精密磨削和超精密磨削(精密加工)课件.ppt

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1、2022-4-192022-4-193.13.1概述概述3.23.2精密磨削精密磨削3.33.3超硬磨料砂轮磨削超硬磨料砂轮磨削3.43.4超精密磨削超精密磨削3.53.5精密和超精密砂带磨削精密和超精密砂带磨削第第3 3章精密磨削和超精密磨削章精密磨削和超精密磨削2022-4-19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、铜及其合金等材料进行超精密切削，而对于黑色金属、材料进行超精密切削，而对于黑色金属、硬脆材料的精密与超精密加工，则主要硬脆材料的精密与超精密加工，则主要是应用精密和超精密磨料加工。是应用精密和超精密磨料加工。所谓精密和超精密磨料加工，就

2、是利用所谓精密和超精密磨料加工，就是利用细粒度的磨粒和微粉对细粒度的磨粒和微粉对黑色金属、硬脆黑色金属、硬脆材料材料等进行加工等进行加工，以得到高加工精度和，以得到高加工精度和低表面粗糙度值。低表面粗糙度值。2022-4-19第第1 1节节 概述概述一、一、精密和超精密磨料加工方法分类精密和超精密磨料加工方法分类2022-4-19第第1 1节节 概述概述一、精密和超精密加工磨料分类一、精密和超精密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起，形成一定的形状并在一起，形成一定的形状并具有一定强度，再采用烧结、具有一定强度，再采用烧结、粘接、涂敷等方法

3、形成粘接、涂敷等方法形成砂轮、砂条、油石、砂砂轮、砂条、油石、砂带等磨具。带等磨具。精密和超精密砂轮磨削精密和超精密砂轮磨削精密砂轮磨削：精密砂轮磨削：砂轮的粒度砂轮的粒度60608080，加，加工精度工精度1m1m，Ra0.025mRa0.025m；超精密砂轮磨削：砂轮的粒度超精密砂轮磨削：砂轮的粒度W40W40W50W50，得加工精度得加工精度0.1m0.1m， Ra0.025Ra0.0250.008m0.008m。精密和超精密砂带磨削精密和超精密砂带磨削精密砂带磨削：砂带粒度精密砂带磨削：砂带粒度W63W63W28W28，加工，加工精度精度1m1m，Ra0.025;Ra0.025;超精密

4、砂带磨削：砂带粒度超精密砂带磨削：砂带粒度W28W28W3W3，加工精，加工精度度0.1m0.1m，Ra0.025Ra0.0250.008m0.008m。2022-4-19砂轮粒度砂轮粒度2022-4-192022-4-19第第1 1节节 概述概述一、精密和超精密加工分类一、精密和超精密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起，磨料或微粉不是固结在一起，而是成游离状态。而是成游离状态。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、

5、喷射加工等。喷射加工等。2022-4-19第第1 1节节 概述概述二、精密和超精密砂轮磨料磨具二、精密和超精密砂轮磨料磨具磨料及其选择磨料及其选择2022-4-19第第1 1节节 概述概述二、精密和超精密砂轮磨料磨具二、精密和超精密砂轮磨料磨具磨料粒度及其选择磨料粒度及其选择多选用多选用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起，形成一定的形状，并将磨料粘合在一起，形成一定的形状，并有一定的强度。有一定的强度。树脂结合剂、陶瓷结合

6、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；量浓度；高精度、低表面粗糙度值的精密磨削和超精密高精度、低表面粗糙度值的精密磨削和超精密磨削选用细粒度、低质量浓度。磨削选用细粒度、低质量浓度。2022-4-19第第1 1节节 概述概述二、精密和超精密砂轮磨料磨具二、精

7、密和超精密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脱落。普通磨具硬度低表示磨粒易脱落。超硬磨具无硬度项指标。超硬磨具无硬度项指标。磨具的强度磨具的强度高速回转时，抵抗因离心力的作用而自高速回转时，抵抗因离心力的作用而自身破碎的能力。身破碎的能力。磨具的形状和尺寸及其基体材料磨具的形状和尺寸及其基体材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形状和尺寸。的形状和尺寸。基体材料与结合剂有关，金属结合基体材料与结合剂有关，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

