2第二章精密磨削加ppt课件

1、磨削用磨料、磨具砂轮、砂带、油石或研磨料等作为工具对工件表面进行加工磨削：精加工工艺半精加工）切下极细薄的金属，残留面积的高度小，有利于形成光洁的表面； 磨料加工磨料加工 固结磨固结磨料加工料加工 固结磨具固结磨具砂轮磨削砂轮磨削油石研磨油石研磨精密珩磨精密珩磨涂覆磨具涂覆磨具砂带磨削砂带磨削砂带研抛砂带研抛游离磨游离磨料加工料加工研磨研磨 抛光抛光平形金刚石砂轮平形金刚石砂轮分类：天然磨料、人造磨料。天然磨料由于价格昂贵、含杂质多、性质不均匀，因而，主要用人造磨料做砂轮。生产中使用的磨料有氧化物刚玉类系、碳化物系和超硬磨料氧化物系刚玉类磨料：比碳化物系磨料韧性好，但硬度差。因而，用于磨削各种

2、钢类工件碳化物系磨料：用于磨削铸铁类、黄铜、青铜脆性材料）、铝及硬质合金等硬脆工件细金刚石超硬磨料超硬磨料立方氮化硼易与水反应，生成氨和硼酸，故在磨削时不易用含水的磨削液。越高，砂轮的耐磨性和磨削效率越高，但成越高，砂轮的耐磨性和磨削效率越高，但成本增加。本增加。涂覆磨具是将磨料用粘结剂均匀涂覆在纸、布或其他复涂覆磨具是将磨料用粘结剂均匀涂覆在纸、布或其他复合材料基底上。合材料基底上。常用涂覆磨具有：砂纸、砂布、砂带、砂盘等常用涂覆磨具有：砂纸、砂布、砂带、砂盘等钢纸磨片以钢纸为基体，用合成树脂将磨料固钢纸磨片以钢纸为基体，用合成树脂将磨料固结在基体上而制成的片状磨具。结在基体上而制成的片状磨

3、具。适用范围：钢纸磨片可对金属材料制成的各种适用范围：钢纸磨片可对金属材料制成的各种复杂型面进行除漆、除锈、除毛刺、磨焊缝等复杂型面进行除漆、除锈、除毛刺、磨焊缝等粗加工，广泛应用于制船、航空、机车、桥梁粗加工，广泛应用于制船、航空、机车、桥梁等行业。等行业。涂粘结剂涂粘结剂涂覆方法磨粒规格涂层粘接剂基带图 静电植砂砂带结构精密磨削：加工精度10.1m，Ra0.20.025m的磨削工艺。一般用氧化铝和碳化硅砂轮。静压滑动轴承在高速旋转的情况下负载突然增大时易磨损，高速会造成冲击 启动和停止时的干摩擦启动和停止时的干摩擦和主轴的磨损；和主轴的磨损；固定瓦：有阿基米德曲线油槽(图1(a)，有偏心圆

4、弧曲线油槽(图1(b)，活动瓦块挠支点B摆动能自动调整间隙，形成油楔(图1(c) 1015mm/min 纵向进给量要小0.01mm/r砂轮传感器锁紧螺母预载螺母钢球支承弹性膜刀具减振垫二、精密磨削过程及磨削力.磨削过程：图3-14 磨屑形成过程a平面示意图 b截面示意图l磨粒顶锥角80 145，前角很负，切削力大l刃口圆弧半径nn*10微米，磨损后，增加l表面10磨粒参与切削，切削深度在某一范围l磨粒的形状A点移动到B点，工件C点进给到B点；ABC层金属被切除，磨去的最大厚度为BD，参加切削的磨粒数AB*m；单个磨粒的最大切削厚度为)/(maxmBABDacg0max/2dfmvvarwcgr

