第3章精密磨削和超精密磨削.ppt
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1、3.1 精密和超精密磨削概述 3.2 精密磨削 3.3 超硬磨料砂轮磨削 3.4 超精密磨削 3.5 精密和超精密砂带磨削,第3章 精密磨削和超精密磨削,第1节 精密和超精密磨削概述,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、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。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黑色金属、硬脆材料等进行加工,以得到高加工精度和低表面粗糙度值。,第1节 精密和超精密磨削概述,一、精密和超精密加工分类,第1节 精密和超精密磨削概述,一、精密和超精密加工分类,将磨料或微粉与结合剂粘合 在一起,形成一定的形状并
2、具有一定强度,再采用烧结、 粘接、涂敷等方法形成 砂轮、砂条、油石、砂 带等磨具。,精密砂轮磨削:砂轮的粒度6080,加工精度1m,Ra0.025m; 超精密砂轮磨削:砂轮的粒度W40W50,得加工精度0.1m, Ra0.0250.008m。,精密砂带磨削:砂带粒度W63W28,加工精度1m,Ra0.025; 超精密砂带磨削:砂带粒度W28W3,加工精度0.1m,Ra0.0250.008m。,第1节 精密和超精密磨削概述,一、精密和超精密加工分类,磨料或微粉不是固结在一起, 而是成游离状态。 传统方法:研磨和抛光 新方法:磁性研磨、弹性发射 加工、液体动力抛光、液中研 抛、磁流体抛光、挤压研抛
3、、 喷射加工等。,第1节 精密和超精密磨削概述,二、精密和超精密砂轮磨料磨具,第1节 精密和超精密磨削概述,二、精密和超精密砂轮磨料磨具,多选用180240普通 磨料、170/200325/400 超硬磨料的磨粒和各种 粒度的微粉。,将磨料粘合在一起,形成一定的形状,并有一定的强度。 树脂结合剂、陶瓷结合剂和金属结合剂,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、宽接触面平面磨削选用高质量浓度;半精磨、精磨选用细粒度、中质量浓度;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。,第1节 精密和超精密磨削概述,二、精密和超精密砂轮磨料磨
4、具,普通磨具硬度低表示磨粒易脱落。 超硬磨具无硬度项指标。,高速回转时,抵抗因离心力的作用而自身破碎的能力。,根据机床规格和加工情况选择磨具的形状和尺寸。 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;树脂结合剂磨具采用铝及合金或电木;陶瓷结合剂磨具多采用陶瓷。,第1节 精密和超精密磨削概述,三、精密和超精密涂覆磨具,第1节 精密和超精密磨削概述,三、精密和超精密涂覆磨具,第1节 精密和超精密磨削概述,三、精密和超精密涂覆磨具,棕刚玉、白刚玉、铬刚玉、锆 刚玉黑色碳化硅、绿色碳化硅、 氧化铁、人造金刚石等。 涂覆磨料的粒度无论磨粒还是 微粉,都用P字粒度号表示。,又称胶,作用是将砂粒牢
5、固地粘接在基底上。 动物胶:皮胶、明胶、骨胶等。用于轻切削的干磨和油磨。 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。 高分子化合物:聚醋酸乙稀酯。用于精密磨削。,第1节 精密和超精密磨削概述,三、精密和超精密涂覆磨具,重力落砂法,涂覆法,静电植砂法,第2节 精密磨削,一、精密磨削机理,微刃的微切削作用 微刃的等高切削作用 微刃的滑挤、摩擦、抛光作用,第2节 精密磨削,二、精密磨削砂轮选择,精密磨削使所用砂轮的选择以易产生和保持微刃及其等高性为原则。 磨削钢件及铸铁件时,采用刚玉磨料较好,单晶刚玉最好,白刚玉、铬刚玉应用最普遍。 砂轮的粒度可选择粗粒度和
