第四章光学零件加工技术

光学零件加工技术

薛常喜

光电工程学院（粗、精、抛是三大基本工序）光学零件加工的基本工艺包括：毛坯准备，粗磨、精磨、抛光、定心磨边,胶合，照相刻划，镀膜。粗磨加工是利用磨料或磨具将块料或型料毛坯、棒料加工成具有一定几何形状、尺寸精度和表面粗糙度的半成品零件的成型工序。粗磨方式有两种：①散粒磨料：粗磨机、手工、开球面②固着磨料：（金刚石磨具）铣磨机、开球面

下面就粗磨有关问题进行探讨。就两种方法研究第四章粗磨

图4—1磨料破坏玻璃过程1—磨具；2—玻璃；3—磨粒第四章粗磨——第一节研磨的本质一.散粒磨料的研磨机理：散粒磨料的研磨是指用金刚砂和水对玻璃零件进行粗磨加工。玻璃在被研磨时受到两个外力作用：一个是磨盘通过磨料对工件表面法线方向施加压力Fn，它使玻璃形成锥状裂纹，裂纹角900～1500，锥状裂纹深度的破坏层为n，凸凹层为k，裂纹层为m，其中n=k+m。一般来说，凸凹层深度k是磨料平均尺寸的1/3～1/4，裂纹层深度m比k大1～3倍。水通过裂纹向玻璃渗透，并发生水解作用，生成硅酸凝胶。

生成物起到一种楔裂作用，促使裂纹加深加宽，使玻璃碎屑脱落。第二个作用是磨盘与共之间的相对运动，相对速度V，将锥状破坏层除去。

第四章粗磨——第一节研磨的本质随着研磨过程的继续，磨料继续滚动和撞击，这样产生的切向冲击力除去破坏层，达到研磨玻璃的目的。应指出：①实际上磨盘通过磨料颗粒传递给零件表面的压力不可能完全与法线一致，可向各个方向倾斜，如图F，但总可把它分解成水平（Fk）、垂直（Fn）两个方向的分力。第四章粗磨——第一节研磨的本质

图4.2散粒磨料粗磨机理垂直分力Fn与法线方向一致，使玻璃产生裂纹，与相对速度V的方向垂直，不为去除玻璃作功。水平分力Fk与玻璃表面相切，与速度V方向相反，可去除玻璃表面凸凹层，达到去除目的。也使磨具表面磨损。②每个磨料所受F力，使磨粒滚动，产生较大冲击力，不仅使玻璃去除，而且使大颗粒被破碎（由于磨料颗粒大小不均，有5%大颗粒，大于基本尺寸3倍。因此一般开始时只有很少（5%～10%）参加研磨）产生的较大冲击和振动，促使裂纹加深，脱落，有助于加工。

第四章粗磨——第一节研磨的本质因此研磨机理：散布于磨盘和工件表面之间的磨料颗粒，借助于磨盘在工件表面法线方向上施加的压力和磨盘与工件的相对运动，磨料对工件表面进行微量研磨破碎和破坏，使之表面逐次形成破坏层和凸凹层，达到成型目的研磨过程主要是尖硬的磨料颗粒对玻璃表面破坏的饿过程，水解起一定作用是次要的。第四章粗磨——第一节研磨的本质二.固着磨料的研磨机理（粗磨的铣削加工——铣磨）固着磨料的研磨就是把金刚石颗粒烧结压制在磨轮上，用金刚石磨具加工光学零件的过程，称为铣磨（范成法）。该法是英国人1920年首先提出，由于人造金刚石技术限制，没有实际应用，至五十年代，国外出现了铣磨机，随着人造金刚石技术的发展，用于生产，六十年代中，我国开始应用，现已经普遍使用。铣削加工是采用金刚石磨具研磨玻璃。放大看时，可以看到磨轮表面有许多颗粒的金刚石棱角。加工时，每个颗粒的棱尖就象一把把车刀对玻璃进行车削相类似。如图：

