3 3节节 超硬磨料

26、砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削二、超硬磨料砂轮修整二、超硬磨料砂轮修整超声波振动修整法超声波振动修整法用受激振动的用受激振动的簧片或超声波簧片或超声波振动头驱动的振动头驱动的幅板作为修整幅板作为修整器，并在砂轮器，并在砂轮和修整器间放和修整器间放入游离磨料撞入游离磨料撞击砂轮的结合击砂轮的结合剂，使超硬磨剂，使超硬磨粒突出结合剂。粒突出结合剂。第第3 3节节 超硬磨料砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削三、超硬磨料砂轮磨床三、超硬磨料砂轮磨床超精细磨削对磨床的要求：超精细磨削对磨床的要求：1 1要求磨床的精度较高。要求磨床的精度较高。砂轮主轴回转精度其径向跳动应砂轮主轴回转精度其径向跳动应0.01mm0.01m

27、m，端面圆跳，端面圆跳动动0.005mm0.005mm。2 2比普通磨床刚度提高比普通磨床刚度提高5050左右。左右。3 3进给系统精度高、进给速度均匀准确。进给系统精度高、进给速度均匀准确。纵向进给速度最小可达纵向进给速度最小可达0.3m/min0.3m/min，横向进给最小可，横向进给最小可达达0.0010.0010.002mm/0.002mm/单行程。单行程。第第3 3节节 超硬磨料砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削三、超硬磨料砂轮磨床三、超硬磨料砂轮磨床超精细磨削对磨床的要求：超精细磨削对磨床的要求：4 4各运动件和主轴回转部分、进给运动导轨部分有各运动件和主轴回转部分、进给运动导轨部分有可靠的

28、密封防超硬磨料进入。可靠的密封防超硬磨料进入。5 5有比较完善的磨削液处置系统，防止超硬磨料对有比较完善的磨削液处置系统，防止超硬磨料对磨削液系统的磨损。磨削液系统的磨损。6 6采取相应的防振、隔振措施。采取相应的防振、隔振措施。第第3 3节节 超硬磨料砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削四、超硬磨料砂轮磨削工艺四、超硬磨料砂轮磨削工艺磨削用量选择磨削用量选择磨削速度磨削速度人造金刚石砂轮的磨削速度为人造金刚石砂轮的磨削速度为1230m/s热稳定性热稳定性700-800，立方氮化硼砂轮的，立方氮化硼砂轮的磨削速度为磨削速度为4560m/s热稳定性好热稳定性好.磨削深度磨削深度磨削深度普通为磨削深度普通为0

29、.0020.0020.01mm0.01mm，粗粒度、金属结合剂砂轮可取较粗粒度、金属结合剂砂轮可取较大，立方氮化硼砂轮比金刚石砂大，立方氮化硼砂轮比金刚石砂轮可稍大。轮可稍大。第第3 3节节 超硬磨料砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削四、超硬磨料砂轮磨削工艺四、超硬磨料砂轮磨削工艺磨削用量选择磨削用量选择工件速度工件速度普通为普通为101020m/min20m/min对磨削效果影响对磨削效果影响较小，过高会使砂轮磨损添加，出现振较小，过高会使砂轮磨损添加，出现振动和噪声动和噪声纵向进给速度纵向进给速度普通在普通在0.450.451.5m/min1.5m/min，对工件，对工件磨削外表粗糙度影响较大，粗糙

30、磨削外表粗糙度影响较大，粗糙度要求小，应取小值。度要求小，应取小值。第第3 3节节 超硬磨料砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削四、超硬磨料砂轮磨削工艺四、超硬磨料砂轮磨削工艺磨削液选择磨削液选择磨削液的作用磨削液的作用极压性：是指切削液与金属外表起作用，构成一层极压性：是指切削液与金属外表起作用，构成一层结实的光滑膜，在磨削区域的高压下有良好的光滑结实的光滑膜，在磨削区域的高压下有良好的光滑和抗粘着性能。和抗粘着性能。降低磨削温度，减少磨削力，改善磨削外表质量，降低磨削温度，减少磨削力，改善磨削外表质量，提高磨削效率和砂轮寿命。提高磨削效率和砂轮寿命。光滑、冷却、清洗性能，尚有浸透性、防锈性、防光滑、冷

