2第二章精密磨削加ppt課件

1、磨削用磨料、磨具砂輪、砂帶、油石或研磨料等作為工具對工件表面進行加工磨削：精加工工藝半精加工）切下極細薄的金屬，殘留面積的高度小，有利于形成光潔的表面； 磨料加工磨料加工 固結(jié)磨固結(jié)磨料加工料加工 固結(jié)磨具固結(jié)磨具砂輪磨削砂輪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帶磨削砂帶磨削砂帶研拋砂帶研拋游離磨游離磨料加工料加工研磨研磨 拋光拋光平形金剛石砂輪平形金剛石砂輪分類：天然磨料、人造磨料。天然磨料由于價格昂貴、含雜質(zhì)多、性質(zhì)不均勻，因而，主要用人造磨料做砂輪。生產(chǎn)中使用的磨料有氧化物剛玉類系、碳化物系和超硬磨料氧化物系剛玉類磨料：比碳化物系磨料韌性好，但硬度差。因而，用于磨削各種

2、鋼類工件碳化物系磨料：用于磨削鑄鐵類、黃銅、青銅脆性材料）、鋁及硬質(zhì)合金等硬脆工件細金剛石超硬磨料超硬磨料立方氮化硼易與水反應(yīng)，生成氨和硼酸，故在磨削時不易用含水的磨削液。越高，砂輪的耐磨性和磨削效率越高，但成越高，砂輪的耐磨性和磨削效率越高，但成本增加。本增加。涂覆磨具是將磨料用粘結(jié)劑均勻涂覆在紙、布或其他復(fù)涂覆磨具是將磨料用粘結(jié)劑均勻涂覆在紙、布或其他復(fù)合材料基底上。合材料基底上。常用涂覆磨具有：砂紙、砂布、砂帶、砂盤等常用涂覆磨具有：砂紙、砂布、砂帶、砂盤等鋼紙磨片以鋼紙為基體，用合成樹脂將磨料固鋼紙磨片以鋼紙為基體，用合成樹脂將磨料固結(jié)在基體上而制成的片狀磨具。結(jié)在基體上而制成的片狀磨

3、具。適用范圍：鋼紙磨片可對金屬材料制成的各種適用范圍：鋼紙磨片可對金屬材料制成的各種復(fù)雜型面進行除漆、除銹、除毛刺、磨焊縫等復(fù)雜型面進行除漆、除銹、除毛刺、磨焊縫等粗加工，廣泛應(yīng)用于制船、航空、機車、橋梁粗加工，廣泛應(yīng)用于制船、航空、機車、橋梁等行業(yè)。等行業(yè)。涂粘結(jié)劑涂粘結(jié)劑涂覆方法磨粒規(guī)格涂層粘接劑基帶圖 靜電植砂砂帶結(jié)構(gòu)精密磨削：加工精度10.1m，Ra0.20.025m的磨削工藝。一般用氧化鋁和碳化硅砂輪。靜壓滑動軸承在高速旋轉(zhuǎn)的情況下負載突然增大時易磨損，高速會造成沖擊 啟動和停止時的干摩擦啟動和停止時的干摩擦和主軸的磨損；和主軸的磨損；固定瓦：有阿基米德曲線油槽(圖1(a)，有偏心圓

4、弧曲線油槽(圖1(b)，活動瓦塊撓支點B擺動能自動調(diào)整間隙，形成油楔(圖1(c) 1015mm/min 縱向進給量要小0.01mm/r砂輪傳感器鎖緊螺母預(yù)載螺母鋼球支承彈性膜刀具減振墊二、精密磨削過程及磨削力.磨削過程：圖3-14 磨屑形成過程a平面示意圖 b截面示意圖l磨粒頂錐角80 145，前角很負，切削力大l刃口圓弧半徑nn*10微米，磨損后，增加l表面10磨粒參與切削，切削深度在某一范圍l磨粒的形狀A(yù)點移動到B點，工件C點進給到B點；ABC層金屬被切除，磨去的最大厚度為BD，參加切削的磨粒數(shù)AB*m；單個磨粒的最大切削厚度為)/(maxmBABDacg0max/2dfmvvarwcgr