第四章粗磨——第一节研磨的本质图4—3固着磨料研磨铣磨时，磨具的主要运动是旋转，磨具和工件的相对运动产生的切削F可分解成水平Fk和垂直Fn两个部分。如同玻璃刀划割玻璃，垂直分力Fn使磨料颗粒进入玻璃深处，形成交错裂纹，裂纹角大约为1550，它的大小不随玻璃牌号变化。第四章粗磨——第一节研磨的本质裂纹深度m和凸凹层k构成破坏层n。裂纹宽度（裂纹层）a＞b（磨料粒度尺寸）当金刚石棱尖深入玻璃时，将玻璃劈出碎片A和B而脱落。水平分力Fk实际上是切削力，就象车刀切削加工一样。故金刚石磨轮对玻璃的加工，就是无数个磨料颗粒切削作用的总和，，随着磨轮工件的相对运动使玻璃及到铣磨加工。与散粒磨料研磨时加水一样，水解作用（使磨料分布均匀，带走热量、碎屑），铣磨时要供应冷却液，以减少摩擦热，冲走玻璃屑、脱落的磨粒等。用同样粒度的散粒磨料，固着磨料金刚石磨具研磨光学表面，后者要细得多，如用粒度240#散粒研磨，表面粗糙度为3.2微米（2.5-5.0）花5粗磨；

用粒度240#固着末了磨轮，表面粗糙度为0.8微米（0.63-0.25）花7精磨由于固着磨料研磨效率高，表面质量好，应用于粗、精、抛光各种工序中。第四章粗磨——第一节研磨的本质三.总结1、玻璃的去除过程（1）磨料颗粒迫使玻璃表面形成裂纹交错的，裂纹角900～1500，（2）磨料颗粒滚动产生撞击力，使玻璃表面破碎（3）在切向力的作用下，玻璃表面破碎材料和凸起部分被去除。（4）上述的综合作用，在工件的表面产生了破坏层。破坏层（n）=凹凸层（k）+裂纹层（m）k=（1/3～1/4）磨料粒度m=（1～3）k第四章粗磨——第一节研磨的本质2、磨料的综合作用和变化（1）磨料在磨削过程中，磨料本身被破碎，粒度在逐渐减小（2）只有少数的颗粒参与研磨，只占整个加入磨料的5%～15%（3）磨料的粒度均匀性要好，最大粒度：最小粒度小于2：1，要是超过会在工件表面留下划痕。（4）有部分魔力颗粒镶嵌在磨盘表面上，划切的方式去除玻璃（在后期此作用很重要）3、水的作用（1）水解物的楔胀作用。水可以进入裂纹，发生水解反应，生成硅酸凝胶，体积变大，促使玻璃去除。（2）水分散磨料和冷却作用第四章粗磨——第一节研磨的本质4、磨盘的作用和变化（1）工件仿照磨盘成型的（2）去除玻璃的同时，磨盘也磨损，如果玻璃磨掉100份，磨盘磨掉1份（散粒）；固着磨料是3000：1（3）对球面粗磨“一道砂，一道模”（4）磨盘、工艺表面形状受工艺因素影响（压力、相对速度、磨削时间）5、冷却液的作用（1）冷却（2）润滑：减少磨损，延长磨具寿命（3）清洗，把磨料碎屑冲走第四章粗磨——第一节研磨的本质6磨削的本质（1）每个颗粒的作用相当于玻璃刀划切玻璃的作用（2）切削力F分解为Fk和Fn。在Fn的作用下，磨料尖侵入玻璃表层劈出碎片；在Fk作用下，切削玻璃，产生一个划痕。划痕的深度为宽度的1/10（d=1/10L）L大约等于颗粒宽度，裂纹深度＝１～1.5L（3）划痕的边缘是波状的（4）磨料的颗粒参与切削部分占整个颗粒的1/3（工件表面与磨轮间有间隙，防止产生摩擦热，冷却液进不去，融化工件，使颗粒釉化）（5）在磨削的过程中会使某些颗粒变钝，应及时脱落，叫自锐，如果及时自锐性好，主要与结合剂有关第四章粗磨——第一节研磨的本质在铣磨机上，用固着金刚石磨具加工玻璃的过程，为铣削加工，也称铣磨。又称范成法，即利用磨轮刃口轨迹包络面成型球面的方法一.球面铣磨原理球面铣磨的目的是加工出具有一定曲率半径和表面粗糙度的球面零件。第四章粗磨——第二节铣削加工原理其运动原理如图：图4—4球面铣削加工原理第四章粗磨——第二节铣削加工原理①金刚石磨轮刃口通过工件顶点；②磨轮轴与工件轴相交于O点；③磨轮轴与工件轴夹角为α；④磨轮轴高速旋转，工件轴低速转动。这种运动轨迹的包络面就形成球面。它们的运动原理遵循正弦公式，球面的曲率半径R与夹角α有关，由图得正弦公式：即

