金属工艺学精密加工

精密加工研磨珩磨抛光超精密加工研磨lapping利用涂敷或压嵌在研具上的磨料颗粒，通过研具与工件在一定压力下的相对运动对加工表面进行的精整加工。研磨可用于加工各种金属和非金属材料，加工的表面形状有平面，内、外圆柱面和圆锥面，凸、凹球面，螺纹，齿面及其他型面。加工精度可达IT5～01，表面粗糙度可达Ra0.63～0.01微米。研磨方法一般可分为湿研、干研和半干研3类。①湿研：又称敷砂研磨，把液态研磨剂连续加注或涂敷在研磨表面,磨料在工件与研具间不断滑动和滚动,形成切削运动。湿研一般用于粗研磨。②干研：又称嵌砂研磨，把磨料均匀在压嵌在研具表面层中，研磨时只须在研具表面涂以少量的硬脂酸混合脂等辅助材料。干研常用于精研磨。③半干研：类似湿研，所用研磨剂是糊状研磨膏。研磨既可用手工操作，也可在研磨机上进行。工件在研磨前须先用其他加工方法获得较高的预加工精度，所留研磨余量一般为5～30微米研具研具是使工件研磨成形的工具，同时又是研磨剂的载体，硬度应低于工件的硬度，又有一定的耐磨性，常用灰铸铁制成。湿研研具的金相组织以铁素体为主；干研研具则以均匀细小的珠光体为基体。研磨M5以下的螺纹和形状复杂的小型工件时，常用软钢研具。研磨小孔和软金属材料时，大多采用黄铜、紫铜研具。研具应有足够的刚度，其工作表面要有较高的几何精度。研具在研磨过程中也受到切削和磨损，如操作得当，它的精度也可得到提高，使工件的加工精度能高于研具的原始精度研磨工艺特点正确处理研磨的运动轨迹是提高研磨质量的重要条件。在平面研磨中，一般要求：①工件相对研具的运动，要尽量保证工件上各点的研磨行程长度相近；②工件运动轨迹均匀地遍及整个研具表面，以利于研具均匀磨损；③运动轨迹的曲率变化要小，以保证工件运动平稳；④工件上任一点的运动轨迹尽量避免过早出现周期性重复。图常用的平面研磨运动轨迹为常用的平面研磨运动轨迹。为了减少切削热，研磨一般在低压低速条件下进行。互相配合的工件常采用配研方法。配研前，两工件先需要经过单件研磨，然后在两工件配合表面间加入研磨剂，两工件互为研具，通过配研消除阻碍精密配合的微观峰部，使配合表面相互吻合珩磨honing用镶嵌在珩磨头上的油石（也称珩磨条）对精加工表面进行的精整加工。珩磨主要用于加工孔径为5～500毫米或更大的各种圆柱孔，如缸筒、阀孔、连杆孔和箱体孔等，孔深与孔径之比可达10，甚至更大。在一定条件下，珩磨也能加工外圆、平面、球面和齿面等。圆柱珩磨的表面粗糙度一般可达Ra0.32～0.08微米，精珩时可达Ra0.04微米以下,并能少量提高几何精度,加工精度可达IT7～4。平面珩磨的表面质量略差。珩磨工艺特点珩磨一般采用珩磨机，机床主轴与珩磨头一般是浮动联接；但为了提高纠正工件几何形状的能力，也可以用刚性联接。珩孔时,珩磨头外周一般镶有2～10根油石，由机床主轴带动在孔内旋转,并同时作直线往复运动,这是主运动；同时通过珩磨头中的弹簧或液压力控制油石均匀外涨,对被加工的孔壁作径向进给。外圆、平面的珩磨原理和操作要求与内圆珩磨相同。珩磨余量一般不超过0.2毫米。图1内圆珩磨示意图为内圆珩磨示意图。珩磨头每分钟往复次数与转数之比应取非整数，使磨料在工件表面形成的加工痕迹成为交叉的网纹而不相重复。图2珩磨运动轨迹为单条油石在孔内珩磨时的运动轨迹。油石上下往复一次，工件回转一圈多。超精加工superfinishing利用装在振动头上的细粒度油石对精加工表面进行的精整加工。超精加工一般安排在精磨工序后进行，其加工余量仅几微米，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。图外圆超精加工示意图.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压力P（一般取0.05～0.3兆帕）与工件接触，并作振幅为A（一般取1～6毫米）、频率为f（一般取5～50赫）的纵向振动;工件作转速为n的旋转运动超精加工工艺特点超精加工过程可分为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。与磨削比较，超精加工能在几秒至几十秒钟内，把工件的表面粗糙度由Ra0.63～0.16微米改善到Ra0.08～0.01微米，并能有效地去除磨削产生的振痕、波纹、螺旋线等缺陷以及极易磨损的凸峰和变质层等，从而大大提高工件的使用寿命抛光polishing利用柔性抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。抛光不能提高工件的尺寸精度或几何形状精度，而是以得到光滑表面或镜面光泽为目的，有时也用以消除光泽（消光）.抛光工艺特点通常以抛光轮作为抛光工具。抛光轮一般用多层帆布、毛毡或皮革叠制而成,两侧用金属圆板夹紧,其轮缘涂敷由微粉磨料和油脂等均匀混合而成的抛光剂。抛光时，高速旋转的抛光轮（圆周速度在20米／秒以上）压向工件，使磨料对工件表面产生滚压和微量切削，从而获得光亮的加工表面,表面粗糙度一般可达Ra0.63～0.01微米;当采用非油脂性的消光抛光剂时，可对光亮表面消光以改善外观。超精密加工

ultraprecisionmachining发展：20世纪60年代为了适应核能、大规模集成电路、激光和航天等尖端技术的需要而发展起来的精度极高的一种加工技术。到80年代初，其最高加工尺寸精度已可达10纳米（1纳米=0.001微米）级,表面粗糙度达1纳米,加工的最小尺寸达1微米，正在向纳米级加工尺寸精度的目标前进。纳米级的超精密加工也称为纳米工艺(nano-technology)。超精密加工是处于发展中的跨学科综合技术。超精密加工的特点超精密加工的精度比传统的精密加工提高了一个以上的数量级，除需要采用新的加工方法或新的加工机理之外,对工件材质,加工设备、工具、测量和环境条件等都有特殊的要求。工件材质必须极为细致均匀，并经适当处理以消除内部残余应力,保证高度的尺寸稳定性,防止加工后发生变形。超精密加工超精密加工主要分为超精密切削加工超精密特种加工

超精密切削加工主要有超精密车削、镜面磨削和研磨等。在超精密车床上用经过精细研磨的单晶金刚石车刀进行微量车削,切削厚度仅1微米左右，常用于加工有色金属材料的球面、非球面和平面的反射镜等高精度、表面高度光洁的零件。例如加工核聚变装置用的直径为800毫米的非球面反射镜，最高精度可达0.1微米，表面粗糙度为Rz0.05微米。超精密特种加工加工精度以纳米，甚至最终以原子单位(原子晶格距离为0.1～0.2纳米)为目标时，切削加工方法已不能适应，需要借助特种加工的方法，即应用化学能、电化学能、热能或电能等，使这些能量超越原子间的结合能，从而去除工件表面的部分原