第3章-磨削加工技术.pptx

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1、第三章第三章 磨削加工技术磨削加工技术 3.1 磨削原理GrindingAbrasive Machining 第1页/共71页3.1 3.1 磨削加工机理磨削加工 采用固结硬质磨料工具或游离的硬质磨料对工件进行切除的加工方法精度：IT5IT7Ra1.250.08m精密磨削RaFz，工艺系统变形大，实际ap 去除率，F，Ng:砂轮圆周上每毫米的磨粒数,Ng=acgmaxVw:工件速度，Vw =acgmax Vs:砂轮速度，Vs =acgmax fr :径向进给，fr=acgmax ds:砂轮直径，ds =acgmax 第28页/共71页磨削温度及磨削烧伤1.基本概念 磨粒磨削点温度 磨粒磨削点温

2、度是磨粒切削刃与切屑接触点的温度，是磨削中温度最高的部位，可达10001400，也是磨削热的主要热源。砂轮磨削区温度 砂轮磨削区温度是砂轮与工件接触区的平均温度。它影响工件表面的烧伤、裂纹和加工硬化。工件平均温升 工件平均温升是磨削热传入工件而引起的温升。第29页/共71页2.磨削烧伤及控制(1)磨削烧伤 定义：由磨削热引起的、在加工表层瞬间发生的氧化变色现象 根据烧伤形貌分类：全面烧伤：零件的整个表面被烧伤斑状烧伤：表面上出现分散的烧伤斑点线条状烧伤：整个零件表面有线条形烧伤 根据显微组织分类：回火烧伤淬火烧伤退火烧伤第30页/共71页(2)磨削烧伤及控制烧伤烧伤类型类型 产生原因产生原因硬

3、度硬度防止措施防止措施淬火淬火烧伤烧伤温温度度超超过过相相变变温温度度（720），急急剧剧冷冷却却，产产生生硬硬度度更更高高的的二次淬火马氏体组织二次淬火马氏体组织提高提高l 减减少少磨磨削削热热的的产产生生加加速速磨磨削热传散；削热传散；l 选选用用正正确确的的砂轮砂轮l 选选用用合合理理磨磨削削用用量量合合适适的的冷却方式。冷却方式。退火退火烧伤烧伤温温度度超超过过相相变变温温度度（720），冷却缓慢，产生退火组织冷却缓慢，产生退火组织 降低降低 回火回火烧伤烧伤温度未超过相变温度温度未超过相变温度（720），但超过马氏体的），但超过马氏体的转变温度（转变温度（300），产生回），产生回火

4、组织火组织 降低降低 第31页/共71页第三章第三章 磨削加工技术磨削加工技术 3.2 精密和超精密磨削Precision Grinding&Ultra-Precision Grinding 第32页/共71页精密磨削加工精密磨床细粒度砂轮精修砂轮磨痕极其微细残留高度极小加工精度为10.1mRa为0.20.025m 磨粒微刃性磨粒等高性第33页/共71页1.普通砂轮精密磨削1)精密磨削机理 微刃的微切削作用 切削的刃口增多，深度减小，Ra 微刃的等高切削作用(a)砂轮 (b)磨粒 (c)微刃 (锐利、半钝化、钝化)磨粒具有微刃性和等高性第34页/共71页1)精密磨削机理 微刃的滑擦、挤压、抛光

5、作用 弹性变形的作用 FyFzFx 砂轮具有退让性，反复光磨提高精度第35页/共71页(2)精密磨削砂轮及砂轮的修整 精密磨削砂轮 磨料：易于产生和保持微刃及其等高性 钢和铸铁：刚玉类磨料 有色金属：碳化硅 粒度：46#60#结合剂：金属类、陶瓷类结合剂 第36页/共71页 精密磨削砂轮的修整金刚石笔修整器修整导程：1015mm/min修整深度：2.5m/str 初修修整 精修 光修7080(a)金刚石笔修整器 (b)修整器与砂轮的相对位置第37页/共71页 精密磨削砂轮的修整金刚石滚轮修整烧结或电镀金刚石滚轮修整时间短第38页/共71页 精密磨削砂轮的修整金刚石滚轮修整烧结或电镀金刚石滚轮修

6、整时间短第39页/共71页 磨削用量砂轮速度：1530m/s 工件速度：612m/min 工件纵向进给：0.060.5mm/r 磨削深度：0.62.5m/str 走刀次数：23str第40页/共71页2.超硬磨料砂轮磨削 超硬磨料砂轮 金刚石砂轮 立方氮化硼砂轮 特点 适合高硬度，高脆性和非金属材料 磨削能力强 磨削力小，磨削温度低 磨削效率高 加工成本低 第41页/共71页 磨削工艺 磨削用量 磨削液 砂轮修整 磨削速度：1230m/s 磨削深度：0.0010.01 工件速度：1020m/min 纵向进给速度：0.451.5m/min 整形：车削法，磨削法修锐：挤压滚扎，喷射、电加工法第42