Dm：磨轮中径；r：磨轮端面圆弧半径

第四章粗磨——第二节铣削加工原理

一般磨轮中径为零件直径的四分之三。当工件表面曲率半径较大或平面零件时，磨轮中径大于零件直径1/2即可。当选好磨轮后，D，r均为定值，调节不同α角，可加工出不同半径的零件。磨轮端面在工件表面上某一瞬间的切削轨迹是一个圆，这个圆与工件轴倾斜一个角度，称为斜截圆，也称球面铣磨原理为斜截圆原理。被加工表面的几何形状，实际上是某一加工周期内许多个斜截圆的总和。第四章粗磨——第二节铣削加工原理二.斜截圆成型球面的证明

图4—5斜截圆的坐标第四章粗磨——第二节铣削加工原理下面用数学方法来证明斜截圆绕工件轴的回转面为球面。如图；有二个直角坐标系（XYZ，X’Y’Z’）均以O为坐标原点。OX’、OZ’分别与OX，OZ夹角为α，OY与OY’重合。其中OZ代表工件轴线，OZ’代表磨轮轴线。坐标原点O是工件轴与磨轮轴交点，夹角为α。O’为为斜截圆中心，A为磨轮端面顶点与工件中心接触处，则OA=R（O为零件曲率半径中心），O’A=ρ（斜截圆半径），在X’Y’Z’坐标系中，斜截圆方程为

①，设M为斜截圆上任一点，M点在XOZ坐标平面内为M（X，Z），在X’OZ’坐标系内，坐标为M（X’，Z’）。将X’Y’Z’转换到XYZ坐标系中，即将X’Y’Z’用XYZ表示，用坐标转换公式：

②将方程组②代入①，得

解得：二式相加：第四章粗磨——第二节铣削加工原理将方程组②代入①，得解得：二式相加：这是以O为圆心，R为半径的球面方程。说明斜截圆绕工件轴回转时其包络面为球面，即铣磨加工的运动轨迹为球面。第四章粗磨——第二节铣削加工原理三.平面铣磨原理平面铣磨目的是加工出具有一定平面度或平行度的平面零件。平面零件实际上是曲率半径R=∞的球面零件，由正弦公式，

当R=∞时，sina=0→a=0，所以磨轮轴与工件轴平行（夹角为0）时，可加工平面零件。在球面铣磨机上，当a=0时，可加工平面零件。现有专门加平面零件的平面铣磨机，如PM500大型平面铣磨机。第四章粗磨——第二节铣削加工原理四.金刚石磨具铣槽或圆弧为了便于装配固定，如棱镜、平面镜等，或减轻重量等原因，常需在零件上铣槽或磨圆弧等。现用金刚石磨具代替手工。第四章粗磨——第二节铣削加工原理

图4—6铣圆弧图4—5铣圆弧图4—7铣槽第四章粗磨——第二节铣削加工原理§4—3磨料和磨具一.磨料：是研磨零件和制造磨具用的材料，是具有一定硬度和韧性的粉状或粒状物质。是主要辅料之一。磨料的研磨性能与硬度、韧性和粒度有关。