31、却、清洗性能，尚有浸透性、防锈性、防腐性、防火性、切削性和极压性等腐性、防火性、切削性和极压性等第第3 3节节 超硬磨料砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削四、超硬磨料砂轮磨削工艺四、超硬磨料砂轮磨削工艺磨削用量选择磨削用量选择磨削速度磨削速度人造金刚石砂轮的磨削速度为人造金刚石砂轮的磨削速度为1230m/s热稳定性热稳定性700-800，立方氮化硼砂轮，立方氮化硼砂轮的磨削速度为的磨削速度为4560m/s热稳定性好热稳定性好.磨削深度磨削深度磨削深度普通为磨削深度普通为0.0020.0020.01mm0.01mm，粗粒度、金属结合剂砂轮可取较粗粒度、金属结合剂砂轮可取较大，立方氮化硼砂轮比金刚石砂大，立

32、方氮化硼砂轮比金刚石砂轮可稍大。轮可稍大。第第3 3节节 超硬磨料砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削四、超硬磨料砂轮磨削工艺四、超硬磨料砂轮磨削工艺磨削用量选择磨削用量选择工件速度工件速度普通为普通为101020m/min20m/min对磨削效果影响较小，对磨削效果影响较小，过高会使砂轮磨损添加，出现振动和噪声过高会使砂轮磨损添加，出现振动和噪声纵向进给速度纵向进给速度普通在普通在0.450.451.5m/min1.5m/min，对工件磨，对工件磨削外表粗糙度影响较大，粗糙度要削外表粗糙度影响较大，粗糙度要求小，应取小值。求小，应取小值。第第3 3节节 超硬磨料砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削五、超硬磨料砂轮的

33、平衡五、超硬磨料砂轮的平衡静平衡静平衡动平衡动平衡 力矩平衡，用于窄砂轮的平衡，是在一个平面上的平衡。力矩平衡，用于窄砂轮的平衡，是在一个平面上的平衡。1机外静平衡架上平衡机外静平衡架上平衡2机上动态平衡机上动态平衡3机外动态平衡机外动态平衡 力偶平衡，用于宽砂轮和多砂轮轴的平衡，是在一个有一力偶平衡，用于宽砂轮和多砂轮轴的平衡，是在一个有一定长度的体上进展力偶平衡。定长度的体上进展力偶平衡。 普通在动平衡机上进展。普通在动平衡机上进展。第第4 4节节 超精细磨削超精细磨削一、超精细磨削和镜面磨削一、超精细磨削和镜面磨削超精细磨削的加工精度到超精细磨削的加工精度到达或高于达或高于0.1m0.1

34、m，外表粗，外表粗糙度糙度RaRa低于低于0.025m0.025m，是，是一种亚微米级的加工方法；一种亚微米级的加工方法；对于钢、铁资料和陶瓷、对于钢、铁资料和陶瓷、玻璃等硬脆资料是一种重玻璃等硬脆资料是一种重要的加工方法。镜面磨削要的加工方法。镜面磨削加工外表粗糙度加工外表粗糙度RaRa到达到达0.020.020.01m0.01m，属于精细，属于精细和超精细磨削范畴。和超精细磨削范畴。 超精细磨削的特点：超精细磨床是超精细磨削的关键；超精细磨削是一种超微量去除加工；超精细磨削是一个高精度、高稳定 性的系统工程。第第4 4节节 超精细磨削超精细磨削二、超精细磨削机理二、超精细磨削机理超微量切除