8、具多采用陶瓷。瓷结合剂磨具多采用陶瓷。2022-4-19第第1 1节节 概述概述三、精密和超精密涂覆磨具三、精密和超精密涂覆磨具涂覆磨具分类涂覆磨具分类2022-4-19第第1 1节节 概述概述三、精密和超精密涂覆磨具三、精密和超精密涂覆磨具2022-4-19第第1 1节节 概述概述三、精密和超精密涂覆磨具三、精密和超精密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

9、号表示。字粒度号表示。粘接剂粘接剂又称胶，作用是将砂粒牢固地粘接在基底上。又称胶，作用是将砂粒牢固地粘接在基底上。动物胶动物胶：皮胶、明胶、骨胶等。用于轻切削的干磨：皮胶、明胶、骨胶等。用于轻切削的干磨和油磨。（溶于水）和油磨。（溶于水）树脂树脂：醇酸树脂、胺基树脂、尿醛树脂、酚醛树脂：醇酸树脂、胺基树脂、尿醛树脂、酚醛树脂等。用于难磨材料或复杂形面的磨削或抛光。（易等。用于难磨材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）高分子化合物高分子化合物：聚醋酸乙稀酯。用于精密磨削。：聚醋酸乙稀酯。用于精密磨削。（粘接性能好、耐湿、有弹性，成本高）（粘接性能好、耐湿、有弹性，成本高）2

10、022-4-19第第1 1节节 概述概述三、精密和超精密涂覆磨具三、精密和超精密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一般砂纸、纱一般砂纸、纱布均用此法布均用此法一般塑料膜材料的基底一般塑料膜材料的基底砂带都用此法。精密和砂带都用此法。精密和超精密加工中所用的涂超精密加工中所用的涂覆磨具多用涂覆法制作。覆磨具多用涂覆法制作。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。2022-4-19第第2 2节节 精密磨削精密磨削一、精密磨削机理一、精密磨削机理精密磨削主要靠砂轮的精细修整，使磨粒具有精密磨削主要靠

11、砂轮的精细修整，使磨粒具有微刃性和等高性微刃性和等高性，磨削后，磨削后，被加工表面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表面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，获得高精度和小表面粗糙度表面。磨削机理归纳为如下几点：削阶段的作用，获得高精度和小表面粗糙度表面。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，使加工表面

12、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，使加工表面的残留高度极小。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，钝化微刃的滑擦和挤压将工件表面凸峰辗平，表面粗糙度数值减小。钝化微刃的滑擦和挤压将工件表面凸峰辗平，表面粗糙度数值减小。2022-4-19第第2 2节节 精密磨削精密磨削二、精密磨削砂轮选择二、精密磨削砂轮选择 精密磨削时所用砂轮的选择以易产生和保持精密磨削时所用砂轮的选择以易产生和保持微刃及微刃及其等高性其等高性为原则。为

13、原则。 磨削钢件及铸铁件时，采用磨削钢件及铸铁件时，采用刚玉磨料刚玉磨料（韧性较高、（韧性较高、能保持微刃性和等高性）较好能保持微刃性和等高性）较好，单晶刚玉最好，白刚玉、，单晶刚玉最好，白刚玉、铬刚玉应用最普遍。铬刚玉应用最普遍。碳化硅磨料碳化硅磨料韧性差，颗粒呈针片状，韧性差，颗粒呈针片状，修整时难以形成等高性好的微刃，磨削时，微刃易产生修整时难以形成等高性好的微刃，磨削时，微刃易产生微细破裂，不易保持微刃性和等高性。微细破裂，不易保持微刃性和等高性。2022-4-19第第2 2节节 精密磨削精密磨削二、精密磨削砂轮选择二、精密磨削砂轮选择 砂轮的粒度砂轮的粒度可选择粗粒度和细粒度两类可选