第四章粗磨——第三节磨料和磨具（一）对磨料的一般要求1.硬度是磨料的最基本要求，它应比被加工材料硬，因为磨料颗粒硬度愈高．才能够切入被加工物内，使低硬度的物体表面受到加工。2.韧性要高，不因为有研磨压力而引起形变和破坏，且不易度损。3.应有适当的自锐性，随研磨压力而产生相应的小碎屑，应呈贝壳状断口的多角形。4.熔点或软化点应比被加工物高，研磨发热时，磨粒尖端不应熔化或变软。5.化学稳定性要好，以免在加工过程中，对被加工物起化学作用。6.形状和粒度应均匀一致，每号磨料颗粒的尺寸应限制在一定范围内。

第四章粗磨——第三节磨料和磨具（二）.种类研磨光学玻璃所用的磨料按来源分为二大类：①天然磨料：是由天然矿物加工而成。光学零件加工过程中常用的天然磨料有金刚石，刚玉、金刚砂、石英砂和钙铝石榴石等。产量少，纯度低，价贵；②人造磨料：是由人工冶炼而创得的研磨材料。其主要品种有人造刚玉，人造碳化物(碳化硅、碳化硼)和人造金刚石等。人工制造逐渐代替天然。第四章粗磨——第三节磨料和磨具表4—1磨料的基本性能种类名称代号主要化学成分莫氏硬度特点应用天然金刚石JTC10纯度低，价贵刚玉Al2O398%～99%8～9人造金刚石JRC10磨具刚玉Al2O398.5%～99.5%9精磨碳化硅TH黑SiC98%9.15～9.5粗粗磨TL绿SiC98.5%9.5～9.75硬、脆精磨碳化硼B4C9.8价贵、不广泛精磨第四章粗磨——第三节磨料和磨具表4—2天然磨料的性能(1)名称外观莫氏硬度比重主要特性金刚石（C）纯金刚石无色透明晶粒103.15～3.53硬度最高，耐磨性及磨削性能好圆粒金刚石灰黄色半透明的不规正晶体，有时为球形球形金刚石棕黄色球形结晶黑金刚石褐色或黑色的细晶粒，有时呈椭圆形多孔集合体。第四章粗磨——第三节磨料和磨具表4—2天然磨料的性能(2)名称外观莫氏硬度比重主要特性钻石牌金刚砂黑红色或乳白色颗粒7～8磨削性能比刚玉低，但其韧性强，磨件的光洁度高。刚玉蓝灰色或黄灰色颗粒93.9～4.1磨削性能比金刚石低石英砂白色或淡黄色颗粒6～72.5～2.8磨削性能很低，加工中很易磨碎钙铝石榴石褐色或黑色结晶7.5～8.33.4～4.3第四章粗磨——第三节磨料和磨具表4—3人造磨料的性能及应用刚玉（白刚玉（名称代号莫氏硬度外观主要特性应用范围GZ9棕褐色，用其制造的磨具呈蓝色或浅蓝色硬度高，价格便宜适用于磨削碳素钢、铸铁和硬青铜等。GB9白色。用其制造的磨具也为白色硬度比棕刚玉高适用于磨削淬火钢、高速钢、螺纹、齿轮、薄壁零件及光学零件的精磨及抛光GD浅黄色或白色。用其制得磨具的颜色也相同颗粒呈球形。硬度和韧性都比白刚玉高。适用于磨削不锈钢和高钒高速钢。铬刚玉GG玫瑰红或紫红色。用其制得磨具的颜色也相同硬度与白刚玉相近，韧性比白刚玉高。磨件光洁度好。适用于研磨量具和仪表零件等光洁度要求较高的工序。微晶刚玉GW颜色与棕刚玉近似磨粒由微小晶体组成。强度高。适用于磨削不锈钢和特种球墨铸铁。锆刚玉GA磨削效率高，磨削不堵塞，零件不烧伤，光洁度高。特别适用于重负荷磨削不锈钢黑碳化硅（SiC）TH9.5～9.75黑色有光泽硬度比白刚玉高适用于铸铁、黄铜、矿石、耐火物及其他非金属的磨削、研磨和切割。绿碳化硅（SiC）TL9.5～9.75绿色硬度仅次于碳化硼和金刚石适用于磨硬质合金、缸套研磨。光学零件的粗、精磨。碳化硼（B4C）TP9.6～9.8黑色硬度仅次于金刚石。耐磨性好。适用于硬质合金、宝石及晶体等的研磨及抛光。人造金刚石（C）JR10硬度最高，但很脆，切削力高，使用寿命长。适用于磨削硬质合金、光学玻璃及晶体高硬度材料。单晶刚玉（三）.按颗粒大小分类磨料的粒度是以颗粒的大小来分类的。