5、f0d0/2sindfr20202/2cos1sindfdfrr0000/ )2()2/()2/(/cosdfddfdOBOErrmvvawcg/sinmaxFr径向进给量0max/2dfBmvfvarawcg)/()/(20maxwrrawcgdfdfBmvfva平面及外圆磨削时，考虑轴线进给量fa及砂轮宽度B的影响，单粒最大切削厚度的计算公式分别为平面磨削外圆磨削在磨削过程中，由于磨粒对工件产生强烈的挤压和摩擦，使工件材料经受剧烈地变形，产生大量的热量，磨削区温度很高。速度高，切除单位金属消耗的功大车削的1030倍）磨削时去除单位体积材料所需能量为普通切削的1030倍，砂轮线速度高，且为非

6、良导热体 磨削热多，且大部分传入工件，工件表面最高温度可达1000以上。l磨削区温度磨削区温度 砂轮与工件接触区的平均温度，砂轮与工件接触区的平均温度，它与磨削烧伤、磨削裂纹密切相关。用它与磨削烧伤、磨削裂纹密切相关。用AA表示表示磨削温度l磨粒磨削点温度磨粒磨削点温度 磨粒切削刃与磨屑接触点温磨粒切削刃与磨屑接触点温度，是磨削区中温度最高的部位，与磨粒磨损有直度，是磨削区中温度最高的部位，与磨粒磨损有直接关系。接关系。l 磨削点的瞬间温度远远高于磨削区温度。不但影磨削点的瞬间温度远远高于磨削区温度。不但影响表面质量，也影响磨粒磨损和磨屑粘着现象。用响表面质量，也影响磨粒磨损和磨屑粘着现象。用

7、dotdot表示表示l工件平均温度工件平均温度 磨削热传入工件引起的温升，磨削热传入工件引起的温升，影响工件的形状与尺寸精度。用影响工件的形状与尺寸精度。用ww表示表示图345 砂轮磨削区温度和磨粒磨削点温度软、磨粒锋利，温度低；磨粒粗，碾压轻、接触少、温度低；磨粒形状棱角锋利程度等冷却作用：流量、流速、热参数、温度等光滑：干摩擦无磨削液流体润滑摩擦：有切削液边界润滑摩擦：压力大、润滑膜大部分破坏磨削液渗透、吸附边界润滑摩擦添加剂：油性、挤压添加剂400800）边界润滑(Boundary Lubrication)是由液体摩擦过渡到干摩擦摩擦副表面直接接触过程之前的临界状态。是不光滑表面之间，发

8、生部分表面接触的润滑状况。此时润滑油的总体粘度特性没有发挥作用。 （2 2切削液的添加剂切削液的添加剂用以改善在较低温度下切削液的润滑性能。 a. a.油性添加剂油性添加剂 b. b.极压添加剂极压添加剂比油性添加剂能耐较高的温度。比油性添加剂能耐较高的温度。硫化切削油硫化切削油FeS1000；氯；氯化石蜡，化石蜡，FeCL2、3，400 ，摩擦系数小；含磷的极压添加摩擦系数小；含磷的极压添加剂磷酸铁，摩擦系数小剂磷酸铁，摩擦系数小为改善切削液性能所加为改善切削液性能所加入的化学物质，称为添入的化学物质，称为添加剂。加剂。 c. c.表面活性剂表面活性剂乳化剂：有机化合物极性基团、非极性基团乳

9、化剂还有润滑作用阴离子型乳化剂：石油磺酸钠、油酸钠皂非离子型乳化剂：聚氯乙烯、脂肪、醇、醚耐硬水防锈添加剂：亚硝酸钠有毒、是亚硝酸钠在一定条件下生成的亚硝胺 致癌）、石油磺酸钠抗泡沫剂：二甲基硅油、无味无毒 防霉剂：苯酚有毒、腐蚀性极强、化学反应能力强。 ）磨削钢件：苏打水、乳化液磨削铝件：煤油加少量矿物油）磨削铸铁和青铜：不加切削液，用吸尘器清除尘屑36atm四.普通砂轮精密磨削机理钝化后，等高性好，滑擦、挤压严重，金属高温软化、碾平作用强，降低Ra磨粒微刃性：修整砂轮众多细小的切削刃提高加工质量磨粒微刃的等高性：细而多的切削刃具有平坦的表面。工件Ra小等高的微刃的滑擦、挤压、抛光、切削作用