6、细粒度两类。 结合剂选择树脂较好,加入石墨填料加强摩擦抛光作用。,第2节 精密磨削,三、精密磨削时砂轮的修整,砂轮修整是精密磨削的关键,有单粒金刚石修整、 金刚石粉末烧结型修整器修整和金刚石超声波修 整等。 砂轮的修整用量有修整导程、修整深度、修整次 数和光修次数。修整导程(纵向进给量)为10 15mm/min,修整深度为2.5m/单行程,精修次 数23次,光修次数1次单行程。,第2节 精密磨削,四、精密磨床,精密磨削要在精密磨床上进行。精密磨床应满足的要求: 1、高几何精度: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,主轴轴承一般采用动压和动静压组合轴承。 2、低速进给
7、运动的稳定性:要求无爬行和冲击现象,能平稳工作。特殊设计液压系统,采取排除空气、低流量节流阀、工作台导轨压力润滑。 3、减少振动 1)电动机的转子应进行动平衡,电动机与砂轮架之间进行隔振; 2)砂轮要进行动平衡; 3)精密磨床最好安装在防振地基上。,第2节 精密磨削,五、磨削用量,一般在1530m/s,一般在612m/min,一般为50100mm/min或0.060.5mm/r,一般取0.62.5m/单行程,一般约23次(单行程),粗粒度砂轮精细修整后,光磨次数采用58次 细粒度砂轮精细修整后,光磨次数采用1025次。,第3节 超硬磨料砂轮磨削,一、超硬磨料砂轮磨削特点,1)可用来加工各种高硬
8、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,有较高的耐磨性。 2)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。 3)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。 4)磨削效率高。 5)综合成本低。,对砂轮进行微量切削,使砂 轮达到所要求的几何形状精 度,并使磨料尖端细微破碎, 形成锋利的磨削刃。,去除磨粒间的结合剂,使磨粒间有一定的容屑空间,并使磨刃突出于结合剂之外,形成切削刃。,第3节 超硬磨料砂轮磨削,二、超硬磨料砂轮修整,
9、第3节 超硬磨料砂轮磨削,二、超硬磨料砂轮修整,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。,用普通磨料砂轮或砂块与超硬磨料砂轮对磨进行修整,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。,第3节 超硬磨料砂轮磨削,二、超硬磨料砂轮修整,单滚轮法,双滚轮法,第3节 超硬磨料砂轮磨削,二、超硬磨料砂轮修整,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自由对滚,使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,依靠游离磨料挤轧作用进行修锐。,第3节 超硬磨
10、料砂轮磨削,二、超硬磨料砂轮修整,碳化硅和刚玉,第3节 超硬磨料砂轮磨削,二、超硬磨料砂轮修整,利用电化学个腐 蚀作用蚀除金属结合 剂,多用于金属结合 剂砂轮的修锐,非金 属结合剂砂轮无效。,第3节 超硬磨料砂轮磨削,二、超硬磨料砂轮修整,电火花放电加工,适用于各种金属结合剂砂轮。若在结合剂中加入石墨粉,可用于树脂、陶瓷结合剂砂轮。既可整形,又可修锐。,第3节 超硬磨料砂轮磨削,二、超硬磨料砂轮修整,用受激振动的 簧片或超声波 振动头驱动的 幅板作为修整 器,并在砂轮 和修整器间放 入游离磨料撞 击砂轮的结合 剂,使超硬磨 粒突出结合剂。,第3节 超硬磨料砂轮磨削,三、超硬磨料砂轮磨床,超精密
11、磨削对磨床的要求: 1)要求磨床的精度较高,砂轮主轴回转精度其径向跳动应0.01mm,端面圆跳动0.005mm。 2)比普通磨床刚度提高50左右。 3)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0.3m/min,横向进给最小可达0.0010.002mm/单行程。 4)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。 5)有比较完善的磨削液处理系统。 6)采取相应的防振、隔振措施。,第3节 超硬磨料砂轮磨削,四、超硬磨料砂轮磨削工艺,人造金刚石砂轮的磨削速度为1230m/s,立方氮化硼砂轮的磨削速度为4560m/s.,一般为1020m/min,一般在0.451.5m/min,磨
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