有筛选法和水选法两类。1、对于颗粒尺寸大于40微米的磨料，用筛选法分级。粒度号用筛网一英寸长度上有多少个筛孔来命名。如80#粒度指筛网一英寸长度上有80个孔，用这样的筛子筛过的磨料为80#磨料颗粒尺寸大于40微米的常用于粗磨，100#，150#，240#，280#，其对应的粒度尺寸范围见P53表4—12、对于磨料颗粒尺寸小于40微米的微粉，用水选法分级，用显微镜分析法鉴定的，用WXX表示，表示磨料颗粒的实际尺寸。如W14，即该号磨料颗粒的最大尺寸为14微米，W40以下的磨料常用于精磨。第四章粗磨——第三节磨料和磨具二.磨具目前，光学零件的粗磨加工已普遍实现了机械化，常用的磨具有二种：①普遍磨料制成的砂轮，用于磨外圆；②金刚石磨具制成金刚石磨轮，用于铣磨平面或球面零件，优点效率高，寿命长。正确选择，合理使用。光学零件加工用的金刚石磨具，主要有筒形磨轮，平形磨轮，双斜边磨轮，平形带弧磨轮，以及定中心磨边、倒角磨轮(有磨边单斜边磨轮和磨边平形磨轮)等第四章粗磨——第三节磨料和磨具（一）.金刚石磨具的结构图4—8金刚石磨具的结构1—基体；2—过渡层；3—金刚石层1.金刚石层：由金刚石和结合剂组成，烧结压制而成，是磨具的工作部分。金刚石昂贵，只在金刚石层内。粗磨铣磨机上用磨轮，一般为2～3mm2.过渡层：只含结合剂，起连接作用，1～2mm3.基体：磨具本身金属部分，将其固定在机床上，并承载金刚石层和过渡层。第四章粗磨——第三节磨料和磨具（二）.金刚石磨具特性标志，各参数如下：1.磨料：代号JT（天然金刚石），JR-1、JR-2、JR-3，人造金刚石2.粒度：常用80#～W53.硬度：Y（硬）、ZY（中硬）、Z（中）4.浓度：常用25%、50%、70%、100%|5.结合剂：树脂结合剂（S），青铜结合剂（Q），陶瓷结合剂（A），电镀结合剂（D）1～5是其成分6.形状：碗形，筒形，平行7.外径：D;8.厚度：H;9.孔径：d10.金刚石层环厚b;11.金刚石层厚h12.金刚石角度α6～12为其磨具形状、尺寸第四章粗磨——第三节磨料和磨具（二）金刚石磨具特性参数的选择：效率；表面质量（磨具寿命）1、粒度：金刚石磨具的粒度表示组成磨具的磨料颗粒的粗细程度。如80#磨轮，即表示用80#粒度的磨料制成的磨具。金刚石磨具的粒度越粗，凸凹层深，则加工效率高，表面粗糙度越大。在选择金刚石磨具的粒度时应是；在保证粗糙度要求的前提下，尽量采用粒度粗的磨具，来提高磨削效率。第四章粗磨——第三节磨料和磨具2、浓度金刚石磨具的浓度指在金刚石层内每立方厘米的体积内，含有金刚石的重量。规定4.4克拉/cm3的浓度作为100%。1克拉=0.2克，金刚石重量计量单位，同理，浓度50%，金刚石含量为2.2克拉/cm3。a)选用金刚石磨具浓度过高→金刚石颗粒多→结合剂少→把持力减弱→脱落b)若选用金刚石磨具浓度过低→金刚石颗粒少→作用在每个颗粒上力增大→过早脱落因此，浓度不是越高越好，经验表明，粗磨铣磨磨具浓度100%最好，精磨45～50%最好关于金刚石粒度和浓度对加工表面粗糙度的影响，在浓度相同50%，粒度粗（160～125），粒数少13，切削深，粗糙度大7.9,在粒度相同125～160浓度小（50%），粒数少，切削深度同，粗糙度大7.9第四章粗磨——第三节磨料和磨具3、硬度按结合剂把持磨料的能力分硬度等级，表4—4磨具硬度等级及代号软硬分7个等级：超软（CR）、软（R）、中软（ZR）、中（Z）、中硬（ZY）、硬（Y）、超硬（CY）金刚石磨具的硬度指磨具表面的磨料颗粒在外力作用下脱落的难易程度，磨料不容易脱落，磨具硬；反之，则软。分7个等级。