7、页/共71页v=27 m/s6420-2-4-60204681012弹 性区塑 性区切 削区工件切入角实 际磨削 轨迹理 想磨削 轨迹弹性区塑性区切削区塑性区弹性区接触终点2=6.8切 入 角/（）接触长度/mm超精密磨削加工1.超精密加工的机理加工精度达到0.1m以下、Ra0.025m 第43页/共71页2.ELID镜面磨削(1)基本原理使用ELID磨削，冷却液为特殊电解液。通电后，砂轮结合剂发生氧化，氧化层阻止电解进一步进行。在切削力作用下，氧化层脱落，露出了新的锋利磨粒。电解修锐连续进行，砂轮在整个磨削过程保持锋利状态进给电源金刚石砂轮（铁纤维结合剂）冷却液冷却液电刷第44页/共71页(

8、2)ELID磨削的特点 良好的稳定性提高了贵重磨料的利用率良好的可控性镜面磨削，残留裂纹少第45页/共71页(3)ELID磨削的必备装置 具有较高主轴回转精度的磨床。良好的导电性和电解性能的砂轮电源装置电解液日本 KOGE 第46页/共71页(4)适用范围电子材料和磁性材料的镜面磨削光学材料的镜面磨削及难加工光学材料的研磨抛光前的镜面磨削等陶瓷材料的镜面磨削高硬度钢铁及其复合材料以及硬质合金的镜面磨削第47页/共71页3.超精密磨削的特点及应用金刚石砂轮磨削光学玻璃树脂结合剂砂轮磨粒粒度：6-12m磨削深度：4m进给速度：6mm/min粗糙度Ra：1.04nm第48页/共71页3.超精密磨削的

9、特点及应用ELID镜面磨削实验室：Ra1-2 nm 工业应用：Ra10 50 nm 玻璃表面SEM图像玻璃表面AFM图像第49页/共71页4.超精密磨削对机床环境的要求高精度 高刚度 稳定性微量进给装置计算机数控 有良好过滤的磨削液超稳定加工环境条件和超净化空间 防振系统第50页/共71页第三章第三章 磨削加工技术磨削加工技术 3.3 缓进给磨削Creep feed grinding第51页/共71页3.3 缓进给磨削缓进给深切磨削（强力磨削，重负荷磨削，蠕动磨削）缓进给：普通磨削的10-2 10-3 大切深：普通磨削的102 103 磨削效率是普通磨削的35倍 Ra0.20.4m；精度 25

10、 m第52页/共71页缓进给磨削加工的特点第53页/共71页第54页/共71页1.缓进给磨削存在的问题正常磨削时温度较低而容易突发烧伤(1)烧伤程度往往比较严重；(2)烧伤存在某种程度的突然性。第55页/共71页2.缓进给磨烧伤的沸腾换热理论0qqa，对流换热阶段 qa q qlim，成膜沸腾阶段突发烧伤 始终保持磨削过程中磨粒的锋利，可以避免烧伤第56页/共71页3.缓进给磨削加工的特点磨削深度大，砂轮与工件接触弧较长。缓进给磨削是大切深、一次进给，进给速度比较低。产生大量磨削热，易烧伤，应配有强冷却。生产效率高。可以直径磨削难加工的材料至尺寸要求。磨削精度高和表面质量好。参加切削磨粒数多，

11、总磨削力及功率大。第57页/共71页缓进给磨削工艺1.连续修正边磨削边再成形和修锐砂轮省去了砂轮修整，提高了磨削效率；最长磨削长度取决于磨床可利用的磨削长度；比磨削能降低，磨削力及磨削热均降低第58页/共71页2.强化换热冷却液应以一定压力和流量送入磨削区而起到强冷却作用，冲掉附着砂轮表面的部分丝状磨屑。磨削弧区采用径向射流冲击强化换热第59页/共71页3.大气孔砂轮容屑空间接触面积摩擦力磨削力，功率冷却效果第60页/共71页第三章第三章 磨削加工技术磨削加工技术 3.4 砂带磨削加工Belt Grinding第61页/共71页用于磨削管件的砂带磨床（带有行星系统）第62页/共71页砂带的特点

12、及制备1.砂带的构成及特点构成：基体 结合剂 磨料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。磨粒规格涂层粘接剂基带砂带结构第63页/共71页2.砂带的制备静电植砂是利用高压静电场使磨粒成为带电体而被吸附到已涂有粘结剂的基体上特点具有很好的等高性使砂带更锋利切削效率更高 1基材；2底胶（结合剂）；3磨料；4复胶（结合剂）；5基材剂（结合剂）1上极板；2下极板；3砂箱；4基体；5传送带第64页/共71页3.砂带磨削的机理滑擦耕犁切削第65页/共71页砂带磨削工艺1.砂带磨削的基本部件砂带接触轮或型板主轴传动装置砂带张紧装置砂带导向装置吸尘系统等 第66页/共71页2.砂带磨削的分类(1)开式砂带磨削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-径向进给f-径向振动第67页/共71页(2)闭式砂带磨削自由接触式 自由浮动接触式 接触轮式第68页/共71页3.砂带磨削的特点生产效率高磨削比能低磨削质量好成本低，经济效益显著第69页/共71页4.精密砂带磨削多采用细粒度微粉，基底材料为聚酯膜或复合材料膜开式砂带磨削砂带是一次性使用新砂带使用前，进行预处理，改善磨粒等高性 第70页/共71页感谢您的观看！第71页/共71页