14、择粗粒度和细粒度两类。粗粒度经。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，半钝态微刃在适当压力下与工件表面的摩擦抛光修整，半钝态微刃在适当压力下与工件表面的摩擦抛光作用比较显著，可以得到质量更高的加工表面和砂轮使作用比较显著，可以得到质量更高的加工表面和砂轮使用寿命。用寿命。 结合剂结合剂选择树脂类较好，加入石墨填料可加强摩擦选择树脂类较好，加入石墨填料可加强摩擦抛光作用抛光作用。对粗粒度砂轮也可用陶瓷结合剂，加工效果。对粗粒度砂轮也可用陶瓷结合剂，加工效果也不错。也不错。2022-4-19第第2 2节节 精密磨削精密磨削三、

15、精密磨削时的砂轮修整三、精密磨削时的砂轮修整砂轮修整是精密磨削的关键，有砂轮修整是精密磨削的关键，有单粒金刚石修整、单粒金刚石修整、金刚石粉末烧结型修整器修整金刚石粉末烧结型修整器修整和和金刚石超声波修金刚石超声波修整整等。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数和光修次数。修整速度越小工件表面粗糙度。修整速度越小工件表面粗糙度值越小，但太小工件易烧伤，一般为值越小，但太小工件易烧伤，一般为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（次单行程（光修光修

16、是无修整是无修整深度修整，是为了去除砂轮表面个别突出微刃深度修整，是为了去除砂轮表面个别突出微刃）。）。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，使用金刚石受力小，使用寿命长）寿命长）2022-4-19第第2 2节节 精密磨削精密磨削四、精密磨床四、精密磨床 精密磨削要在精密磨床上进行。精密磨床应满足精密磨削要在精密磨床上进行。精密磨床应满足的要求：的要求： 1、高几何精度高几何精度：主要有砂轮主轴回转精度和导轨：主要有砂轮主轴回转精度和导轨平直度，以保证工件的几何形状精度要求，主轴轴平直度，以保证

17、工件的几何形状精度要求，主轴轴承一般采用动压和动静压组合轴承。承一般采用动压和动静压组合轴承。 2、低速进给运动的稳定性低速进给运动的稳定性：要求无爬行和冲击现：要求无爬行和冲击现象，能平稳工作。特殊设计液压系统，采取排除空象，能平稳工作。特殊设计液压系统，采取排除空气、低流量节流阀、工作台导轨压力润滑。气、低流量节流阀、工作台导轨压力润滑。2022-4-19第第2 2节节 精密磨削精密磨削四、精密磨床四、精密磨床 精密磨削要在精密磨床上进行。精密磨床应满足精密磨削要在精密磨床上进行。精密磨床应满足的要求：的要求： 3、减少振动减少振动 1）电动机的转子应进行动平衡，电动机与砂轮架）电动机的转

18、子应进行动平衡，电动机与砂轮架之间进行隔振；之间进行隔振； 2）砂轮要进行动平衡；）砂轮要进行动平衡； 3）精密磨床最好安装在防振地基上。）精密磨床最好安装在防振地基上。2022-4-19第第2 2节节 精密磨削精密磨削五、精密磨削用量五、精密磨削用量砂轮速度砂轮速度一般在一般在151530m/s30m/s，速度提高，速度提高，切削作用增强，对粗糙度不利。切削作用增强，对粗糙度不利。一般在一般在6 612m/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。工作速度工作速度工件纵向进给量工件纵向进给量一般为一般为50

19、50100mm/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。2022-4-19第第2 2节节 精密磨削精密磨削五、精密磨削用量五、精密磨削用量横向进给量（吃刀量）横向进给量（吃刀量）一般取一般取0.60.62.5m/2.5m/单行程，不能超过微刃高单行程，不能超过微刃高度。度。横向进给次数横向进给次数由于磨削余量为由于磨削余量为2-5m2-5m，单行程次数一般约单行程次数一般约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

20、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。2022-4-19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、高脆性金属材料和非金属材料。可用来加工各种高硬度、高脆性金属材料和非金属材料。如硬质合金、陶瓷、玻璃、半导体、石材等。立方氮化硼砂如硬质合金、陶瓷、玻璃、半导体、石材等。立方氮化硼砂轮磨削时，热稳定性好，化学惰性强，不易与铁素元素产生轮磨削时，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应，加工黑色金属时