硬度等级超软软1软2软3中软1中软2中1中2中硬1中硬2中硬3硬1硬2超硬代号CRR1R2R3ZR1ZR2Z1Z2ZY1ZY2ZY3Y1Y2CY第四章粗磨——第三节磨料和磨具硬度直接与磨削效率，表面加工质量和磨具使用寿命有关。过硬→磨钝的磨料颗粒不易脱落→磨具与工件之间摩擦力增大→摩擦热多→表面质量差，效率低，零件易裂过软→磨粒易脱落→效率降低，影响磨具寿命材料软——磨具硬加工面积大，热多——磨具软些4.结合剂结合剂是把金刚石颗粒牢固地保持在磨具基体上的物质。结合剂共四种：树脂结合剂（S）陶瓷结合剂（A）金属结合剂（Q）电镀结合剂（D），耐磨性：由弱到强第四章粗磨——第三节磨料和磨具金属结合剂有铜基、硬质合金基、铁基。铣磨用的磨轮结合剂一般为青铜结合剂，机械自锐作用，自动脱落；化学作用，又露出棱角。目前国内常用结合剂有：①树脂结合剂：优点：加工零件表面粗糙度小，磨削中不易堵塞，易修整,结合力强缺点：耐磨性差，不适用大负荷磨削。用途：多用于精磨磨具第四章粗磨——第三节磨料和磨具②陶瓷结合剂：耐磨性较强，耐磨性和磨削效率介于树脂和金属之间，磨削中不易堵塞、发热。耐热性，化学稳定性耐水性均优。磨具脆性大，光学加工中应用很少。③青铜结合剂：优点：结合能力强，耐磨性好，寿命长，能承受较大载荷。缺点：成本高，自锐性较差（即钝化的颗粒自动脱落），易堵塞，发热，需常修整。使用广泛：金刚石锯片、金刚石磨轮、高速精磨磨具、磨外圆平行磨轮等④电镀结合剂：用电沉积金属的方法，把金刚石镶嵌在基体表面上，因此只有一层金刚石颗粒。优点：结合力强，磨削效率高，寿命长。磨具磨损后，可反复再镀。便于冷却液流通。由于工作表面只有一层金刚石颗粒，故不能太厚，仅用于特小、特薄和特殊形状的磨具，如切晶体的内圆切割锯片。第四章粗磨——第三节磨料和磨具（三）.磨具特征的书写方式1、特征书写的顺序(1)磨料；(2)粒度；（3）硬度；（4）结合剂；（5）磨具形状；（6）尺寸2、尺寸书写的顺序(1)外径；(2)厚度；（3）孔径3、书写的方法书写时在结合剂代号和磨具形状代号之间应以圆点隔开。

4、举例

GB80#ZR1S●P400×40×203表示粒度为80#的白刚玉作磨料,硬度为中软的树脂结合剂，平形砂轮，其尺寸为外径400mm、厚度40mm、孔径203mm第四章粗磨——第三节磨料和磨具三、人造金刚石磨具(一)人造金刚石磨具的浓度是指含有金刚石的结合剂层中每立方厘米中含有金刚石颗粒的克拉数。(二)金刚石磨具特征书写方法