35、超微量切除超精细磨削是一种极薄切削，切削厚度极小，磨削深度能够小超精细磨削是一种极薄切削，切削厚度极小，磨削深度能够小于晶粒的大小，磨削就在晶粒内进展，因此磨削力一定要超越于晶粒的大小，磨削就在晶粒内进展，因此磨削力一定要超越晶体内部非常大的原子、分子结合力，从而磨粒上所接受的切晶体内部非常大的原子、分子结合力，从而磨粒上所接受的切应力就急速地添加并变得非常大，能够接近被磨削资料的剪切应力就急速地添加并变得非常大，能够接近被磨削资料的剪切强度极限。强度极限。磨粒切削刃处遭到高温暖高压作用，要求磨粒资料有很高的高磨粒切削刃处遭到高温暖高压作用，要求磨粒资料有很高的高温强度和高温硬度。温强度和高温

36、硬度。普通磨料在这种情况下会很快磨损或崩裂，以随机方式不断形普通磨料在这种情况下会很快磨损或崩裂，以随机方式不断形成新切削刃，虽可延续磨削，但得不到高精度小外表粗糙度的成新切削刃，虽可延续磨削，但得不到高精度小外表粗糙度的磨削质量。磨削质量。因此，在超精细磨削时，普通采用人造金刚石、立方氮化硼等因此，在超精细磨削时，普通采用人造金刚石、立方氮化硼等超硬磨料砂轮。超硬磨料砂轮。第第4 4节节 超精细磨削超精细磨削二、超精细磨削机理二、超精细磨削机理磨削加工过程磨削加工过程单颗粒磨削单颗粒磨削1磨粒是一颗具有弹性支承结合磨粒是一颗具有弹性支承结合剂的和大负前角切削刃的弹性体。剂的和大负前角切削刃的

37、弹性体。2磨粒切削刃的切入深度是从零开磨粒切削刃的切入深度是从零开始逐渐添加，到达最大值再逐渐减始逐渐添加，到达最大值再逐渐减少，最后到零。少，最后到零。3磨粒磨削时在工件的接触过程中，磨粒磨削时在工件的接触过程中，开场是弹性区，继而塑性区、切削区、开场是弹性区，继而塑性区、切削区、塑性区，最后是弹性区。塑性区，最后是弹性区。4超精细磨削时有微切削作用、塑性超精细磨削时有微切削作用、塑性流动和弹性破坏作用，同时还有滑擦流动和弹性破坏作用，同时还有滑擦作用。作用。第第4 4节节 超精细磨削超精细磨削磨削加工过程磨削加工过程 磨削加工是无数磨粒的延续磨削。加工的本质是工件被磨削的表层，在无数磨粒瞬

38、间的挤压，摩擦作用下产生变形，而后转为磨屑，并构成光洁外表的过程。磨削过程可分为三个阶段：砂轮外表的磨粒与工件资料接触，发生弹性变形，磨粒继续切入工件切削深度添加，工件材料进入塑性阶段，资料晶粒发生滑移。塑性变形不断增大，当力到达工件的强度极限时，被磨削层资料产生挤裂，即进入切削阶段，最后被切离。当磨削切入量到达最大值后，逐渐减少，最后到零，同时阅历塑性区和弹性区。 二、超精细磨削机理二、超精细磨削机理第第4 4节节 超精细磨削超精细磨削三、超精细磨床三、超精细磨床超精细磨床的特点超精细磨床的特点 1 1高精度高精度 尺寸精度：尺寸精度：0.250.250.5m0.5m 圆度：圆度：0.250

39、.250.1m0.1m 圆柱度：圆柱度：2500025000：0.250.2550005000：1m1m 外表粗糙度：外表粗糙度：Ra0.006Ra0.0060.01m0.01m 2 2高刚度高刚度 刚度值普通应在刚度值普通应在200N/m200N/m以上以上 3 3高稳定性高稳定性 4 4微进给安装微进给安装 使砂轮获得行程为使砂轮获得行程为2 250m50m，位移精度为，位移精度为0.020.020.2m0.2m，分辨率达分辨率达 0.01 0.010.1m0.1m。 5 5计算机数控计算机数控第第4 4节节 超精细磨削超精细磨削三、超精细磨床三、超精细磨床超精细磨床的构造超精细磨床的构造