21、，有较高的耐磨性。亲和作用和化学反应，加工黑色金属时，有较高的耐磨性。磨削能力强，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工尺寸及磨削能力强，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，加工表面质量好，无烧伤、裂纹磨削力小，磨削温度低，加工表面质量好，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。综合成本低。综合成本低。2022-4-19整形整形对砂轮进行对砂轮进行微量切削微量切削，使砂，使砂轮达到所要求的几何形状精轮达到所要求的几何形状精度，并使磨料尖端细微破碎，度，并使磨料尖端细微破碎，形成锋利的磨削刃。形成锋利的磨削刃。修锐修锐去除磨粒

22、间的结合剂去除磨粒间的结合剂，使磨粒间，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（一般是磨粒尺出于结合剂之外（一般是磨粒尺寸的寸的1/3左右），形成切削刃。左右），形成切削刃。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）2022-4-19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、聚晶金刚石笔，修整片等车削金刚石砂轮达到修整目的。修整精度和效率高，但切削能力差

23、。达到修整目的。修整精度和效率高，但切削能力差。磨削法磨削法用普通磨料砂轮或砂块与超硬磨料砂轮用普通磨料砂轮或砂块与超硬磨料砂轮对磨对磨进行修整，进行修整，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，致使超硬磨粒就会脱落。目前最为广瓷、金属结合剂，致使超硬磨粒就会脱落。目前最为广泛采用的修整法。泛采用的修整法。2022-4-19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

24、出结合剂。效率低，质量不稳。效率低，质量不稳。2022-4-19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行与超硬磨料砂轮在一定压力下进行自由对滚自由对滚，使，使结合剂破裂形成容屑空间，并使超硬磨粒表面崩结合剂破裂形成容屑空间，并使超硬磨粒表面崩碎形成微刃。加入碳化硅、刚玉等游离磨料，依碎形成微刃。加入碳化硅、刚玉等游离磨料，依靠游离磨料挤轧作用进行修锐。靠游离磨料挤轧作用进行修锐。1 1振

25、动机；振动机；2 2气气源；源；3 3压缩空气；压缩空气；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2022-4-19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、超硬磨料砂轮修整喷射喷射法法修锐效果好修锐效果好2022-4-19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

26、腐蚀作利用电化学腐蚀作用蚀除金属结合剂，用蚀除金属结合剂，可方便实现在线可方便实现在线修修锐锐。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）2022-4-19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结合剂砂轮。若。若在结合剂中加入在结合剂中加入石墨粉，可用于石墨粉，可用于树脂、陶瓷结合树脂、陶瓷结合剂砂轮。剂砂轮。既可整既可整形，又可修锐形，又可修

27、锐。2022-4-19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。2022-4-19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密磨削对磨床的要求：超精密磨削对磨床的要求：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

28、精度其径向跳动应砂轮主轴回转精度其径向跳动应0.01mm0.01mm，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。2022-4-19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密磨削对磨床的要求：超精密磨削对磨床的要求：4

29、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理系统，防止超硬磨料对）有比较完善的磨削液处理系统，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。2022-4-19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

30、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一般为磨削深度一般为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，立方氮化硼砂轮比金刚石砂轮可稍大。轮可稍大。2022-4-19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一般为一般为101020m/min20m/min（对磨削效果影响（对磨削效果影响较小，过高会使砂轮磨损增加，出现振较小，过高会使砂轮

31、磨损增加，出现振动和噪声）动和噪声）纵向进给速度纵向进给速度一般在一般在0.450.451.5m/min1.5m/min，对工件，对工件磨削表面粗糙度影响较大，粗糙磨削表面粗糙度影响较大，粗糙度要求小，应取小值。度要求小，应取小值。2022-4-19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：是指切削液与金属表面起作用，形成一层极压性：是指切削液与金属表面起作用，形成一层牢固的润滑膜，在磨削区域的高压下有良好的润滑牢固的润滑膜，在磨削区域的高压下有良好的润滑和抗粘着性能。和抗粘着性能。降低磨