1、特征书写顺序:1)磨料;2)粒度;3)硬度;4)结合剂;5)浓度;6)磨具形状7)尺寸。

2.尺寸书写顺序1)外径;2)厚度;3)孔径;4)金刚石层环宽;5)金刚石层层厚;6)角度

3、书写举例

JR一1100Y1Ql00NH40×55×37×3×7表示粒度为l00号的人造金刚石JR—1作磨料，青铜结合剂，硬度为Yl，浓度为100%，光学筒形砂轮，尺寸为中径40mm、厚度55mm，孔径37mm、金刚石层环宽3mm、金刚石层层厚7mm。第四章粗磨——第三节磨料和磨具（三）金刚石磨具形状和代号表4—5金刚石磨具形状和代号磨具名称代号断面图磨具名称代号断面图平行砂轮P双斜边砂轮PSX小砂轮P单斜边砂轮PDX薄片砂轮PB双面凹砂轮PSA杯形砂轮B平面带弧砂轮PH碗形一号砂轮BW1切断砂轮PBG碗形二号砂轮BW2光学磨边单斜边砂轮PXG碟形一号砂轮D1光学磨边平行砂轮PG碟形二号砂轮D1光学筒形砂轮NH、NP单面凹砂轮PDA§4—4铣磨加工中工艺参数的选择（效率与质量）指加工过程中影响效率、质量的工艺参数，其中包括：机床、磨具（如前所述）、冷却液一.磨头转速V：指磨头每分钟的转数，用转/分表示。它反映到磨具上就是磨轮的线速度（单位米/秒）——即磨削速度。