5、f0d0/2sindfr20202/2cos1sindfdfrr0000/ )2()2/()2/(/cosdfddfdOBOErrmvvawcg/sinmaxFr徑向進給量0max/2dfBmvfvarawcg)/()/(20maxwrrawcgdfdfBmvfva平面及外圓磨削時，考慮軸線進給量fa及砂輪寬度B的影響，單粒最大切削厚度的計算公式分別為平面磨削外圓磨削在磨削過程中，由于磨粒對工件產(chǎn)生強烈的擠壓和摩擦，使工件材料經(jīng)受劇烈地變形，產(chǎn)生大量的熱量，磨削區(qū)溫度很高。速度高，切除單位金屬消耗的功大車削的1030倍）磨削時去除單位體積材料所需能量為普通切削的1030倍，砂輪線速度高，且為非

6、良導(dǎo)熱體 磨削熱多，且大部分傳入工件，工件表面最高溫度可達1000以上。l磨削區(qū)溫度磨削區(qū)溫度 砂輪與工件接觸區(qū)的平均溫度，砂輪與工件接觸區(qū)的平均溫度，它與磨削燒傷、磨削裂紋密切相關(guān)。用它與磨削燒傷、磨削裂紋密切相關(guān)。用AA表示表示磨削溫度l磨粒磨削點溫度磨粒磨削點溫度 磨粒切削刃與磨屑接觸點溫磨粒切削刃與磨屑接觸點溫度，是磨削區(qū)中溫度最高的部位，與磨粒磨損有直度，是磨削區(qū)中溫度最高的部位，與磨粒磨損有直接關(guān)系。接關(guān)系。l 磨削點的瞬間溫度遠遠高于磨削區(qū)溫度。不但影磨削點的瞬間溫度遠遠高于磨削區(qū)溫度。不但影響表面質(zhì)量，也影響磨粒磨損和磨屑粘著現(xiàn)象。用響表面質(zhì)量，也影響磨粒磨損和磨屑粘著現(xiàn)象。用

7、dotdot表示表示l工件平均溫度工件平均溫度 磨削熱傳入工件引起的溫升，磨削熱傳入工件引起的溫升，影響工件的形狀與尺寸精度。用影響工件的形狀與尺寸精度。用ww表示表示圖345 砂輪磨削區(qū)溫度和磨粒磨削點溫度軟、磨粒鋒利，溫度低；磨粒粗，碾壓輕、接觸少、溫度低；磨粒形狀棱角鋒利程度等冷卻作用：流量、流速、熱參數(shù)、溫度等光滑：干摩擦無磨削液流體潤滑摩擦：有切削液邊界潤滑摩擦：壓力大、潤滑膜大部分破壞磨削液滲透、吸附邊界潤滑摩擦添加劑：油性、擠壓添加劑400800）邊界潤滑(Boundary Lubrication)是由液體摩擦過渡到干摩擦摩擦副表面直接接觸過程之前的臨界狀態(tài)。是不光滑表面之間，發(fā)

8、生部分表面接觸的潤滑狀況。此時潤滑油的總體粘度特性沒有發(fā)揮作用。 （2 2切削液的添加劑切削液的添加劑用以改善在較低溫度下切削液的潤滑性能。 a. a.油性添加劑油性添加劑 b. b.極壓添加劑極壓添加劑比油性添加劑能耐較高的溫度。比油性添加劑能耐較高的溫度。硫化切削油硫化切削油FeS1000；氯；氯化石蠟，化石蠟，F(xiàn)eCL2、3，400 ，摩擦系數(shù)小；含磷的極壓添加摩擦系數(shù)?。缓椎臉O壓添加劑磷酸鐵，摩擦系數(shù)小劑磷酸鐵，摩擦系數(shù)小為改善切削液性能所加為改善切削液性能所加入的化學(xué)物質(zhì)，稱為添入的化學(xué)物質(zhì)，稱為添加劑。加劑。 c. c.表面活性劑表面活性劑乳化劑：有機化合物極性基團、非極性基團乳

9、化劑還有潤滑作用陰離子型乳化劑：石油磺酸鈉、油酸鈉皂非離子型乳化劑：聚氯乙烯、脂肪、醇、醚耐硬水防銹添加劑：亞硝酸鈉有毒、是亞硝酸鈉在一定條件下生成的亞硝胺 致癌）、石油磺酸鈉抗泡沫劑：二甲基硅油、無味無毒 防霉劑：苯酚有毒、腐蝕性極強、化學(xué)反應(yīng)能力強。 ）磨削鋼件：蘇打水、乳化液磨削鋁件：煤油加少量礦物油）磨削鑄鐵和青銅：不加切削液，用吸塵器清除塵屑36atm四.普通砂輪精密磨削機理鈍化后，等高性好，滑擦、擠壓嚴重，金屬高溫軟化、碾平作用強，降低Ra磨粒微刃性：修整砂輪眾多細小的切削刃提高加工質(zhì)量磨粒微刃的等高性：細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、擠壓、拋光、切削作用