32、削温度，减少磨削力，改善磨削表面质量，降低磨削温度，减少磨削力，改善磨削表面质量，提高磨削效率和砂轮寿命。提高磨削效率和砂轮寿命。润滑、冷却、清洗性能，尚有渗透性、防锈性、防润滑、冷却、清洗性能，尚有渗透性、防锈性、防腐性、防火性、切削性和腐性、防火性、切削性和极压性极压性等等2022-4-19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4560

33、m/s（热稳定性好）（热稳定性好）.磨削深度磨削深度磨削深度一般为磨削深度一般为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，立方氮化硼砂轮比金刚石砂轮可稍大。轮可稍大。2022-4-19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一般为一般为101020m/min20m/min（对磨削效果影响较小，（对磨削效果影响较小，过高会使砂轮磨损增加，出现振动和噪声）过高会使砂轮磨损增加，出现振动和噪声）纵向进给速度纵向进给

34、速度一般在一般在0.450.451.5m/min1.5m/min，对工件磨，对工件磨削表面粗糙度影响较大，粗糙度要削表面粗糙度影响较大，粗糙度要求小，应取小值。求小，应取小值。2022-4-19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，力矩平衡，用于窄砂轮的平衡，是在一个平面上的平衡。用于窄砂轮的平衡，是在一个平面上的平衡。（1 1）机外静平衡架上平衡）机外静平衡架上平衡（2 2）机上动态平衡）机上动态平衡（3 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

35、砂轮和多砂轮轴的平衡，是在一个有一定长度的体上进行力偶平衡。定长度的体上进行力偶平衡。 一般在动平衡机上进行。一般在动平衡机上进行。2022-4-19第第4 4节节 超精密磨削超精密磨削一、超精密磨削和镜面磨削一、超精密磨削和镜面磨削超精密磨削超精密磨削的加工精度达的加工精度达到或高于到或高于0.1m0.1m，表面粗，表面粗糙度糙度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、铁材料和陶瓷、对于钢、铁材料和陶瓷、玻璃等硬脆材料是一种重玻璃等硬脆材料是一种重要的加工方法。要的加工方法。镜面磨削镜面磨削加工表面粗糙度加工表面粗糙度RaRa达

36、到达到0.020.020.01m0.01m，属于精密，属于精密和超精密磨削范畴。和超精密磨削范畴。 超精密磨削的特点：超精密磨削的特点：超精密磨床是超精密磨削的关键；超精密磨床是超精密磨削的关键；超精密磨削是一种超微量去除加工；超精密磨削是一种超微量去除加工；超精密磨削是一个高精度、高稳定超精密磨削是一个高精度、高稳定 性的系统工程。性的系统工程。2022-4-19第第4 4节节 超精密磨削超精密磨削二、超精密磨削机理二、超精密磨削机理超微量切除超微量切除超精密磨削是一种极薄切削，切削厚度极小，磨削深度可能小超精密磨削是一种极薄切削，切削厚度极小，磨削深度可能小于晶粒的大小，磨削就在晶粒内进行

37、，因此磨削力一定要超过于晶粒的大小，磨削就在晶粒内进行，因此磨削力一定要超过晶体内部非常大的原子、分子结合力，从而磨粒上所承受的切晶体内部非常大的原子、分子结合力，从而磨粒上所承受的切应力就急速地增加并变得非常大，可能接近被磨削材料的剪切应力就急速地增加并变得非常大，可能接近被磨削材料的剪切强度极限。强度极限。磨粒切削刃处受到高温和高压作用，要求磨粒材料有很高的高磨粒切削刃处受到高温和高压作用，要求磨粒材料有很高的高温强度和高温硬度。温强度和高温硬度。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，虽可连续磨削，但得不到高

38、精度小表面粗糙度的成新切削刃，虽可连续磨削，但得不到高精度小表面粗糙度的磨削质量。磨削质量。因此，在超精密磨削时，一般采用人造金刚石、立方氮化硼等因此，在超精密磨削时，一般采用人造金刚石、立方氮化硼等超硬磨料砂轮。超硬磨料砂轮。2022-4-19第第4 4节节 超精密磨削超精密磨削二、超精密磨削机理二、超精密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增加，到达最大值再逐渐减始逐渐增加，到达最大