10、A砂轮架每行程均有进给期间B无火花磨削1砂轮架移动量2工件半径减少量砂轮架移动量与工件半径减小的关系砂轮粒度与修整粒度：细磨粒，线密度高，单个磨粒的最大磨削深度小砂轮的修整：砂轮的修整：金刚石笔轴向纵向进给量要小金刚石笔轴向纵向进给量要小0.01mm磨粒等高性磨粒等高性好、微刃多，可以获得好、微刃多，可以获得Ra0.1以下的表面质量以下的表面质量砂轮：磨料粒度低可以降低塑变及粗糙度，太低会造成砂轮堵塞与磨削进给量、磨削深度有关） 60200硬度：中软较好，磨粒锋利，工件塑性变形小组织：中等组织磨粒密度太少acgmax大）、太多均不理想堵） 资料：刚玉磨削钢件、磨削硬脆的铸铁、硬质合金；高硬度磨

11、粒磨削质量最好采用磨削液有利于降低碾压摩擦，提高质量，减少变形，降低Ra%100N00HVHVHVHV=1.8544F/d2(MPa)维氏硬度载荷小，压痕深度浅，适应于测量较薄的材料或表面硬化层的硬度，所以维氏硬度广泛用来测定金属镀层、薄片金属以及化学热处理后的表面硬度。显微硬度的测量原理同维氏硬度计显微硬度的测量原理同维氏硬度计000，金刚石压头的，金刚石压头的压痕），压力压痕），压力2N，在斜截面上测量，在斜截面上测量hl*sin+Rz 根据l和Rz计算硬化层厚度h 30230轮廓最大高度轮廓最大高度Rz在一个取样长度在一个取样长度lr范围内，被评定轮廓上各个极点至中线的距离中，最大轮廓峰

12、高范围内，被评定轮廓上各个极点至中线的距离中，最大轮廓峰高Rp与最大轮廓谷深与最大轮廓谷深Rv之和的高度，即之和的高度，即 Rz = Rp + Rv 乳化液、离子型水溶液石油磺酸钠、油酸钠皂）表层金属的应力的影响因素热因素与塑性变形热因素为主表层拉应力塑性变形为主表层受压应力磨削用量对残余应力的影响：磨削深度：下页图砂轮速度增加，热作用增加、变形减小，易产生残余拉应力进给速度增加，受热面积增加，热作用减轻；变形增加，易产生残余压应力工业纯铁：磨削深度很小时，挤压严重，温升不明显，易产生压应力；磨削深度增加，热作用增加，磨削温度增加，拉应力倾向增加；磨削深度大于0.025mm后，变形因素作用增加

13、，压应力倾向增加；磨削速度增加，磨削温度增加，热作用增加，变形减小，拉应力倾向增加。组织应力表层局部冷变形引起的应力2-4 超精密磨削简介二、超精密磨削的机理超微量切除：晶内切削、力很大、磨粒易破碎高温强度、硬度要高：超硬磨料CBN，金刚石磨屑形成过程：负前角相当于球形刀具滑擦阶段挤压摩擦刻划耕犁阶段：塑性变形，死区切削阶段形成切屑磨削深度小，刃口圆弧半径相对较大，相当于球形刃口计算机控制砂带：带基材料为聚碳酸脂薄膜，其上植有细微砂粒。无色透明的无定型热塑性材料 ：透明金属、防弹玻璃 、太空人的头盔面罩 、笔记本电脑外壳砂带在一定工作压力下与工件接触并作相对运动，进行磨削或抛光。可磨削平面、内