10、A砂輪架每行程均有進給期間B無火花磨削1砂輪架移動量2工件半徑減少量砂輪架移動量與工件半徑減小的關(guān)系砂輪粒度與修整粒度：細磨粒，線密度高，單個磨粒的最大磨削深度小砂輪的修整：砂輪的修整：金剛石筆軸向縱向進給量要小金剛石筆軸向縱向進給量要小0.01mm磨粒等高性磨粒等高性好、微刃多，可以獲得好、微刃多，可以獲得Ra0.1以下的表面質(zhì)量以下的表面質(zhì)量砂輪：磨料粒度低可以降低塑變及粗糙度，太低會造成砂輪堵塞與磨削進給量、磨削深度有關(guān)） 60200硬度：中軟較好，磨粒鋒利，工件塑性變形小組織：中等組織磨粒密度太少acgmax大）、太多均不理想堵） 資料：剛玉磨削鋼件、磨削硬脆的鑄鐵、硬質(zhì)合金；高硬度磨

11、粒磨削質(zhì)量最好采用磨削液有利于降低碾壓摩擦，提高質(zhì)量，減少變形，降低Ra%100N00HVHVHVHV=1.8544F/d2(MPa)維氏硬度載荷小，壓痕深度淺，適應(yīng)于測量較薄的材料或表面硬化層的硬度，所以維氏硬度廣泛用來測定金屬鍍層、薄片金屬以及化學(xué)熱處理后的表面硬度。顯微硬度的測量原理同維氏硬度計顯微硬度的測量原理同維氏硬度計000，金剛石壓頭的，金剛石壓頭的壓痕），壓力壓痕），壓力2N，在斜截面上測量，在斜截面上測量hl*sin+Rz 根據(jù)l和Rz計算硬化層厚度h 30230輪廓最大高度輪廓最大高度Rz在一個取樣長度在一個取樣長度lr范圍內(nèi)，被評定輪廓上各個極點至中線的距離中，最大輪廓峰

12、高范圍內(nèi)，被評定輪廓上各個極點至中線的距離中，最大輪廓峰高Rp與最大輪廓谷深與最大輪廓谷深Rv之和的高度，即之和的高度，即 Rz = Rp + Rv 乳化液、離子型水溶液石油磺酸鈉、油酸鈉皂）表層金屬的應(yīng)力的影響因素?zé)嵋蛩嘏c塑性變形熱因素為主表層拉應(yīng)力塑性變形為主表層受壓應(yīng)力磨削用量對殘余應(yīng)力的影響：磨削深度：下頁圖砂輪速度增加，熱作用增加、變形減小，易產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力進給速度增加，受熱面積增加，熱作用減輕；變形增加，易產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力工業(yè)純鐵：磨削深度很小時，擠壓嚴重，溫升不明顯，易產(chǎn)生壓應(yīng)力；磨削深度增加，熱作用增加，磨削溫度增加，拉應(yīng)力傾向增加；磨削深度大于0.025mm后，變形因素作用增加

13、，壓應(yīng)力傾向增加；磨削速度增加，磨削溫度增加，熱作用增加，變形減小，拉應(yīng)力傾向增加。組織應(yīng)力表層局部冷變形引起的應(yīng)力2-4 超精密磨削簡介二、超精密磨削的機理超微量切除：晶內(nèi)切削、力很大、磨粒易破碎高溫強度、硬度要高：超硬磨料CBN，金剛石磨屑形成過程：負前角相當(dāng)于球形刀具滑擦階段擠壓摩擦刻劃耕犁階段：塑性變形，死區(qū)切削階段形成切屑磨削深度小，刃口圓弧半徑相對較大，相當(dāng)于球形刃口計算機控制砂帶：帶基材料為聚碳酸脂薄膜，其上植有細微砂粒。無色透明的無定型熱塑性材料 ：透明金屬、防彈玻璃 、太空人的頭盔面罩 、筆記本電腦外殼砂帶在一定工作壓力下與工件接觸并作相對運動，進行磨削或拋光?？赡ハ髌矫?、內(nèi)