39、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，开始是弹性区，继而塑性区、切削区、开始是弹性区，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）超精密磨削时有微切削作用、塑性）超精密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。2022-4-19第第4 4节节 超精密磨削超精密磨削磨削加工过程磨削加工过程 磨削加工是无数磨粒的连续磨削。加工的实质是工件被磨磨削加工是无数磨粒的连续磨削。加工的实质是工件被磨削的表层，在无数磨粒瞬间的挤压，摩擦作用下产生变形，而削的表层

40、，在无数磨粒瞬间的挤压，摩擦作用下产生变形，而后转为磨屑，并形成光洁表面的过程。后转为磨屑，并形成光洁表面的过程。磨削过程可分为三个阶段：砂轮表面的磨粒与工件材料接触，磨削过程可分为三个阶段：砂轮表面的磨粒与工件材料接触，发生发生弹性变形弹性变形，磨粒继续切入工件（切削深度增加），工件材，磨粒继续切入工件（切削深度增加），工件材料进入料进入塑性阶段塑性阶段，材料晶粒发生滑移。塑性变形不断增大，当，材料晶粒发生滑移。塑性变形不断增大，当力达到工件的强度极限时，被磨削层材料产生挤裂，即进入力达到工件的强度极限时，被磨削层材料产生挤裂，即进入切切削阶段削阶段，最后被切离。当磨削切入量达到最大值后，逐

41、渐减少，最后被切离。当磨削切入量达到最大值后，逐渐减少，最后到零，同时经历塑性区和弹性区。最后到零，同时经历塑性区和弹性区。 二、超精密磨削机理二、超精密磨削机理2022-4-19第第4 4节节 超精密磨削超精密磨削三、超精密磨床三、超精密磨床超精密磨床的特点超精密磨床的特点 （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：0.250.250.1m0.1m 圆柱度：圆柱度：2500025000：0.250.2550005000：1m1m 表面粗糙度：表面粗糙度：Ra0.006Ra0.0060.01m0.01m （2 2）高刚度）高刚度 刚度值一般应在

42、刚度值一般应在200N/m200N/m以上以上 （3 3）高稳定性）高稳定性 （4 4）微进给装置）微进给装置 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 0.010.010.1m0.1m。 （5 5）计算机数控）计算机数控2022-4-19第第4 4节节 超精密磨削超精密磨削三、超精密磨床三、超精密磨床超精密磨床的结构超精密磨床的结构超精密磨床在结构上的发展趋势：超精密磨床在结构上的发展趋势：（1 1）主轴轴承由动压向动静压和静压发展，由液体静压向空气）主轴轴承由动压向动静压和静压发展，由液体静压向空气静压发展

43、。静压发展。( (空气静压轴承精度高、发热小稳定、工作环境易清空气静压轴承精度高、发热小稳定、工作环境易清洁，但要洁，但要注意提高承载能力注意提高承载能力) )（2 2）多采用空气静压导轨，也有采用精密研磨配制的镶钢滑动）多采用空气静压导轨，也有采用精密研磨配制的镶钢滑动导轨。导轨。（3 3）床身、工作台等逐渐采用稳定性好的天然或人造花岗岩。）床身、工作台等逐渐采用稳定性好的天然或人造花岗岩。（4 4）整个机床采用对称结构、密封结构、淋浴结构等热稳定）整个机床采用对称结构、密封结构、淋浴结构等热稳定性措施。性措施。2022-4-19第第4 4节节 超精密磨削超精密磨削四、超精密磨削工艺四、超精

44、密磨削工艺 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 工作台纵向进给速度：工作台纵向进给速度：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 25m5m2022-4-19第第4 4节节 超精密磨削超精密磨削五、超硬微粉砂轮超精密磨削五、超硬微粉砂轮超精密磨削超硬微粉砂轮超精密磨削机理超硬微粉砂轮超精密磨削机理与超精密磨削的机理基本相同，在磨削过程中微切削