40、超精细磨床在构造上的开展趋势：超精细磨床在构造上的开展趋势：1 1主轴轴承由动压向动静压和静压开展，由液体静压向空气主轴轴承由动压向动静压和静压开展，由液体静压向空气静压开展。静压开展。( (空气静压轴承精度高、发热小稳定、任务环境易清空气静压轴承精度高、发热小稳定、任务环境易清洁，但要洁，但要留意提高承载才干留意提高承载才干) )2 2多采用空气静压导轨，也有采用精细研磨配制的镶钢滑动多采用空气静压导轨，也有采用精细研磨配制的镶钢滑动导轨。导轨。3 3床身、任务台等逐渐采用稳定性好的天然或人造花岗岩。床身、任务台等逐渐采用稳定性好的天然或人造花岗岩。4 4整个机床采用对称构造、密封构造、淋浴

41、构造等热稳定整个机床采用对称构造、密封构造、淋浴构造等热稳定性措施。性措施。第第4 4节节 超精细磨削超精细磨削四、超精细磨削工艺四、超精细磨削工艺 砂轮线速度：砂轮线速度：1860m/min1860m/min 工件线速度：工件线速度：4 410m/min10m/min 任务台纵向进给速度：任务台纵向进给速度：5050100mm/min100mm/min 磨削深度：磨削深度：0.50.51m1m 磨削横进给次数：磨削横进给次数：2 24 4次次 无火花磨削次数：无火花磨削次数：3 35 5次次 磨削用量：磨削用量：2 25m5m第第4 4节节 超精细磨削超精细磨削五、超硬微粉砂轮超精细磨削五、

42、超硬微粉砂轮超精细磨削超硬微粉砂轮超精细磨削机理超硬微粉砂轮超精细磨削机理与超精细磨削的机理根本一样，在磨削过程中微切削作与超精细磨削的机理根本一样，在磨削过程中微切削作用仍是主要的，还有塑性流动和滑移变形。塑性流动是用仍是主要的，还有塑性流动和滑移变形。塑性流动是由于磨粒与被加工外表磨擦所产生的冷塑性流动以及高由于磨粒与被加工外表磨擦所产生的冷塑性流动以及高速时磨粒磨擦发热所引起的；滑移变形是由于资料晶体速时磨粒磨擦发热所引起的；滑移变形是由于资料晶体内存在位错缺陷或微裂纹所产生的。内存在位错缺陷或微裂纹所产生的。最初为解释晶体的塑性变形而提出的一种原子陈最初为解释晶体的塑性变形而提出的一种

43、原子陈列缺陷模型晶体滑移时，已滑移部分与未滑移列缺陷模型晶体滑移时，已滑移部分与未滑移部分在滑移面上的分界，称为位错，又可称部分在滑移面上的分界，称为位错，又可称为差排。它是一种线缺陷根本型式有两种：为差排。它是一种线缺陷根本型式有两种：滑移方向与位错线垂直的称为刃型位错；滑滑移方向与位错线垂直的称为刃型位错；滑移方向与位错线平行的称为螺型位错位错移方向与位错线平行的称为螺型位错位错的存在曾经为电子显微镜等察看所证明实践晶的存在曾经为电子显微镜等察看所证明实践晶体在生长，变形等过程中都会产生位错它对晶体在生长，变形等过程中都会产生位错它对晶体的塑性变形，相变，分散，强度等都有很大影体的塑性变形