14、外圆表面、曲面等砂带磨削(1)定义：利用砂带，根据加工要求以相应的接触方式对工件进行加工的方法。是一种新型高效工艺方法。聚碳酸脂无色透明的无定性热塑性材料 ：透明金属、防弹玻璃 、太空人的头盔面罩 、笔记本电脑外壳 PC弹性接触轮硬磁盘装在主轴真空吸盘上砂带磨削示意图V砂带砂带轮卷带轮F-F-径向进给径向进给f-f-轴向振动轴向振动开式闭式(2)砂带制作特点： 精选的针状磨粒，静电植砂，使磨粒均直立且锋刃向上，定向整齐均匀排列，良好的等高性，磨粒间容屑空间大，磨粒与工件接触面积小，所有磨粒均参加切削。磨粒规格涂层粘接剂基带图 静电植砂砂带结构适应性差：不能加工阶梯轴退刀槽窄）、阶梯孔、盲孔小孔

15、、齿轮，工件的形位精度不易保证砂带机研磨（1定义：利用研磨工具和研磨剂，从工件上研去一层极薄表面层的精密加工方法。（2研磨剂由磨料、研磨液及辅料调配而成。磨料一般只用微粉。研磨液用煤油或煤油加机油、水；起润滑、冷却以及使磨料能均匀分布在研具表面的作用。辅料指油酸、硬脂酸或工业用甘油等强氧化剂，能使工件表面生成一层极薄的疏松氧化膜，以提高研磨效率。（4研具研磨工具），是研磨剂的载体，用以涂敷和镶嵌磨料，发挥切削作用。要求研具材料比待研工件材料软，常用铸铁、锡、铝等软金属或硬木、塑料做研具。研具为刚性，基本不变形与抛光不同）（5尺寸公差等级IT5IT30.1m，表面粗糙度值可达0.10.008 m

16、1.手工研磨外圆 工件安装在车床顶尖间或卡盘上，在加工表面上涂上研磨剂，再把研具套上，工件低速旋转，手握研具轴向往复移动。外圆研具由研磨环和研磨夹组成。2.手工研磨内圆 内圆研具由锥度调节杆和开口锥套组成。3.手工研磨平面4. 研磨特点：（1微细性：研磨是在良好的预加工基础上进行的0.010.1 m切削；微量性：1微米以下的切深（2随机性：研磨过程中工件与研具的接触是随机的，可使高点相互修整，逐步减少误差；多刃多向加工滚、切等）（3针对性：手工研磨可通过检测工件，有针对性地变动研磨位置，掌握研磨时间，有效地控制加工质量。研磨本身也是对凸点的加工，与设备的精度几乎无关，加工质量主要与工件研具接触

17、性质、相对运动等有关 研磨不能提高表面间的位置精度，生产率低。5.加工范围：研磨可加工钢、铸铁、铜、铝及其合金、半导体、陶瓷、玻璃、塑料等材料；可加工常见地各种表面，且不需要复杂和高精度设备，方法简便可靠，容易保证质量。研磨模型：脆性材料，如玻璃研磨模型：脆性材料，如玻璃表面有微小破碎痕迹构成无光泽的表表面有微小破碎痕迹构成无光泽的表面，钢材则不然面，钢材则不然研磨规律切屑切屑手工研磨手工精研手工研磨圆盘研磨圆盘研磨研具：灰铁、球铁F基体）球化退火、多次人工时效尺寸、形状稳定、性能均匀研磨初期：压力增加，去除率增加；中期：去除率随压力增加而增加，但有极限值后期：压力大，去除率下降超精密研磨的主轴加工头为聚氨脂球 2、浮动抛光：高压液膜隔开工件和研具3、动压浮离抛光：抛光盘表面有多个倾斜面，转动形成油楔，将保持环内的工件浮起，抛光液内的微粒进行抛光无摩擦热、无工具磨损，标准平面不会变化，可重复获得精密的工件表面6、切断、开槽及端面抛光超精密抛光硬质合金表面超精密抛光硬质合金表面超精密抛光超精密抛光Al2O3Al2O3基陶瓷刀具表面基陶瓷刀具表面超精密抛光超精密抛光Si3N4Si3N4基陶瓷刀具表面基