45、作与超精密磨削的机理基本相同，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表面磨擦所产生的冷塑性流动以及高由于磨粒与被加工表面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；滑移变形是由于材料晶体速时磨粒磨擦发热所引起的；滑移变形是由于材料晶体内存在内存在位错位错缺陷或微裂纹所产生的。缺陷或微裂纹所产生的。2022-4-19最初为解释晶体的塑性变形而提出的一种原子排最初为解释晶体的塑性变形而提出的一种原子排列缺陷模型列缺陷模型晶体滑移时，已滑移部分与未滑移晶体滑移时，已滑移部分与未滑移部分在滑移面上的

46、分界，称为位错，部分在滑移面上的分界，称为位错，又可称又可称为差排。它是一种线缺陷基本型式有两种：为差排。它是一种线缺陷基本型式有两种：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已经为电子显微镜等观察所证实实际晶的存在已经为电子显微镜等观察所证实实际晶体在生长，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，扩散，强度等都有很大影体的塑性变形，相变，扩散，强度等都有很大影响响 位错位错2022-4-19第第4 4节节 超精密磨削超精密磨削五、

47、超硬微粉砂轮超精密磨削五、超硬微粉砂轮超精密磨削超硬微粉砂轮超精密磨削特点超硬微粉砂轮超精密磨削特点1. 由于磨料是微粉级，粒度很细，磨削可获得极小的表面粗糙由于磨料是微粉级，粒度很细，磨削可获得极小的表面粗糙度和很高的几何尺寸和形状精度；度和很高的几何尺寸和形状精度；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，需要进行在磨料粒度很细，容屑空间很小，磨削容易堵塞，需要进行在线修整，才能保证磨削的正常进行和加工质量；线修整，才能保证磨削的正常进行和加工质量；4. 磨削要在超精密磨床上进行，机床上

48、应有微进给装置，设备磨削要在超精密磨床上进行，机床上应有微进给装置，设备价格高。价格高。超硬微粉砂轮超精密磨削应用超硬微粉砂轮超精密磨削应用已成功用于加工各种非金属材料和有色金属及其合金材料零件已成功用于加工各种非金属材料和有色金属及其合金材料零件中的各种表面加工。中的各种表面加工。2022-4-19第第5 5节节 精密和超精密砂带磨削精密和超精密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采用无接头或有接头的环形砂带环形砂带，通过张，通过张紧轮撑紧，由电动机通过接触轮带动砂带紧轮撑紧，由电动机通过接触轮带动砂带高速回转，工件回转，砂带头

49、架或工作台高速回转，工件回转，砂带头架或工作台纵向及横向进给运动，从而对工件进行磨纵向及横向进给运动，从而对工件进行磨削。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。采用采用成卷砂带成卷砂带，由电动机经减速机构通过，由电动机经减速机构通过卷带轮带动砂带作极缓慢的移动，砂带绕卷带轮带动砂带作极缓慢的移动，砂带绕过接触轮并以一定的工作压力与工件被加过接触轮并以一定的工作压力与工件被加工表面接触，工件回转，砂带头架或工作工表面接触，工件回转，砂带头架或工作台纵向及横向进给，从而对工件进行磨削。台纵向及横向进给，从而对工件进行磨削。砂带在磨削过程中的

50、连续缓慢移动，砂带在磨削过程中的连续缓慢移动，切削切削区不断出现新砂粒区不断出现新砂粒，磨削质量高且稳定，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，用于精密和超精密磨削。密和超精密磨削。一、砂带磨削方式、特点和应用范围一、砂带磨削方式、特点和应用范围2022-4-19闭式砂闭式砂带磨削带磨削砂带磨削分类：砂带磨削分类：按砂带与工件接触形式按砂带与工件接触形式分为接触轮式、支承板分为接触轮式、支承板（轮）式、自由浮动接（轮）式、自由浮动接触式和自由接触式。触式和自由接触式。按加工表面类型分为外按加工表面类型分为外圆、内圆、平面、成形圆、内圆、平面、成形表