44、，相变，分散，强度等都有很大影响响 位错位错第第4 4节节 超精细磨削超精细磨削五、超硬微粉砂轮超精细磨削五、超硬微粉砂轮超精细磨削超硬微粉砂轮超精细磨削特点超硬微粉砂轮超精细磨削特点1. 由于磨料是微粉级，粒度很细，磨削可获得极小的外表粗糙由于磨料是微粉级，粒度很细，磨削可获得极小的外表粗糙度和很高的几何尺寸和外形精度；度和很高的几何尺寸和外形精度；2. 是一种固结磨料的微量去除加工方法，加工效率高；是一种固结磨料的微量去除加工方法，加工效率高；3. 磨料粒度很细，容屑空间很小，磨削容易堵塞，需求进展在磨料粒度很细，容屑空间很小，磨削容易堵塞，需求进展在线修整，才干保证磨削的正常进展和加工质

45、量；线修整，才干保证磨削的正常进展和加工质量；4. 磨削要在超精细磨床上进展，机床上应有微进给安装，设备磨削要在超精细磨床上进展，机床上应有微进给安装，设备价钱高。价钱高。超硬微粉砂轮超精细磨削运用超硬微粉砂轮超精细磨削运用已胜利用于加工各种非金属资料和有色金属及其合金资料零件已胜利用于加工各种非金属资料和有色金属及其合金资料零件中的各种外表加工。中的各种外表加工。第第5 5节节 精细和超精细砂带磨削精细和超精细砂带磨削砂带磨削方式砂带磨削方式闭式砂带磨削闭式砂带磨削开式砂带磨削开式砂带磨削采用无接头或有接头的环形砂带，经过张采用无接头或有接头的环形砂带，经过张紧轮撑紧，由电动机经过接触轮带动

46、砂带紧轮撑紧，由电动机经过接触轮带动砂带高速回转，工件回转，砂带头架或任务台高速回转，工件回转，砂带头架或任务台纵向及横向进给运动，从而对工件进展磨纵向及横向进给运动，从而对工件进展磨削。效率高、噪声大、易发热，用于粗、削。效率高、噪声大、易发热，用于粗、半精和精加工。半精和精加工。采用成卷砂带，由电动机经减速机构经过采用成卷砂带，由电动机经减速机构经过卷带轮带动砂带作极缓慢的挪动，砂带绕卷带轮带动砂带作极缓慢的挪动，砂带绕过接触轮并以一定的任务压力与工件被加过接触轮并以一定的任务压力与工件被加工外表接触，工件回转，砂带头架或任务工外表接触，工件回转，砂带头架或任务台纵向及横向进给，从而对工件

47、进展磨削。台纵向及横向进给，从而对工件进展磨削。砂带在磨削过程中的延续缓慢挪动，切削砂带在磨削过程中的延续缓慢挪动，切削区不断出现新砂粒，磨削质量高且稳定，区不断出现新砂粒，磨削质量高且稳定，磨削效果好。效率不如闭式磨削，用于精磨削效果好。效率不如闭式磨削，用于精细和超精细磨削。细和超精细磨削。一、砂带磨削方式、特点和运用范围一、砂带磨削方式、特点和运用范围闭式砂闭式砂带磨削带磨削砂带磨削分类：砂带磨削分类：按砂带与工件接触方式按砂带与工件接触方式分为接触轮式、支承板分为接触轮式、支承板轮式、自在浮动接轮式、自在浮动接触式和自在接触式。触式和自在接触式。按加工外表类型分为外按加工外表类型分为外

48、圆、内圆、平面、成形圆、内圆、平面、成形外表等磨削方式。外表等磨削方式。开式砂开式砂带磨削带磨削第第5 5节节 精细和超精细砂带磨削精细和超精细砂带磨削一、砂带磨削方式、特点和运用一、砂带磨削方式、特点和运用砂带磨削特点砂带磨削特点1砂带与工件是柔性接触，磨粒载荷小而均匀，砂带磨削砂带与工件是柔性接触，磨粒载荷小而均匀，砂带磨削 工件外表质量高，外表粗糙度可达工件外表质量高，外表粗糙度可达Ra 0.050.01m， 砂带磨削又称砂带磨削又称“弹性磨削。弹性磨削。2砂带制造时，用静电植砂法易于使磨粒有方向性，力、砂带制造时，用静电植砂法易于使磨粒有方向性，力、 热作用小，有较好的切削性，有效地减