V——线速度；n——转数，DM——中径，单位mm

第四章粗磨——第四节铣磨加工中工艺参数的选择

国内铣磨机一般不调速，磨头转速为定值，国外铣磨机有调速装置。因此，磨轮的线速度可由磨轮直径大小来选择，它的高低直接影响加工表面的光洁度和磨削效率。一般磨轮的线速度取12～35米／秒。如果线速度再高，磨轮的微量不平衡会引起很大振功，影响磨削质量。线速度过低也会使磨削性能变坏，降低效率和表而质量。在磨料粒度相间的情况下，提高磨轮的线速度，可以提高零件的表面光洁度实验表明，磨削速度越快→磨削效率越高→表面粗糙度小，凹凸层均匀，质量光洁度越好。磨削速度太高（低）→机床振动大→影响质量{效率}综上所述，效率、质量两个方面，线速度为24m/s时最佳效果。第四章粗磨——第四节铣磨加工中工艺参数的选择二.工件转速v铣磨原理：轮——高速；工件——低速工件转速实际上就是进给速度，它是出机床的进给机构决定的，可以根据需要进行调整。进给速度低，加工出的零件表面光洁度高，且可延长磨具的使用寿命，但生产效率低。因此在选用进给速度时要从生产效率和加工质量两方面综合考虑。一般选用150一250mm/min较为合理。试验结果表明，线速度取150一250mm/min较为合理。工件线速度越低，加工时间越长，表面光洁度越好，对保持磨轮的锋利程度和寿命都有好处。工件线速度越低→加工时间长，效率低→表面粗糙度越小→保持磨轮锋利、寿命考虑效率降低，质量升高，常取150～250mm/分第四章粗磨——第四节铣磨加工中工艺参数的选择三.铣磨深度（吃刀深度）：指工件转动一周的加工深度。在铣磨周期内，磨削量是多次加工深度的总和。铣磨深度△w与磨轮线速度V、工件转速v，铣磨压力P，金刚石粒度d、材料等因素有关。△w∝P（V/v）d铣磨深度大→磨削效率高→粗糙度大。铣磨深度不应超过金刚石曾厚度，吃刀量不宜过大。第四章粗磨——第四节铣磨加工中工艺参数的选择四.冷却液具有冷却（带走热量）清洗（冲走碎屑）润滑（减小摩擦）化学（玻璃、磨具结合剂、机床防锈）等四个方面的作用。对铣磨加工，冷却作用是主要的，在磨轮高速旋转作用下，产生大量摩擦热，玻璃磨具温度升高，玻璃导热性差，热量不易散失，使磨具温度升高，严重损失，工件质量也难以保证，故冷却液需及时带走摩擦热。第四章粗磨——第四节铣磨加工中工艺参数的选择铣磨冷却液有三大类（1)水溶性冷却液F68冷却、清洗、润滑作用均较好，防锈是含有表面活性剂的水溶液，用于小球面铣磨；高速精磨。水+表面活性剂（2）油性冷却液是以矿物油为主体的冷却液常用煤油+机油（1：1）混合使用。润滑性好——铣磨磨削量大，磨具易磨损；清洗性差、冷却一般,化学防锈。多用于粗磨铣磨平面、球面等。（3）乳化液冷却液=矿物油+水+乳化剂是由矿物油和水在乳化剂作用下形成的乳化液。兼有油、水的优点：冷却、清洗、润滑、防锈均好，不易配制，易堵塞磨轮。冷却液喷射方式：内喷（小零件）；外喷（大零件）工件装夹方式：①真空吸附；②弹性装夹；③电磁装夹。①、②多用于球面，③多用于平面第四章粗磨——第四节铣磨加工中工艺参数的选择正弦公式微分式：结论：1.球面曲率半径误差的绝对值随角度误差的增大而增大。当2.磨轮中径误差dDm的影响，dDm>0时,dDm↑,↑,曲率半径误差的绝对值随磨轮中径误差dDm增大第四章粗磨——第四节铣磨加工中工艺参数的选择3.轮端面圆弧半径误差dr的影响：当dr↑时，dr>0,因为dr<0无意义。4.当dα，dr，dD一定时，若α愈小（即R愈大），则|dR|越大。说明加工大曲率半径的零件比加工小曲率半径精度低。第四章粗磨——第四节铣磨加工中工艺参数的选择∵α↓，sinα↓，cosα↑，cosα/sin2α↑↑，∴|dR|↑（α小，R大）|dR|随α的减小而增大①一般情况下，磨轮选定后，Dm是常数，则dDm=0②若磨轮使用时间不长，r可认为不变，即r=常数，则dr=0，则微分式为：那么，可主要分析1，4两项误差。第四章粗磨——第四节铣磨加工中工艺参数的选择一、铣磨球面的主要几何形状误差：

a)球面曲率半径误差

b)厚度误差。1.影响工件曲率半径精度的误差(1)角度调整误差和磨轮刃口尺寸误差铣磨机的运动原理是遵循正弦公式：

为了获得一定曲率半径R值，应按正弦公式计算出理论α值。但由于端面圆弧半径r的精确值很难测得，而且使用中长期磨损，r值是变化的，故计算的α值只是理论值，与实际α值有±（10～50）的误差。故需要对角度α进行调整。第四章粗磨——第五节铣磨球面几何形状精度分析由正弦公式得，微分得：②由微分式②得①一般情况下，磨轮选定后，Dm是常数，则dDm=0②若磨轮使用时间不长，r可认为不变，即r=常数，则dr=0，则微分式为：

①第四章粗磨——第五节铣磨球面几何形状精度分析说明：（1）球面半径误差的绝对值|dR|随着角度误差dα的增大而增大。若|dα|↑，则|dR|↑反之：（2）一定时：R↑，|dR|↑。说明大曲率半径的球面误差大，因此此时，调整时要注意。（3）dr

负号→凸面：r偏大，R减少正号→凹面：r偏大，|R|增大（4）（5）|dR|随磨轮转角α的减小而增大，故加工小曲率半径的球面比大球面曲率半径精度高。第四章粗磨——第五节铣磨球面几何形状精度分析2.中心调整误差的影响（与公式无关，与斜截圆原理有关）机床经过初步的角度调整之后，磨轮端面不一定正好处在工件表面中心，而产生了中心误差△。它直接影响曲率半径，故除进行角度调整外，还要进行中心调整，以减小或消除△。