14、外圓表面、曲面等砂帶磨削(1)定義：利用砂帶，根據(jù)加工要求以相應(yīng)的接觸方式對工件進行加工的方法。是一種新型高效工藝方法。聚碳酸脂無色透明的無定性熱塑性材料 ：透明金屬、防彈玻璃 、太空人的頭盔面罩 、筆記本電腦外殼 PC彈性接觸輪硬磁盤裝在主軸真空吸盤上砂帶磨削示意圖V砂帶砂帶輪卷帶輪F-F-徑向進給徑向進給f-f-軸向振動軸向振動開式閉式(2)砂帶制作特點： 精選的針狀磨粒，靜電植砂，使磨粒均直立且鋒刃向上，定向整齊均勻排列，良好的等高性，磨粒間容屑空間大，磨粒與工件接觸面積小，所有磨粒均參加切削。磨粒規(guī)格涂層粘接劑基帶圖 靜電植砂砂帶結(jié)構(gòu)適應(yīng)性差：不能加工階梯軸退刀槽窄）、階梯孔、盲孔小孔

15、、齒輪，工件的形位精度不易保證砂帶機研磨（1定義：利用研磨工具和研磨劑，從工件上研去一層極薄表面層的精密加工方法。（2研磨劑由磨料、研磨液及輔料調(diào)配而成。磨料一般只用微粉。研磨液用煤油或煤油加機油、水；起潤滑、冷卻以及使磨料能均勻分布在研具表面的作用。輔料指油酸、硬脂酸或工業(yè)用甘油等強氧化劑，能使工件表面生成一層極薄的疏松氧化膜，以提高研磨效率。（4研具研磨工具），是研磨劑的載體，用以涂敷和鑲嵌磨料，發(fā)揮切削作用。要求研具材料比待研工件材料軟，常用鑄鐵、錫、鋁等軟金屬或硬木、塑料做研具。研具為剛性，基本不變形與拋光不同）（5尺寸公差等級IT5IT30.1m，表面粗糙度值可達0.10.008 m

16、1.手工研磨外圓 工件安裝在車床頂尖間或卡盤上，在加工表面上涂上研磨劑，再把研具套上，工件低速旋轉(zhuǎn)，手握研具軸向往復(fù)移動。外圓研具由研磨環(huán)和研磨夾組成。2.手工研磨內(nèi)圓 內(nèi)圓研具由錐度調(diào)節(jié)桿和開口錐套組成。3.手工研磨平面4. 研磨特點：（1微細性：研磨是在良好的預(yù)加工基礎(chǔ)上進行的0.010.1 m切削；微量性：1微米以下的切深（2隨機性：研磨過程中工件與研具的接觸是隨機的，可使高點相互修整，逐步減少誤差；多刃多向加工滾、切等）（3針對性：手工研磨可通過檢測工件，有針對性地變動研磨位置，掌握研磨時間，有效地控制加工質(zhì)量。研磨本身也是對凸點的加工，與設(shè)備的精度幾乎無關(guān)，加工質(zhì)量主要與工件研具接觸

17、性質(zhì)、相對運動等有關(guān) 研磨不能提高表面間的位置精度，生產(chǎn)率低。5.加工范圍：研磨可加工鋼、鑄鐵、銅、鋁及其合金、半導(dǎo)體、陶瓷、玻璃、塑料等材料；可加工常見地各種表面，且不需要復(fù)雜和高精度設(shè)備，方法簡便可靠，容易保證質(zhì)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跡構(gòu)成無光澤的表表面有微小破碎痕跡構(gòu)成無光澤的表面，鋼材則不然面，鋼材則不然研磨規(guī)律切屑切屑手工研磨手工精研手工研磨圓盤研磨圓盤研磨研具：灰鐵、球鐵F基體）球化退火、多次人工時效尺寸、形狀穩(wěn)定、性能均勻研磨初期：壓力增加，去除率增加；中期：去除率隨壓力增加而增加，但有極限值后期：壓力大，去除率下降超精密研磨的主軸加工頭為聚氨脂球 2、浮動拋光：高壓液膜隔開工件和研具3、動壓浮離拋光：拋光盤表面有多個傾斜面，轉(zhuǎn)動形成油楔，將保持環(huán)內(nèi)的工件浮起，拋光液內(nèi)的微粒進行拋光無摩擦熱、無工具磨損，標(biāo)準平面不會變化，可重復(fù)獲得精密的工件表面6、切斷、開槽及端面拋光超精密拋光硬質(zhì)合金表面超精密拋光硬質(zhì)合金表面超精密拋光超精密拋光Al2O3Al2O3基陶瓷刀具表面基陶瓷刀具表面超精密拋光超精密拋光Si3N4Si3N4基陶瓷刀具表面基