49、小了工件变形和热作用小，有较好的切削性，有效地减小了工件变形和 外表烧伤。工件的尺寸精度可达外表烧伤。工件的尺寸精度可达50.5m，平面度可达，平面度可达 1m。砂带磨削又有。砂带磨削又有“冷态冷态 磨削之称。磨削之称。3砂带磨削效率高，无需修整，有砂带磨削效率高，无需修整，有“高效磨削之称。高效磨削之称。4砂带制造简一方便，无烧结、动平衡等问题，价钱也便砂带制造简一方便，无烧结、动平衡等问题，价钱也便 宜，砂带磨削设备构造简单，有宜，砂带磨削设备构造简单，有“廉价磨削之称。廉价磨削之称。5砂带磨削有宽广的工艺性和运用范围、很强的顺应性，砂带磨削有宽广的工艺性和运用范围、很强的顺应性， 有有“

50、万能磨削之称。万能磨削之称。第第5 5节节 精细和超精细砂带磨削精细和超精细砂带磨削一、砂带磨削方式、特点和运用一、砂带磨削方式、特点和运用砂带磨削特点砂带磨削特点砂带研抛加工：是在砂带磨削的根底上出现的，是一种精细砂带研抛加工：是在砂带磨削的根底上出现的，是一种精细和超精细加工方法，其加工为开式砂带磨削方式，用细粒度和超精细加工方法，其加工为开式砂带磨削方式，用细粒度砂粒，以聚酯薄膜作为基底的砂带。砂粒，以聚酯薄膜作为基底的砂带。1接触轮外缘资料为橡胶、塑料时，加工时的抛光作用强；接触轮外缘资料为橡胶、塑料时，加工时的抛光作用强；2接触轮外缘资料为钢铁、铜、胶木时，加工时的研磨作接触轮外缘资

51、料为钢铁、铜、胶木时，加工时的研磨作 用强；用强；3接触轮外缘资料为半软半硬时，加工时研磨、抛光兼有。接触轮外缘资料为半软半硬时，加工时研磨、抛光兼有。砂带磨削的缺陷：砂带磨削不能加工窄退刀槽的阶梯轴、阶砂带磨削的缺陷：砂带磨削不能加工窄退刀槽的阶梯轴、阶梯孔、盲小孔、齿轮等，对外形和位置精度要求高的也不如梯孔、盲小孔、齿轮等，对外形和位置精度要求高的也不如精细砂轮磨削。精细砂轮磨削。第第5 5节节 精细和超精细砂带磨削精细和超精细砂带磨削二、砂带磨削机理二、砂带磨削机理图图3-26 3-26 砂轮磨削和砂带磨削的接触区砂轮磨削和砂带磨削的接触区和载荷分布情况和载荷分布情况砂带磨削时，弹性变形

52、区的面积较大，砂带磨削时，弹性变形区的面积较大，使磨粒接受的载荷减小，载荷值也较使磨粒接受的载荷减小，载荷值也较均匀，且有减振作用。砂带磨削时资均匀，且有减振作用。砂带磨削时资料的塑性变形和摩擦力均较砂轮磨削料的塑性变形和摩擦力均较砂轮磨削时减小，力和热的作用降低，工件温时减小，力和热的作用降低，工件温度降低。砂带粒度均匀、等高性好，度降低。砂带粒度均匀、等高性好，磨粒尖刃向上，有方向性，且切削刃磨粒尖刃向上，有方向性，且切削刃间隔长，切屑不易堵塞，有较好的切间隔长，切屑不易堵塞，有较好的切削性。削性。但提高工件几何精度有困难。但提高工件几何精度有困难。 有砂轮磨削的滑擦、耕犁、切削；磨有砂轮

53、磨削的滑擦、耕犁、切削；磨粒挤压，使加工外表产生塑性变形、粒挤压，使加工外表产生塑性变形、硬化和断裂；摩擦升温引起热塑性流硬化和断裂；摩擦升温引起热塑性流动。动。 砂带磨削兼有磨削、研磨和抛光的综砂带磨削兼有磨削、研磨和抛光的综协作用，是一种复合加工。协作用，是一种复合加工。第第5 5节节 精细和超精细砂带磨削精细和超精细砂带磨削三、精细砂带磨床和砂带头架三、精细砂带磨床和砂带头架砂带磨削头架砂带磨削头架闭式磨闭式磨削头架削头架组成：组成：接触轮或接触轮或支撑板、支撑板、自动轮、自动轮、张紧轮、张紧轮、张紧机构、张紧机构、调偏机构、调偏机构、电动机、电动机、基座等。基座等。砂带磨床与砂轮磨床只

54、需砂带磨床与砂轮磨床只需头架不同。头架不同。第第5 5节节 精细和超精细砂带磨削精细和超精细砂带磨削开式磨开式磨削头架削头架电机电机9-9-减速器减速器11-11-卷带轮卷带轮5-5-带动砂带缓慢挪动。带动砂带缓慢挪动。1 1和和7 7产生的摩擦阻尼使产生的摩擦阻尼使砂带在挪动中坚持撑紧。挪动油缸砂带在挪动中坚持撑紧。挪动油缸4 4经杠杆经杠杆3 3使接触轮使接触轮2 2移向或分开工件。卷移向或分开工件。卷状砂带装在砂带轮上，经过斜面撑紧机构，由三条滑块撑紧，拧紧或松开带状砂带装在砂带轮上，经过斜面撑紧机构，由三条滑块撑紧，拧紧或松开带锥面的螺母，可方便装卸砂带。砂带设置在上方。锥面的螺母，可

55、方便装卸砂带。砂带设置在上方。第第5 5节节 精细和超精细砂带磨削精细和超精细砂带磨削砂带振动磨削砂带振动磨削 砂带振动磨削是开式砂带磨削和振动叠加的复合加工。1)在开式砂带磨削时，振动可弥补工件不能高速运动 时效率下降，使加工效率大大提高。2振动的叠加可以构成复杂而又不反复地磨削轨迹，形 成网状纹，有利于降低外表粗糙度，得到很低粗糙度 值的加工外表。3可采用干式磨削，加工外表不易出现划痕。4对宽砂带，沿接触轮轴向振动可使砂带不跑偏和 磨损均匀。第第5 5节节 精细和超精细砂带磨削精细和超精细砂带磨削三、精细砂带磨床和砂带头架三、精细砂带磨床和砂带头架接触轮接触轮接触轮的轮毂和外缘由不同资料制

56、成，普通轮毂用钢铁，外缘可接触轮的轮毂和外缘由不同资料制成，普通轮毂用钢铁，外缘可用钢、铜、橡胶等资料。用钢、铜、橡胶等资料。有齿形的外表，螺旋角多项选择用有齿形的外表，螺旋角多项选择用30-6030-60，精磨选，精磨选3030，粗磨选，粗磨选45-6045-60接触轮外缘截面外形有平滑形接触轮外缘截面外形有平滑形( (精度高精度高) )、齿形和填充形、齿形和填充形第第5 5节节 精细和超精细砂带磨削精细和超精细砂带磨削三、精细砂带磨床和砂带头架三、精细砂带磨床和砂带头架接触轮的选用原那接触轮的选用原那么么1 1接触轮的硬度越大，加工外表粗糙度越大；接触轮的硬度越大，加工外表粗糙度越大；2 2除软质接触轮因超速而发生硬化外，速度高，所除软质接触轮因超速而发生硬化外，速度高，所 获得的外表粗糙度就低；获得的外